Устройство для тампонирования скважин Советский патент 1983 года по МПК E21B33/14 

4 СО

о:

01

Изобретение относится к бурению, точнее к устройствам для тампонирояа ния скважин в осложненных условиях. Известно устройство для тампонирования скважин, включающее ствол, гидравлическую манжету, впускной кла пан и втулку с седлом 1. Основной недостаток известного устройства заключается в том, что он не обеспечивает высокого качества тампонажа, так как не полностью предотвращает разбавление тампонажной смеси затрубной жидкоЬтью, Кроме того, недостатком является неизвлекаемость пакера (после тампонажа скважин его разбуривают). „ Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является устройс во для тампонирования скважин, содер жащее корпус с осевым кйналом, заливочнпе трубы и гидравлический пакер с впускными выпускным клапанами 2 Для этого устройства характерен тот же недостаток, что и для указанного, а именно - неполное предотврасцение разбавления тампонажной смеси затрубной жидкостью. Причина этого недостатка в том, что пакер полностью пе1;1екрывает ствол скважины и наглухо отделяет изолируемый интервал от остальной части ствола сква:жины. Поэтому, когда тампонажная смесь выдавливается в скважину на изолируемом интервале, жидкость,за полняющая это пространство до поступления тампонажной смеси, частично задавливается в поглощающий инт тервал и частично перемешивается с тампонажной смесью, а это значительно ухудшает качество тампонажа. Так например, если тампонажная смесь сос тавлена на основе цемента с отношением воды к цементу, равным 0,45, то добавление к ней воды в количест.ве всего лишь 15% приводит к снижению прочности цементного камня после одних суток твердения на 40-60%, и, кроме того, увеличивает растекаемост и сроки схватывания раствора. Также неблагоприятно действует разбавление и на тампонажные смеси другого сос тава. Целью изобретения является повышение качества тампонирования скважин за счет уменьшения разбавления тампонажной смеси скважинной жидкостью. Поставленная цель достигается тем что устройство для тампонирования скважин, содержащее корпус с осевым Каналом, заливочные трубы и гидравлический пакер с впускным и выпускным клапанами, снабжено установленным на пакере дополнительным выпускным клапаном, сообщающим полость пакера с затрубным.пространством и рассчитанным на давление открытия, меньшее давления открытия впускного клапана и большее гидравлического давления на глубине установки пакера. При этом каждый из клапанов выполнен в виде двух соединенных стержнем дисков, один из которых подпружинен относительно пакера. На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - устройство в рабочем положении; на фиг. 3 - устройство клапана в увеличенном виде. Устройство состоит из корпуса 1, гидравлического пакера резинотканевой манжеты 2, впускного клапана 3 и выпускного клапана 4, Гидравлический пакер резинотканевой манжеты 2 закреплен на корпусе 1 с помощью верхней 5 и нижней 6 головок. Выпускной клапан 4 размещен в верхней головке 5 и соединяет полость пакера 7 с затрубным пространством в основной часли ствола скважины. Впускной клапан 3 соединяет полость пакера 7 с осевым коленом корпуса. Оба клапана 3 и 4 могут иметь, например, идентичное устройство, такое, как показано на фиг. 3. Металлический диск 8, снабженный герметизирующей прокладкой 9, жестко соединен со стержнем 10, на противоположном конце которого нарезана резьба. На резьбу навинчен другой диск 11, между которым, и стенкой ствола 12 располагается пружина 13, работающая на сжатие. Перемещая диск 11 по резьбе стержня 10/ можно изменять начальное сжатие пружины 13 и, тем самым,регулировать усилие, открывающее клапан. Верхняя часть корпуса имеет резьбовое соединение под заливочные трубы 14, а нижняя через обратную резьбу 15 соединяет- . ся с тампонажным снарядрм. В верхней части корпуса вьшолнено отверстие, закрытое мембраной 16 из легко разрушаемого материала, а гдежду этим. отв ерст нем и в пус кным клапан ом 3 размещено седло . 17 под посадочный элемент-18. . . . ... . Устройства для тампонирования скважин работает следукнцим образом. Перед спуском устройстаа в скважину выполняю рвгулкровлу клапанов. Перемещая подвижный лиск 11, выпускной клапан 4 настраивают так, чтобы он срабатывал при давлении, на 4-5 кгс/см превышакхцем гидростатическое давление в скважине на глубине установки пакара. Впускной клапан 3 настраивают так, чтобы он срабатывал при давлений, превышающем на такую же примерно величину (45 кгс/см)давление, открывающее выпускной клапан 3. После установки пакера на необходимой глубине, которую определяют одним из известных методов исследования поглощающих горизонтов, в трубы поДсШТ под давлением промывочную жидкость. Когда давление достигает порога срабатывания

пускного клапана, клапан 3 открыватся, и жидкость поступает в полость пакера 7. Под действием давления ИДКОСТИ мангхета пакера раздувается (фиг. 2) и перекрывает ствол сквеикины. Однако давление в полости паке ра остается на 4-5 кгс/см ниже давления в осевом канале корпуса иэ-эа

ействия выпускного клапана 4. В предлагаемом устройстве оба клапана работают одновременно,обеспечивая разность давления внутри ствола пакера и полости манжетЕ. Одновременно с раскрытием пакера жидкость внутри, труб воздействует на тампонажную смесь, вьщавливая ее в отгороженную

пакером часть ствола скважины. Внутритрубное давление почти полностью (за исключением небольших потерь) передается тампонажной смеси. Благодаря тому, что давление в изолируемой части ствола скважины превышеъет усилие прижимающее гидравлическую манжету пакера к стенке сквгикины, часть затрубной жидкости продавливается через пакер вверх в основную часть ствола скважины, уменьшая тем еамь1м разбавление тампонажной смеси. Расчеты показывают. Что применение предложен11ого цакера уменьшает разбавление тгшЬонажнбЙ смеси затрубной жидкостью из (в зависимости от мощности и проййцаемости поглеадающегр горизонта) по сравнению с традиционнымй пакерами, наглухо перекрывакицими ствол скважины.

По окончании тампонажа поглощающего горизонта устройство извлекают из скважины. Для этого прекращают подачу жидкости по заливным трубам и бросают в них посадочный элемент 18. он достигает седла 17, то перекры ает ствол пакера. Затем возобновляют подачу жидкости в трубы. Поскольку элемент 18 не пропускает жидкость к клапану 3, возрастающее I давление в корпусе разрушает мембрану 16 и осевой канал корпуса оказыц,вается соединенным с полостью пакера, а через выпускной клапан 4 - с затрубн Л4 пространством. Разрушение мембраны определяют по резкому уменьшению внутритрубного давления. После этого подачу жидкости прекращают, и манжета 2 в силу своей упругости заню1ает первоначальное положение происходит распакеровка сквешины После распакеровки.снаряд извлекают

5 на поверхность. В случае прихвата тг1мпонажного снаряда тампонеикной смесью трубам придают обратное вращение, отвинчивают по резьбе 15 пакер. от тампонажного снаряда и. затем изв0 лекают его уже без т 1мпонажного снаряда. С учетом такой возможности тампонажик снаряд изготовляют из легко разбуриваемых материалов (алюминий, пластмассы и пр.).-После удаления

5 элемента 18 и замены разрушенной

мембраны 16 на новую пакер может быть использован повторно. То обстоятельство, что при раскрытом пакере не производится никаких перемещений снаQ ряда, обеспечивает сохранность гидравлической манжеты и возможность многократного использования пакера

УсловньШ экономический эффект от применения пакера составляет около 5 1,5 тыс. руб. на один комплект. Экономия достигается за счет повышения I качества изоляции поглсяаакхаих гори.зонтов и уменьшения количества повторных тампонажей, а также за счет 0 сокращения времени схватывания ггмпонажной смеси.

1. .УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТАМПОНИРО-, ВАНИЯ СКВАЖИН, содерМ ащее корпус с осевым каналом, заливочные трубы и гидравлический пакер с впускным и выч а ю пускным клапанами, о т. л и щ е е с я тем, что, с целью повышения качества тампонирования скважин за счет уменьшения разбавления тампонажной смеси скважинной жидкостью, оно снабжено установленным на пакере дополнительным выпускным клапаном, сообщакядим полость пакера с эатрубным пространством и рассчитанным на давление открытия, меньшее давления открытия впускного клапана и большее гидравлического давления на глубине установки пакера. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что Кешсдый из клапанов выполнен в виде двух соединенных стержнем дисков, один из ко- g торых подпружинен относительно па(Л кера.