Способ разобщения пластов при креплении скважин и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E21B33/13 E21B33/14 E21B33/12 

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин, а именно к способам и устройствам для разобщения пластов при креплении скважин с тонкопереслаивающимися пластами.

Цель изобретения - повышение надежности разобщения тонкопереслаиваюшихся пластов с одновременным исключением необходимости разбуривания дополнительного цементного стакана в обсадной колонне.

На фиг. 1 изображена нижняя зона скважины перед началом цементирования скважины; на фиг. 2 - то же, в момент завершения подготовки к пакеровке скважины; на фиг, 3 - промежу- точный момент процесса пакеровки скважины; на фиг. 4 - нижняя зона скважины в процессе вытеснения в за- трубное пространство порции тампонаж™ кого раствора, оставшейся в обсадной колонне после расширения всех уплот- нительных элементов устройства, т.е. окончание процесса пакеровки;, на фиг. 5 - устройство для осуществления способа, исходное положение; на фиг, 6 - то же, момент завершения подготовки к расширению его уплотнитель- ных элементбв; на фиг. 7 - то же, момент окончания пакеровки скважины.

Способ разобщения пластов при креплении скважин включает установку на обсадной колонне пакерующего устройства с двумя или более гидрзвли- ческими уплотнительными элементами (фиг. 1)9 цементирование скважины путем закачивания в обсадную колонну тампонажиого раствора и продавливания его в затрубное пространство скважины продавочной жидкостью с плотностью меньшей, чем плотность тампонажного раствора, отбор расчетного объема там понажного раствора в обсадную колонну через ее башмак путем снижения давле- ния в ней после получения сигнала Стоп (фиг, 2), пакеровку скважины путем закачивания в упдотнительные элементы устройства тампонажного раствора из затрубного пространства скважины (фиг о 3)„

Перед, пакеровкой скважины ее затрубное пространство под нижним уплот- нительным элементом устройства изолируют от затрубного пространства Б скважины над ним перекрывающим элементом (фиг. 2). Пакеровку скважины производят повышением давления в затрубном пространстве под нижним уп- лотнительным элементом устройства и последовательным расширением уплотни- тельных элементов вверх путем повторного продавль:зания отобранного в обсадную колонну расчетного объема тампонажного раствора в затрубное про странство скважины (фиг. 3 и 4).

После проведения пакеровки скважины давление в затрубном пространстве скважины под устройством уменьшают путем повторного снижения давле™ ния в обсадной колонне.

Пакерующее устройство содержит (фиг. 5) полый составной корпус 1 с радиальным каналом 2S перекрытым полым срезным штифтом 3, установленные на корпусе два или более уплонитель- кых элемента 4 и 5, полости 6 которых гидравлически сообщаются через выполненные в корпусе 1 осевые каналы 7 друг с другом и затрубным пространством скважины, размещенные в осевых каналах 7 корпуса 1 обратный 8, редукционные 9 и регулировочный 10 клапаны, установленное в проходном канале 11 корпуса 1 в нижней части устройства подвижное упорное кольцо 12 и взаимодействующую с ним цементировочную пробку 13 с опорным элементом 14 в верхней части. Непосредственно под нижним уплотнительным элементом 4 на корпусе 1 установлен пружинный расширяющийся перекрыватель 15 затрубного пространства одностороннего действия, С наружной поверхностью перекрывателя

15взаимодействует замок-толкатель, включающий дифференциальную втулку

16с циркуляционными каналами 17, размещенную на наружной поверхности корпуса 1 и образующую с ним заполненную жидкостью камеру 18, а также разобщающий камеру 18 от проходного канала

11поршень 19, размещенный в полом срезном штифте 3 посредством шариков 20 с упором во втулку 16. Высота камеры 18 по меньшей мере равна длине зоны взаимодействия А втулки 16 с пе- рекрывателем 15„ Втулка 16 размещена

с возможностью упора ее в крайнем верхнем положении во внутреннюю поверхность перекрывателя 15. Регулировочный клапан 10, которым верхний уплонитель- ный элемент сообщен с вышерасположенным наружным пространством, рассчитан на давление не меньшее,, чем нижерас- положанные обратный 8 и редукционный 9 клапаны,, Подвижное упорное кольцо

12помещено между выступами 21 и 22 корпуса 1 (расстояние между выступами рассчитывается и выполняется заранее). Цементировочная пробка 13с возможностью сцепления с упорным кольцом 12, а ее опорный элемент 14 выполнен

с возможностью взаимодействия с выступом 21„ Нижняя часть корпуса 1 - между замком-толкателями упорным кольцом 12 - может состоять из набора обсад- ьчх труб и патрубков.

Пакерующее устройство работает следующим образом.

Цементировочная пробка 13 при прохождении в интервале установки устройства срезает полый штифт 3 и фиксируется в конечном положении на упорном кольце 12. Таким образом, заканчивается процесс цементирования скважины. При снижении давления в обсадной колонне сцепленная с упорным кольцом 12 цементировочная пробка 13 под действием столба тампонажного раствора 23, находящегося в затрубном пространстве скважины (фиг, 6), поднимает- J ся вверх до контакта ее опорного элемента 14 с выступом 21, и тампонажный раствор заполняет пространство в обсадной колонне под цементировочной пробкой 13. При этом (фиг. б) диффе- j ренциальная втулка 16 замка-толкателя перемещается вниз, вытесняя из кольцевой полости 18 через зазор 24 жидкость, которая в свою очередь выдавливает из разрушенного полого штифта 3 поршень 2 19 и шарик 20 в проходной канап 11. Дифференциальная втулка 16 при своем перемещении освобождает пружинный расширяющийся перекрыватель 15, который изолирует затрубное пространство 2 25 под нижним уплотнительным элементом 4 от затрубного пространства 26 над этим элементом. Путем наращивания давления в обсадной колонне (фиг. 7) перемещают цементировочную пробку 13S -j сцепленную с упорным кольцом 12 вниз, соответственно повышая давление в затрубном пространстве 25 под устройством. Тампонажный раствор, вытесняеранство 26, перемещаясь через уллотни телыше элементы и отверстие 28 регулировочного клапана 10. Давление в затрубном пространстве 25 уменьшают путем довторного снижения давления в обсадной колонне, кран на цементировочной головке закрывают и колонну оставляют на ОЗЦ.

Формула изобретения

1. Способ разобщения пластов при креплении скважин, включающий установку на обсадной колонне пакерующего узла с двумя или более гидравлическими уплотнительными элементами, цементирование скважины путем закачивания D обсацнзто колонну тампонажного раствора и продавливания его в затрубное пространство скважины продавочной жидкостью с плотностью меньшей, чем плотность тампонажного раствора, отбор расчетного объема тампонажного раствора в обсадную колонну через ее башмак путем снижения давления в ней после получения сигнала Стоп и пакеровку скважины путем закачивания в уплотнительные элементы тампонажного раствора из затрубного пространства скважины, отличающий с я тем, что, с целью повышения надежности разобщения тонкопере- слаиваюшихся пластов с одновременным

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение надежности разобщения тонкопереслаивающихся пластов с одновременным исключением необходимости разбуривания дополнительного цементного стакана в обсадной колонне. Для этого перед пакеровкой скважины ее затрубное пространство под нижним уплотнительным элементом изолируют перекрывающим элементом от затрубного пространства скважины над ним. Скважину пакеруют путем повышения давления в затрубном пространстве под перекрывающим элементом, а также путем последовательного расширения уплотнительных элементов снизу вверх с помощью повторного продавливания отобранного в обсадную колонну расчетного объема тампонажного раствора в затрубное пространство скважины. После проведения пакеровки пространство под пакерующим узлом уменьшают путем повторного снижения давления в обсадной колонне. Устройство для осуществления данного способа содержит установленный на корпусе под нижним уплотнительным элементом пружинный расширяющийся перекрыватель одностороннего действия. Последний взаимодействует с замком-толкателем, включающим дифференциальную втулку, установленную на корпусе и образующую с ним заполненную жидкостью кольцевую камеру, и размещенный в полости срезного штифта с упором в втулку поршень с шариками. Втулка установлена на корпусе с возможностью упора в крайнем ее верхнем положении во внутренюю поверхность перекрывателя. 2 с.и. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

мый из обсадной колонны, по перепуск- .,,- исключением необходимости разбуриваному каналу 7 поступает в полость уп- лотнителыюго элемента 4, расширяя его до соприкосновения со стенкой скважины 27, одновременно втулка 16 под действием возникающего перепада давле- дд ния между проходным каналом 11 и за- трубным пространством 25 ножет перемещаться вверх до соприкосновения с внутренней поверхностью перекрывате- ля, при этом тампонажный раствор про- должает поступать в уплотнительный элемент 4 через циркуляционный канал 17. При достижении в полости уплотни- тельного элемента 4 давления, достаточного для вытеснения этим уплотни- , тельным элементом глинистой корки со стенки скважины 27, срабатывает редукционный клапан 9, и тампонажный раствор по перепускным каналам 7 поступает в полость уплотнительного элемента 5, расширяя его. Тампонажный раствор, оставшийся в обсадной колонне после расширения уплотнительных элементов,

55

ния дополнительного цементного стакана в обсадной колонне, перед пакеров- кой скважины ее затрубное пространство под нижним уплотнительным элементом изолируют перекрывающим элементом от затрубного пространства скважины над ним, а1пакеровку скважины производят повышением давления в затрубном пространстве под перекрывающи элементом и последовательным расширением уплотнительных элементов снизу вверх путем повторного продавливания отобранного з обсадную колонну расчетного объема тампонажного раствора в затрубное пространство скважины.

вытесняется из нее в затрубное прост- полый корпус с радиальным каналом,

д

5

ния дополнительного цементного стакана в обсадной колонне, перед пакеров- кой скважины ее затрубное пространство под нижним уплотнительным элементом изолируют перекрывающим элементом от затрубного пространства скважины над ним, а1пакеровку скважины производят повышением давления в затрубном пространстве под перекрывающим элементом и последовательным расширением уплотнительных элементов снизу вверх путем повторного продавливания отобранного з обсадную колонну расчетного объема тампонажного раствора в затрубное пространство скважины.

перекрытым полым срезным штифтом, установленные на корпусе два или более гидравлических уплотнительных элемента, полости которых сообщаются через выполненные в корпусе осевые каналы друг с другом и затрубным пространством скважины, размещенные в осевых каналах корпуса клапаны, установленное в проходном канале корпуса в НИЖней части устройства подвижное упорное кольцо и взаимодействующую с ним цементировочную пробку, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности разобщения тон- | копереслаиваюцихся пластов с одновременным исключением необходимости раз- буривания дополнительного цементного стакана в обсадной колонне, оно снабжено установленным на корпусе под 2 нижним уплотнительным элементом - пруфие.1

Фие.2

жинным расширяющимся перекрывателем одностороннего действия и размещенным с возможностью взаимодействия с ним замком-толкателем, включающим дифференциальную втулку, установленную на корпусе и образующую с ним заполненную жидкостью кольцевую камеру, и размещенные в полости срезного штифт а с упором в дифференциальную втулку поршень с шариками, при этом дифференциальная втулка установлена на корпусе с возможностью упора в крайне ее верхнем положении во внутреннюю поверхность пружинного перекрывателя.

/ .У/Л.-...

Фиг.З

фи&Ъ

548407

фигЛ