Устройство для тампонажа скважин Советский патент 1992 года по МПК E21B33/13 

Изобретение относится к горной и нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при тампонаже поглощающих и водопроявляющих пластов и креплении обсадных колонн.

Известно устройство для цементирования зон поглощения промывочной жидкости, включающее полый цилиндрический корпус, фильтр, штуцер размещенный внутри канала для отфильтрованного тампонаж- ного раствора.

Недостатком известного устройства является неэффективная работа за счет снижения (прекращения) отделения фильтрата из тампонажного раствора, по мере работы устройства, так как фильтр забивается, т.е. образуется фильтрационная корка. Кроме того, отсутствует узел активной очистки фильтра, а также сложная конструкция и нетехнологичность устройства требует больших материальных затрат и снижается надежность работы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство, включающее корпус с выполненными в нем канапами для отбора фильтрата и каналом для отфильтрованного тампонажного материала, фильтр, штуцер, регулятор отбора фильтрата, выполненный в виде цилиндра с размещенным внутри не- го подпружиненным поршнем, а надфильт- ровая полость снабжена направляющей потока.

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, так как забивается фильтр, что приводит к снижению фильтрации и конечно же снижению качества изоляционных работ. Отсутствует узел активной очистки фильтра, а предложенный способ очистки фильтрационной корки направленным потоком не эффективен, так как направленный поток, наоборот, прижимает фильтрационную корку к фильтру, что затрудняет его очищение.

Кроме того, сложность и нетехнологичность конструкции устройства требует больших затрат при изготовлении. Сложность конструкции приводит к снижению надежности работы.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства путем интенси- фикации отделения фильтрата из тампонажного раствора и упрощения конструкции, а также улучшение эффекта самоочищения фильтра.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено кожухом, установленным снаружи коаксиально корпусу с возможностью образования кольцевой полости, и подпружиненным относительно последнего плавающим поршнем с жестко связанным с ним пакетом дисковых скребков, размещенных во внутренней полости фильтра по его оси, при этом фильтр выполнен цилиндрическим и установлен с зазором коаксиально корпусу, полость для отвода фильтрата образована наружной поверхностью фильтра и внутренней поверхностью корпуса, радиальные каналы выполнены в корпусе и радиальные отверстия - в кожухе.

Причем устройство снабжено подпружиненными щетками, расположенными по периметру внутри фильтра и закрепленными на дисковых скребках, а направляющая потока выполнена в еиде установленных по оси устройства и направленных вверх конусов.

На фиг, 1 представлено устройство для тампонажа скмжин, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - представлен вариант общего вида устройства для

тампонажа скважин; на фиг, 4 - сечение Б-Б на фиг. 3.

Устройство состоит из перфорированного корпуса 1 с круглыми или щелевыми отверстиями 2 и расположен кого с зазором коаксиально внутри него цилиндрического фильтра 3, образующего с последним кольцевую полость В для сбора и отвода фильтрата. Во внутренней полости фильтра 3 установлен подпружиненный 4 и плаваю- щий 5 поршни со сменным штуцером 6, причем плавающий поршень 5 жестко связан, с помощью планок 7, пакетом дисковых скребков 8 для активной очистки фильтра 3 от фильтрационной корки за счет колеба- тельных процессов. Кроме того, снаружи, коаксиально корпусу 1, установлен предохранительный кожух 9, образующий с ним кольцевую полость Г, а в верхней части кожуха выполнены радиальные отверстия 10 для отвода фильтрата.

Цилиндрический фильтр 3 установлен с зазором коаксиально корпусу 1 с помощью нижней втулки 11 с упором и верхней втулки 12с седлом 13. На седло 13 устанавливается направляющая потока, выполненная в виде установленных по оси устройства и направленных вверх конусов 14, штока 15 и втулки 16с отверстиями 17. На дисковые скребки 8, по периметру внутри фильтра, устанавли- ваются дополнительно подпружиненные щетки 18.

Устройство для тампонажа скважин работает следующим образом.

Для снижения отношения жидкой и твердой фаз (т) до заданной величины в нижней части устройства для тампонажа скважин, т.е. на плавающем поршне 5, взаимодействующем с пружиной 4, устанавливается сменный штуцер 6 соответствующе- го размера для получения тампонажного раствора с улучшенными структурно-механическими свойствами в непосредственной- близости от зоны осложнения (поглощения, водопроявления) или крепления, что опреде- ляет успешность тампонажа скважин.

Получение тампонажных смесей с высокими параметрами структурно-механических свойств на поверхности невозможно из-за трудности откачивания насосом це- ментировочного агрегата и транспортировки ее по бурильной колонне до зоны осложнения.

Устройство для тампонажа скважин устанавливается непосредственно под гидромеханическим пакером или над цементировочной головкой. После установки устройства над зоной осложнения в трубу закачивают тампонажный раствор с достаточной для транспортировки подвижностью. Достигая фильтра 3, тампонажный раствор подвергается обезвоживанию до заданной величины с определенными структурно-механическими свойствами. При этом фильтрат проникает в полость В, затем через радиальные отверстия 2 корпуса 1 в полость Г и через отверстия 10 предохранительного кожуха 9 отводится в затрубное пространство на достаточном удалении от зоны осложнения. Тампонажный раствор с заданным отношением жидкой и твердой фаз (т) поступает через сменный штуцер 6 в зону изоляции или крепления и качественно изолирует поглощающие или водопрояв- ляющие пласты.

В процессе тампонажных работ на фильтре 3 образуется фильтрационная корка, препятствующая дальнейшему отделению фильтрата. Для интенсивного разрушения фильтрационной корки и активного самоочищения фильтра установлен колеблющийся, за счет неуравновешенности давления в нагнетательной системе и непостоянства расхода при работе поршневого насоса цементировочного агрегата, пакет дисковых скребков 8, жестко связанных с помощью планок 7 с плавающим поршнем 5, взаимодействующий с пружиной 4. Пакет дисковых скребков 8 при возвратно-поступательном движении своими нижней и верхней острыми кромками интенсивно разрушает и удаляет фильтрационную корку с внутренней поверхностью фильтра 3. С увеличением расхода тампонажного раствора возрастает перепад давления на сменном штуцере 6, который влияет на амплитуду и частоту колебаний дисковых скребков 8, что приводит к интенсификации фильтрации путем увеличения самоочищающейся площади фильтра 3. Кроме того, для интенсификации фильтрации дополнительно на седло 13 верхней втулки 12 устанавливается направляющий потока, состоящий из пакета конусов 14, штока 15 и втулки 16 с отверстиями 17 (фиг. 3). Для улучшения эффекта самоочищения на дисковые скребки 8 по периметру внутри фильтра устанавливаются подпружиненные щетки 18.

Предохранительный кожух 9 с отверстиями 10 служит для сбора и удаления фильтрата в затрубное пространство на достаточном удалении от зоны осложнения, а также для предохранения круглых и щеле- видных отверстий корпуса 1 от забивания глинистой коркой при спуско-подъемных операциях за счет взаимодействия со стенкой скважины.

Использование предложенного устройства позволяет получить тампонажный раствор с низким содержанием воды в

непосредственной близости от зоны осложнения. Кроме того, данное устройство применяется при креплении направлений, кондукторов и других обсадных колонн в условиях неозолированной зоны ухода там- понажной смеси в разрезе скважины, т.е. когда крепление их производится в две ступени.

Формула изобретения 1. Устройство для тампонажа скважин, включающее полый цилиндрический корпус, фильтр, установленный внутри корпуса С образованием полости для отвода фильтрата, гидравлически связанной через радиальные каналы и радиальные отверстия в верхней части с затрубным пространством, размещенный в нижней части корпуса штуцер и направляющую потока, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем интенсификации отделения фильтрата оттампонажного раствора и упрощения конструкции, оно снабжено кожухом,

установленным снаружи коаксиально корпусу с возможностью образования кольцевой полости, и подпружиненным относительно последнего плавающим поршнем с жестко связанным с ним пакетом дисковых скребков, размещенных во внутренней полости фильтра по его оси, при этом фильтр выполнен цилиндрическим и установлен с зазором коаксиально корпусу,

полость для отвода фильтрата образована наружной поверхностью фильтра и внутренней поверхностью корпуса, радиальные каналы выполнены в корпусе, радиальные отверстия - в кожухе, штуцер размещен в

поршне, а направляющая потока выполнена в виде установленных по оси устройства и направленных вверх конусов.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что, с целью улучшения эффекта

самоочищения фильтра, оно снабжено подпружиненными щетками, расположенными по периметру внутри фильтра и закрепленными на дисковых скребках.

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение эффективности работы путем интенсификации отделения фильтрата из тампонажного раствора и упрощение конструкции, а также улучшение эффекта самоочищения фильтра. Устр-во содержит полый цилиндрический корпус 1 с радиальными каналами 2. Внутри корпуса 1 с зазором коаксиально установлен цилиндрический фильтр 3 с образованием, пол ости В для сбора и отвода фильтрата. Полость В образована наружной поверхностью фильтра 3 и внутренней поверхностью корпуса 1. Снаружи коаксиально корпусу 1 установлен кожух с возможностью образования кольцевой полости Г, В полости фильтра 3 установлен подпружиненный относительно корпуса 1

&

9W

ЈW.2

8

15

ФигЛ