Способ герметизации шпуров и скважин и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E21F5/02 

Изобретение относится к горной .промышленности и может быть использовано при обработке горного массива растворами.

Цель изобретения - повышение надежности и скорости герметизации

На фиг. 1 показана схема герметизатора при осуществлении предварительного распора; на фиг. 2 - то же, при окончательном распоре герметизаторов .

На фиг. 1 обозначено: 1 - скважина; 2 - центральная высоконапорная труба пакера; 3 - высоконапорный рукав или высоконапорная труба; 4 - продольная канавка в центральной трубе; 5 винт в подвижной упорной шайбе 6; 7 - пружина упруго расширяющейся манжеты 8; 9 - каретка; 10 - труба,, жестко закрепленная на каретке 9; 11 - отвер- стия в центральной высоконапорной трубе; 12 - труба,жестко прикрепленная к каретке 13; 14 - пружина; 15 - упруго расширяющиеся манж еты, жестко прикрепленные к пружине и к каретке; 16 упорная шайба, жестко закрепленная на трубе.

Порядок сборки пакера следующий. На центральную трубу 2 одевают пружину 14 с манжетой 15, которую жест- ко прикрепляют к упорной шайбе 16, Затем по трубе 2 перемещают каретку 13 с трубой 12 и катэетку жестко крепят к манжете 15, по трубе 2 перемещают каретку 9 с трубой 10 и уста- навливают расстояние между каретками 9 и 13, зависящее от фильтрационных свойств пород (это фильтрующая часть скважины), Темп нагнетания насоса должен быть больше приемистости сква- жины (водопоглощающей способности скважины), при этом трубу 10 одевают на трубу 12. К каретке 9 жестко крепят пружину 7 и манжету 8, а с другой стороны к манжете 8 и пружи- не 7 жестко крепят подвижную упорную шайбу 6 и ее жестко фиксируют на трубе 2 при помощи винта 5. К трубе 2 присоединяют высоконапорный рукав 3 (например, для неглубоких сква- жин), и пакер готов к использованию. Способ осуществляют следующим образом.

В устье скважины, предназначенной для гидрообработки растворами, вво- дят пакер. Предварительно определяют расстояние между уплотнительными элементами, исходя из условия обеспечения превышения производительности нагнетательного насоса над приемистостью обрабатываемого участка скважины, и фиксируют уплотнительный элемент с подвижной шайбой на найденном расстоянии от неподвижного элемента. Пакер вводят в заданную зону скважины и осуществляют предварительный распор - уплотнительных элементов путем нагнетания жидкости в скважину. Жид- кость подают в затрубное пространство пакера на участок между уплотни 1 тельными элементами через централь- ную трубу. После предварительного - распора давление нагнетаемой жидкости повышают и совмещают во времени конечный распор уплотнительных элементов с пропиткой обрабатываемого горного массива раствором. При этом создают давление, обеспечивающее про- давливание раствора в горный массив.

Устройство представляет собой пакет с двумя манжетами. На центральной трубе пакера с отверстиями для прохода жидкости с глухим дном и упорной шайбой в этом месте устроена продольная канавка, где расположены продольные буртики кареток, свободно и поступательно перемещающихся по центральной трубе. На центральной трубе имеются две каретки, на них жестко посажены трубы, причем левая труба левой каретки входит в правую трубу правой каретки и эти трубы свободно входят одна в другую и выходят при поступательном движении кареток. Ближняя к устью скважины подвижная упорная шайба имеет стопор в виде , а в центральной трубе имеются углубления под винты для жесткого крепления этой шайбы на центральной трубе. Между шайбой и кареткой на центральную трубу свободно посажена пружина, которая своими концами жестко прикреплена к корпусам шайбы и каретки, а на пружину в ее расжатом состоянии жестко посажены упруго расширяющиеся манжеты, при этом крайние манжеты жестко прикреплены к корпусам кареток, такая же конструкция предусмотрена между упорной шайбой икареткой, расположенных ближе к забою скважины.

Устройство работает следующим образом.

Пакер вводят в скважину в определенную проектом зону и включают высоконапорную насосную установку, при этом жидкость по трубе 2 (фиг, 1) поступает в отверстия 11 и далее з пространство между трубой 2, трубами 10 и 12 и каретками 9 и 13, при повышении давления в этом пространстве жидкости каретки 9 и 13 поступательно уходят в противоположные сто- роны9 сжимая пружины 7 и 14 и манжеты 8 и 15Э при этом упруго расширяющиеся манжеты увеличиваются в диаметре и пер екрывают скважину в двух зонах5 при дальнейшем увеличении дав- . ления трубы 10 и 12 выходят из зацепления (фиг, 2), и жидкость поступает в пространство между трубами 10 и 125 поверхностью скважины 1 и манжетами

8 и 15, манжеты продолжают увеличиваться в диаметре и надежно герметизируют скважину в двух зонах, соответственно в местах манжет 8 и 15. Для перестановки пакера на новую за- ходку уменьшают давление нагнетания жидкости, при этом происходит разгерметизация скважин, сначала в резуль- те разжатия пружин 7 и 14 и манжет 8 и 15 каретки 9 и 13 движутся навстречу друг другу, при этом труба 10 входит в трубу 12, далее при определенном и заданном давлении манжеты и пружины приходят в исходное положе- ние, и пакер можно передвигать на новую заходку.

Формула изобретения

1.Способ герметизации шпуров и скважин, включающий введение пакера в скважину, механическое сжатие уплот- нительных элементов, установленных на пакере до надежного р аспора паке- ра, в скважине, отличаю щи й- с я тем, что, с целью повышения надежности и скорости герметизации, перед введением пакера в скважину определяют расстояние между уплотнитель- ными элементами из условия обеспечения превышения производительности нагнетательного насоса над приемистостью скважины, фиксируют уплотнительзаные элементы на этом расстоянии, тем вводят пакер в заданную зону скважины и осуществляют предварительный распор уплотнительных элементов путем нагнетания жидкости в затруб- ное пространство пакера на участке между уплотнительными элементами, а конечный распор совмещают во времени с пропиткой обрабатываемого горного массива растворами.

2. Устройство для герметизации шпуров и скважин, включающее центральную трубу с установленными на ней уплотнительными элементами с механизмом раскрепления и закрепленных на трубе распорных шайб, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и скорости герметизации, центральная труба на учаске между уплотнительными элементами выполнена с отверстиями и продольной направляющей канавкой, а в торце - с глухим дном, при этом центральная труба снабжена двумя подвижными каретками с буртиками и телескопическими трубами, причем буртики размещены в продольной канавке центральной трубы, а уплотнительные элементы снабжены расположенными внутри них пружинами и жестко соединены с каретками, при этом одна из распорных шайб снабжена стопором, выполненным в виде винта.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при обработке горного массива растворами. Цель - повышение надежности герметизации и скорости перестановки пакера по скважине на новую заходку при обработке горного массива растворами. Устройство выполнено в виде центральной трубы с отверстиями, с обеих сторон которой расположены распорные шайбы и подвижные каретки с расширяющимися герметизирующими манжетами. Манжеты расширяются за счет силы давления жидкости на подвижные каретки при подаче ее в центральную трубу. Последняя выполнена с продольным направляющим пазом для перемещения подвижной каретки с буртиками. С внешней стороны герметизируемого участка подвижные каретки прикреплены к пружинам, охватывающим их герметизирующими манжетами. Пружины и герметизирующие манжеты упираются в упорные шайбы. С внутренней стороны герметизируемого участка каретки связаны с отрезками коаксиально располагающихся отрезков труб. Последние вместе с подвижными каретками могут телескопически взаимно перемещаться. Предусмотрена возможность перемещения отрезков труб до их расстыковки и образования зазора в момент полного распора герметизирующих манжет. В этот момент происходит выход жидкости из объема в прискважинную обрабатываемую зону горного массива. Дальняя от устья скважины распорная шайба посажена жестко. Ближняя от устья шайба посажена с возможностью ее регулируемого перемещения и фиксации на центральной трубе. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Ъ

U 5 6 7

у/ /// //////////// ////// /// /// //////////% //

Ч 7

Фиг. 7

9 70 11 1213 1$15

/// Ул /У/ЛУ /АА

///

t

/// ////////////// /// /// S# //A/// ///////// ////ft/// /// V,

Y/////// //////////// //// //A /// /S/ ////// ///////// 77/

V,