Устройство для изоляции пластов Советский патент 1993 года по МПК E21B33/13 

процессе разобщения и изоляции несовместимых пластов; на фиг. 4 - конструктивное исполнение узла подачи гидростатического давления.сквэжин на исполнительный механизм смешивания и вытеснения компонентов тампонажных растворов в заклонное пространство; на фиг. 5 - конструктивное исполнение узла фиксации блока.

Устройство включает полый корпус 1 с радиальными каналами 2 и тонкостенным деформируемым участком 3 в нижней части. Он выполнен с возможностью деформации в поперечные гофры от осевой нагрузки, Внутри корпуса 1 против тонкостенного деформирующего участка 3 помещен извлекаемый контейнер 4. Он выполнен с фиксатором 5 относительно корпуса. Между корпусом и контейнером помещена оправка 6. Оправка 6, контейнер 4 и корпус 1 образуют над деформируемым участком 3 и непосредственно с ним верхнюю рабочую полость 7 и нижнюю рабочую полость 8. Эти полости сообщены с внешним пространством. Контейнер 4 выполнен в виде гидроцилиндра 9, помещенных в нем двух поршней 10 с хвостовиками 11 и кольцевой перегородкой 12 между поршнями 10. Кольцевая перегородка 12 образует с поршнями 10 и их хвостовиками 11 верхнюю 13 и нижнюю 14 межпоршневые полости. Поршни 10 установлены телескопически друг относитель- но друга с возможностью встречного перемещения. Верхние 7 и нижние 8 рабочие полости, а также верхняя 13 и нижняя 14 межпоршневые полости заполнены компонентами тампонажного материала. Надпор- шневые полости 15 и 16 связаны с внешним пространством. Межпоршневые полости 13 и 14 связаны между собой.

Кроме того, корпус 1 содержит дополнительные тонкостенные деформирующие участки 17 и размещенные против их извлекаемые контейнеры 18.

Межпоршневые полости 13, 14 сообщаются между собой каналами 19. Надпорш- невые полости 15, 16 сообщаются с внешним пространством управляемого золотника 20.

Фиксаторы 5 выполнены в виде полых подпружиненных штифтов. Подлые штифты совместно с радиальными каналами 2 служат для под ачи компонентов тампонажного материала во внешнее пространство (за корпус, обсадную колонну) в компонентах тампонэжных растворах, химическим ингредиентам.

Ко второй группе фиксаторов относятся температура породы, ее теплопроводность, количество содержащей в породе воды, размеры и формы поверхности фильтрацион- ных каналов,

В натуральных условиях действие указанных факторов может проявляться с различной интенсивностью для компонентов тампонажных растворов.

В качестве тампонажных растворов-реагентов для разобщения пластов, а также для формирования в породах техногенных

образований в процессе монтажа обсадной колонны, предпочтительно использовать полимерные материалы, например, полимерные смолы и отвердители, аэрированные растворы, например, пеностекло.

5 Для примера предполагается, что верхняя и нижняя рабочие полости 7 и 8 устройства заполнены жидким стеклом, а межпоршневые полости 13 и 14 пенообразователем с углеродсодержащим вещест0 вом. При этом массовое соотношение жидкого стекла и пенообразователя, в зависимости и с учетом внешних факторов, может варьироваться в пределах 50:1 - 1000:1. А количество устройств, встраиваемых в об5 садную колонну,выбирается минимальным с учетом литологии скважин. Например, отказаться от заполнения тампонажными растворами заколонного пространства на участках горных массивов, сложенных не0 проницаемыми пластами. При их значительной протяженности - формировать мосты - перемычки. Указанное позволит сократить расход тампонажных растворов.

При установке и монтаже обсадной

5 колонны со встроенными в нее предлагаемыми устройствами необходимо учитывать, также, следующее.

При упоре низа обсадной колонны о забой или стенки скважины, тонкостенные

0 деформирующие участки 3 будут воспринимать осевую нагрузку от массы вышележащей колонны. Величина осевой нагрузки на отдельные оболочки встроенных блоков будет возрастать с глубинной скважины. Под

5 воздействием осевых нагрузок из тонкостенных деформируемых участков 3 будут формироваться гофры. Последние прижимаясь к стенкам скважины будут центрировать обсадную колонну в скважине.

0 Учитывая вышеизложенное, можно, встраивая в обсадную колонну блоки с участками 3 одинаковой жесткости, и центрировать обсадную колонну в скважине последовательно - снизу вверх.

5 Можно, варьируя жесткостью участков 3 центрировать обсадную колонну в скважине одновременно , или в иной последовательности,

Например,добиться центрирования обсадной колонны в последовательности

сверху-вниз. При этом, гофры вышерасположенных участков будут скользить и перемещаться по стенкам скважин, очищать их от фильтрационной корки, и обеспечить, таким образом, последующий плотный кон- такт тампонажного раствора (камня) с горными породами и обсадной колонной.

После опускания обсадной колонны вместе с встроенными в нее участками 3 и 17 устройства в скважину, и при опоре низа обсадной колонны о забой или стенки скважины, процесс разобщения и изоляции пластов будет протекать в автоматическом режиме, по мере снижения веса на крюке спуско-подьемного механизма, применяв- мого при монтаже оборудования в последовательности.

Предположим, что жесткость всех деформируемых участков, встроенных в обсадную колонну; по величине одна и та же.

Тогда, по мере снижения веса на крюке спуско-подъемного механизма, участок 17 (самый нижний), воспринимая осевую нагрузку от массы вышерасположенной колонны, и как более нагруженный, будет испытывать сжимающие нагрузки. Под действием таких нагрузок, участок 17 деформи- руется, уменьшаются его линейные размеры, что приведет к вдвижению оправки 6 в цилиндр.

При вдвижении оправки углеродсодер- жащее вещество поступает (впрыскивается) в нижнюю рабочую полость 8, что вызовет избыточное давление в ней.

Сжимающие нагрузки и избыточное давление в полости 8 вызовут формирова- ние из участка 17 нескольких гофр (по числу поясков - ребер жесткости), которые прижимаясь к стенкам скважины будут центрировать обсадную колонну и разделять несовместимые пласты металлическими пе- ремычками. .

Поступление углеродсодержащего вещества в полость 8 (заполненную жидким стеклом) и далее в заколонное пространство, вызовет окислительно-восстановитель- ную реакцию, где окислителем является природный ингредиент жидкого стекла, а восстановителем углеродсодержащее вещество - пенообразователь.

Получаемое при этом пеностекло, кото- рое представляет собой материал с равномерно распределенными в пластичной массе замкнутыми ячейками, заполненные газом, под действием обычного давления, будут заполнять заколонное пространство выше металлических перемычек, вытесняя скважинную жидкость.

Пеностекло обладает высокими показателями механической прочности и гидрофобными свойствами и является превосходным материалом для со зданмя вЪдо- непроницаемых зон- перемычек между несовместимыми пластами.

После-полного вдвижения поршня в цилиндр до полного смыкания их торцов (см, фиг. 3), полная осевая нагрузка будет восприниматься участком 3 (вышележащим).

Одновременно, с вдвижением оправки в цилиндр контейнер 4 будет перемещаться относительно корпуса... .

После полного вдвижения оправки в цилиндр и достижения контейнером 4 крайне нижнего положения, произойдёт перемещение золотника 20, при котором гидростатическое скважинное давление подается на дифференциальные поршни 10. (см. фиг. 3).

Под действием гидростатического давления на поршнях 10 создаются осевые усилия,.-. .. ..- - .., :

Осевые усилия перемещают поршни навстречу друг-другу, происходит смешивание компонентов тампонажных растворов и в межпоршневых полостях 13 и 14 создается избыточное давление.. . ;.. ...При движении . поршней навстречу друг-другу будет происходить смешение компонентов, протекание окислительно- восстановительной реакции, а получаемое при этом пеностекло вытесняется избыточным давлением в заколонное пространство по каналам 2. В то же время, участок 3 (вышерасположенный), воспринимая массы вышележащей колонны, будет подвергаться деформации, с последующим протеканием процессов получения порций тампонажного изолирующего материала - пеностекла и заполнения им заколонного пространства.

При перемещении поршня 10 в крайнее нижнее положение, его клинообразный элемент, воздействуя на фиксатор 5, переместит его в радиальной плоскости, осво- бождая таким образом контейнеры от механической связи с корпусом (обсадной колонны). .

Контейнеры удерживаются во внутренней полости обсадной колонны цилиндрическими перемычками-штифтами тампонажных растворов, образуемых в каналах. . ..

Таким образом, обеспечивается авто- номное срабатывание всех встроенных и обсадную колонну технологических блоков, обеспечивающих разобщение и изоляцию несовместимых пластов, освобождение от механической связи контейнеров с обсадной колонной.

После проведения всех операций по разобщению и изоляции пластов, контейнеры извлекаются из внутренней полости обсадной колонны, например, через посредство овершота на канате, для чего контейнер может быть снабжен ловильной шейкой. После осмотра, профилактики и снаряжения, контейнеры могут быть готовы к по- воротному применению.

Формула изобретения 1. Устройство для изоляции пластов, включающее полый корпусе радиальными каналами и тонкостенным деформируемым участком в нижней части, выполненным с возможностью деформации в поперечные гофры от осевой нагрузки, извлекаемый контейнер, помещенный внутри корпуса против тонкостенного участка и выполненный с фиксатором относительно корпуса, и оправку, помещенную между корпусом и контейнером, отличающее- с я тем, что, с целью повышения качества изоляции пластов за счет возможности использования устройства в составе обсадной . колонны, принудительной подачи тампо- нажного материала в заколонное простран- ство скважины и его приготовления в

забойных условиях, оправка, контейнер и корпус образуют над его деформируемым участком и непосредственно с ним соответственно верхнюю и нижнюю рабочие полости, сообщенные с внешним пространством, а контейнер выполнен в виде гидроцилиндра, помещенных в нем поршней с хвостовиками и кольцевой перегородки между поршнями, образующий с поршнями и их хвостовиками верхнюю и нижнюю межпоршневые полости, при этом поршни установлены телескопически друг относительно друга с возможност ью/их встречного перемещения, верхнее и нижнее рабочие и межпоршневые полости заполнены компонентами тампонажного материала, надпоршневые полости гидравлически связаны с внешним пространством, а межпоршневые полости - между собой.

2. Устройство поп. 1, о т л ичающее- с я тем, что, с целью повышения качества изоляции несовместимых пластов, корпус содержит дополнительные тонкостенные деформирующие участки и размещенные против них извлекаемые контейнеры.

Область применения: при разобщении и изоляции пластов в скважинах. Обеспечивает повышение качества изоляции пластов за счет возможности использования устройства в составе обсадной колонны, принудительной подачи тампонажного материала в заколонное пространство скважины и его приготовление в забойных условиях. Сущность изобретения: устройство содержит полый корпус с радиальными каналами. В Изобретение относится к способу разобщения и изоляции пластов и техническим средствам, предназначенным для нефтега- зоизвлечения из скважины или нагнетания флюида в скважину. Изобретение может найти применение и при формировании в породах техногенных образований, регулирующих и ускоряющих течение основных технологических процессов, например, при выщелачивании рудных тел. Целью изобретения является повышение качества изоляции пластов за счет возможности использования устройства в нижней его части - тонкостенный деформируемый участок. Он выполнен с возможностью деформации в поперечные гофры от осевой нагрузки. Внутри корпуса помещен контейнер. Он помещен против тонкостенного участка. Контейнер выполнен с фиксатором относительно корпуса. Между корпусом и контейнером помещена оправка. Оправка, контейнер и корпус образуют верхнюю и нижнюю рабочие полости. Они сообщены с внешним пространством. Контейнер выполнен в виде гидроцилиндра, двух поршней с хвостовиками и кольцевой перегородки. Эта перегородка выполнена между поршнями и их хвостовиками верхнюю и нижнюю поршневые полости. Поршни установлены телескопически друг относительно друга. Обеспечено из встречное перемещение. Рабочие и межпоршневые полости заполнены компонентами тампонажного материала. Надпоршневые полости гидравлически связаны с внешним пространством. Подпоршневые полости связаны между собой. 5 ил. составе обсадной колонны, принудительной подачи тампонажного материала в зако- ленное пространство скважины и ее приготовления в забойных условиях. На фиг. 1 приведена общая схема устройства в транспортном положении, в процессе опускания обсадной колонны в скважину: на фиг. 2 -- то же, в рабочем положении, в процессе установки и монтэжа обсадной колонны в скважине и в процессе разобщения и изоляции несовместимых пластов; на фиг. 3 - конструктивное, исполнение функциональных блоков устрсйстпчч 00 о 4 00 00