Пакер для создания разделительных мостов в обсаженных скважинах Советский патент 1985 года по МПК E21B33/12 

г

Изобретение относится к нефтедобьшающей промьшшенности, а именно для создания разделительных мостов в обсаженных .скважинах.

Цель изобретения - повышение надежности герметизации скважины.

На чертеже изображен предлагаемый пакер, общий вид, в разрезе. .

Пакер состоит из эластичного корпуса 1 с псшостью 2, которая заполнена жидким веществом 3, оиверждающимся при повышенной температуре полимером и порообразователем, и частично зарядом 4 из медленногорящего состава с электровоспламенителем - спиралью 5 накаливания.

Герметизация полости осуществляется посредством втулки 6, прижимной гайки 7 и пробки 8. В последней проходит провод 9, который соединен с электровоспламенителем и кабелемтросом 10. На верхнем торце втулки 6 закреплена серьга 11, предназначенная для закрепления пакера к кабелю. На месте их обвязки установлен пиропатрон 12,.

Пакер работает следующим образом.

Собранный пакер соединяется с кабель-тросом 12 и опускается в скважину на заданный участок. Затем по одной из жил кабель-троса подается электрический импульс на электровоспламенитель и заряд 4 воспламеняется. При медленном горении заряда газообразные продукты успевают проникать в слой жидкого полимера, создавал давление, расширяют эластичный стакан, обеспечивают плотное прилегание его к поверхности обсадной колонны и одновременно нагревают жидкий полимер с порообразователем до температуры,при которой порообразователь из твердого переходит в газообразное состояние. Жидкий полимер вспенивается,быстро отверждается надежно фиксируя плотное прилегание эластичного стакана к поверхности обсаженной скважины. Затем по второй жиле кабель-троса подается электрический импульс на пиропатрон 12. После его срабатывания кабель-трос 10 перегорает, отцепляется от пакера и извлекается из скважины.

Замена облицованного эластичным материалом металлического стакана на стакан, вьтолненный полностью из эластичного материала, приводит

999052

к тому, что после создания необходимого давления в его полости эластичньш материал обеспечивав - необходимое расширение стакана и более 5 плотное и герметичное прилегание его к поверхности,обсадной трубы, имеющей неровный профиль. Вьщеляющиеся в процессе горения заряда тепло и газы обеспечивают создание

6 непосредственно в полости стакана необходимого давления и перевод жидкого полимера в твердое состояние, а порообразователя - в газообразное.

5 Фиксация надежного и герметичного прижатия расширенного стакана к обсадной трубе осуществляется именно путем практически одновременного перехода жидкого полимера в твердое

0 состояние, а порообразователя - в газообразное. Ввиду этого создается дополнительное давление прижатия и образуется прочньй материал - пенопласт, фиксирующий плотное и равномерное прижатие эластичного стакана к стенке обсадной трубы.

Так как за период процесса передачи тепла и твердого жидкого полимера в-твердое состояние, а порообразоQ вателя - в газообразное, за который еще не произошла фиксация прижатия стакана к обсадной трубе, требуется поддержание в полости стакана необходимого избыточного давления,последнее обеспечивается применением заряда из медленногорящего состава. Последний благодаря малой скорости выделения тепла и газов поддерживает необходимое давление этих газов до тех пор,

.Q пока последние не проникнут и не прогреют последовательно весь слой жидкого полимера с порообразователем до температуры, при которой преобразователь из твердого переходит в

, газообразное состояние, а жидкий полимер - в твердое.

Жидкий полимер в предлагаемом устройстве играет также роль передаточной среды, обеспечивающей мягкое и равномерное распределение давления . газов на эластичный материал, и предохраняющий последний от воздействия высокой температуры газов. Кроме того, образование пористой структуры 5 полимера за счет применения порообразователя значительно способствует проникновению газов горения заряда и прогрев полимера в полости стакана.

3.

в качестве жидкого полимера можно использовать широкий ряд органически полимеров, способных быстро отверждаться при повышенных температурах,, обладаюпщх необходимой прочностью на Сжатие и малой усадкой при отверждении. В наибольшей степени этим требованиям отвечает полимерная композиция на основе эпоксидной смолы марки ЭД-20, например, мас.%. Смола ЭД-2090-93

Полиэтиленполиамин 3-6 Дибутилфталат 4-7 В качестве парообразователя исползуются: изопропан Ц, азодикарбонамид изоформ Э, азобензол А, динитроазомид МБ, дигидроазид СБ и СДО и др. Указанные парообразователи имеют температуру разложения в пределах 100ISO C и тазовое число 100-200 .

99905

В качестве заряда из медленногоря щего состава использовалась рецептура на основе гранулированной аммиачной селитры и полимерной связки: 5 Гранулированная

67-85

аммиачная селитра 7,99-18,51

Тиокол 3,0-6,2

Дибутилфталат 2,07-4,28

Паста № 9

Проведены испытания пакера с целью оценки влияния на герметичность посадки пакера отношения массы заряда к массе полимера без применения порообразователя. За критерий герметичности посадки пакера принимается величина избыточного надпакерного давления, которую вьщерживает пакер, сохраняя свою герметичность. Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Таблица 1

1. ПАКЕР ДЛЯ СОЗДАНИЯ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЬК МОСТОВ В ОБСАЖЕНЕШХ СКВАЖИНАХ, содержащий корпус, выполненный из легкодеформируемого материала, и размещенный в корпусе заряд, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности герметизации скважины, полость корпуса заполнена смесью вещества, отверждающегося при повьшенной температуре, и порообразователя при следукяцем соотношении, мас.%: Вещество,отверждающееся при повьш1енной температуре . 90-97 Порообразователь 3-10 причем масса заряда составляет 14-20% от массы смеси, а в качестве заряда используют медленногорящий состав. 2.Пакер поп.1, отличающийся тем, что в качестве вещества, отверждающегося при повьшгенной температуре, используют состав, содержащий эпоксидную смолу марки ЭД-20, полиэтиленполиамин и дибутилфталат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Эпоксидная смола марки ЭД-2090-93 9 Полиэтиленполиамин3-6 Дибутилфталат4-7 (Л 3.Пакер поп.1,отличающ и и с я Тем, что в качестве порообразователя используют изодикарбонамид. 4.Пакер поп.1, отличаюсо со щийся тем, что в качестве медленногорящего состава используют состав на основе гранулированной амми о ел ачной селитры и полимерной связки.

Испытания показывают, что без применения порообразователя наибольшее отношение массы заряда к массе полимера, при котором сохраняется герметичность пакера при максимальном значении избыточного давления, составляет 0,2 (20%). При величине отношения более 0,2 (20%) происходит

При испытаниях пак ер а с отношением массы заряда к массе полимера с порообразователен равным 21% и более происходит разрыв корпуса стакана в торцовых частях при всех изученных бтношениях массы порообразователя к массе полимера.

Данные испытаний пакера показывают, что при отношении массы заря-г да к массе полимера с порообразователем, равным 13%, максимальная величина избыточного давле.ння, при котором сохраняется герметичность пакера, составляет 92 ати, что не удовлетворяет предъявляемым требованиям.

Результаты этих испытаний подтверждают, что герметичность предлагаемого пакера при создании избыточного давления более 100 ати достигается при отношении массы заряда к массе полимера с порообразователем в пределах 14-20%. При

20% отношении массы заряда к массе полимера с порообразователем пакер вьдерживает с сохранением герметичности максимальную величину избыточного надпакерного давления (268 ати). Одновременно с найденными пределами отношений массы заряда к массе полимера с порообразо10 вателем, требуемая работа обеспечивается при содержании порообразователя в составе для заполнения пакера в пределах 3-10%. При значениях порообразователя, меньших 3% и больших 10%, не достигается необходимая величина избыточного давления (выше 100 ати).

Оптимальное значение содержания порообразователя в составе составляет 7%, при котором достигается

наибольшее значение избыточного давления при всех отношениях массы заряда к массе полимера с порообразователем.

5 Существенное повьш1ение величины избыточного давления, при котором сохраняется герметичность пакера, с введением порообразователя в указанных соотношениях в массу полимера

0 объясняется более равномерным распределением газообразных продуктов горения по объему полимера и обеспечением дополнительного и более равномерного давления прижатия паке5 ра к обсадной трубе на стадии перехода полимера из жидкого в твердое состояние.

12