Устройство для разобщения заколонного пространства при цементировании скважин Советский патент 1993 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к гортюму делу и может быть использовано при сооружений технологических скважин для подземного выщелачивания руд.

Целью изобретения является повышение надежности спуска обсадных колонн через зауженные участки ствола скважины, диаметр которых равен номинальному диаметру долота, которым бурилась скважина.

На фиг.1 показано устройство при спуске его в скважину и установке в заданном интервале до приведения в рабочее состояние; на фиг.2 -устройство при приведении его в рабочее положение; на фиг, 3 - устройство при подаче цементного раствора в за- колонное пространство.

Устройство представляет собой закреп ленный на эксплуатационной колонне 1 тканевый рукав переменного периметра,

большего в нижней части 2 и меньшего в верхней части 3. Наружный периметр рукава в нижней части больше периметра ствола скважины 4 в месте установки. При спуске устройства в скважину до приведения в рабочее положение оно разделено на секции 5с помощью разрушаемых промежуточных колец б, Прочность этих колец при создании внутри рукава избыточного гидравлического давления меньше прочности материала рукава и прочности верхнего крепежного кольца 7. Прочность верхнего крепежного кольца меньше прочности материала рукава и нижней заделки 8 Для предотвращения смещения колец по эксплуатационной колонне на обсадной трубе в месте их установ- ки выполнены кольцевые проточки 9. В нижней секции установлена эластичная разобщающая манжета 10 а остальные секции частично заполнены сыпучим материалом 11 с добавками набухающего материала 12.

Для приведения устройства в рабочее положение при подаче буферной жидкости 13 и цементного раствора 1.4 в состав эксплуатационной колонны ниже верхней задел ки тка н е во то рука ва в кл ючается обратный клапан 15, Подача буферной жидкости и цементного раствора производится по бпущённым внутрь эксплуатационной колонны бурильным трубам 16, причем межтрубное пространство при этом перекрывается верхним 17 и: нижним 18 внутриколонными пакерами. Между паке- рами в интервале установки обратного клапана бурильные, трубы имеют перфорированные отверстия 19. ; : В качестве сыпучего материала выбираются пески различного гранулометрического с оста в ас м а к си м а лi ь н о в о з м ож н ы м коэффициентом неоднородности, представляющего собой соотношение

V -°6Э :- - .- : ,-... ;: . . -. ,

где т/ - коэффициент неоднородности;

Deo, Ою -диаметр частиц, соответствующих соответственно 60 и 10% содержанию в сыпучем материале.

Применение сыпучего материала с большим коэффициентом неоднородности объясняется тем, что пористость сыпучих материалов уменьшается с увеличением коэффициента неоднородности. Так, t H 1 соответствует пористость 47%; у н 5 - пористость 38%; ц н 10 - пористость 35,5%.

Объем сыпучего материала в каждой секции подбирается так, чтобы высота слоя

засыпки каждой фракцией, заполняющей отдельные секции, была не менее 10t (t - размер кольцевого зазора между эксплуатационной колонной и стенками скважины в

интервале минимального диаметра ствола скважины),.

Объем набухающего материала в каждой секции составляет не менее 40% от объема сыпучего материала в каждой секции.

Объем секции выбирается так, чтобы после заполнения не.более чем на 80%, обеспечивался беспрепятственный спуск устройства через зауженные интервалы ствола скважины вследствие частичного вытеснения материала заполнения в свободный объёмСекции.

Объем нижней секции выбирается из условия, ;- -V:V.::; .:., -:.-.;.-,... ...... ..

20

.VH

VlУстройство работает следующим обра-;зом;.;-;V: v. : W/:Y ;-:-..../.: у.. : / -:-:: : -,

После спуска эксплуатационной колон-

ны Т с устройством в заданный интервал

скважины внутрь этой колонны опускаются

бурильные трубы 16 с пакерами 17 и 18,

между которыми выполнены перфорированные отверстия 19. При подаче буферной жидкости 13 по бурильным трубам 16 через перфорированные отверстия 19 и обратный клапан 15 внутрь устройства при избыточном давлении большем, чём механическая прочность колец 6, происходит разрушение этих колец и сыпучий материал с набухающим материалом перемещается из интервала секций тканевого рукава меньшего

периметра 3 в интервал нижней секции тканевого рукава ббльщего периметра 2 поверх упругой разделительной манжеты (фиг.1б). При дальнейшем повышении давления подачи буферной жидкости происходит разрушёние верхнего крепежного кольца 7 и сначала буферная жидкость 13, а затем цементный раствор 14 в необходимом количестве подаются в заколонное пространство. Подача цементного раствора сопровождается увеличением перепада давления между столбами жидкости выше и ниже разделительной упругой манжеты и моста из материала засыпки, причем увеличение перепада давления сопровождается уплотнением сыпучего материала.

Набухание Материала происходит в кон- Такте с водной фазой бурового раствора в процессе спуска устройства в скважину, установки и приведения его в заданном интер- вале в рабочее положение. При

перемещении из верхних секций в нижнюю секцию набухающий материал перемешивается с сыпучим материалом, формируя при этом непроницаемый мост.

Использование предлагаемого устрой- ства по сравнению с существующим повысит надежность спуска обсадных колонн без заклинивания при прохождении устройства через зауженные участки ствола сква; жины, диаметр которых рав ен .номинальному диаметру долота, которым бурилась скважина. ..

Фо рмул а изо б р ете н и яt / Устройство для разобщения заколонно- то т4рЬстранства при цемейтиррвании сква- жин, содержащее закрепленные на эк сНлуатациЬнндй колонне обратный кла- пан, разделенный на секции тканёвый рукае, (зазрущаемыё промежуточные и верхнюю заделку, неразрушаемую нижнюю

заделку, сыпучий и набухающий материал, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что, с целью повышения надежности спуска обсадных труб, тканевый рукав в интервале нижней секции имеет периметр больше, чем выше- расположенные секции, а объем нижней секции определяют из соотношения

VH Ј V,, : .

- . 1. :. . -

где VH - объем нижней секции;

Vi - объем сыпучего и набухающего материала в каждой секции, расположенной над нижней;.. ...., / ; . :-;- v. :.: .-; .;-. ; п - число секций с материалом; при этом верхние секции заполнены сыпучим и набухающим материалом, нйжияя часть нижней секции снабжена эластичной разобщающей манжетой.

Использование: для сооружения технологических скважин подземного выщелачивания металлов. На эксплуатационной колонне закрепляют обратный клапан и тканевый рукав, разделенный до приведения в рабочее положение на секций, причем нижняя секция имеет больший, а верхние секции меньший периметры, чем ствол скважины в интервале установки устройства, в нижней секции установлена эластичная разделительная манжета, а остальные секции частично заполняются сыпучим и набухающим материалами. Секции разделены разрушаемыми промежуточными кольцами, прочность которых меньше прочности тканевого рукава и верхней заделки, также имеющей прочность меньше прочности тканевого рукава. Обратный клапан располагают в интервале-верхней секции. После спуска в заданный интервал при создании избыточного давления жидкости внутри устройства происходит сначала.разрушение промежуточных, а затем верхнего крепежного колец. При этом смесь сыпучего и набухающего материалов перемещается в интервал нижней секции над разделительной манжетой, заполняя кольцевое пространство между эксплуатационной колонной и стенками скважины и образуя непроницаемый мост вследствие заполнения пор сыпучего материала набухающим в водной среде материалом, например бентонитовым глинопорошком. Подача цементного раствора в заколонное пространство производится через обратный клапан устройства поверх созданного моста из сыпучего и набухающего материала. 3 ил. ч и 00 М CJ о