Устройство для перекрытия зон поглащенияпРОМыВОчНОй жидКОСТи B СКВАжиНЕ Советский патент 1981 года по МПК E21B33/14 

1

Изобретение относится к устройствам для перекрытия зон поглощения промывочной жидкости и может быть использовано при бурении скважин для ликвидации катастрофических поглощений при проходке каверн, трещин, горных выработок, расширенного участка ствола скважины и т.д.

Известно устройство для перекрытия зон поглощения промывочной жидкости в скважине, включающее корпус и закрепленную на его наружной поверхности зла стичную оболочку l.

Недостатком известного устройства является то, что при спуске его в скважину не исключена возможность повреждения эластичной оболочки.

Известно также устройство для перекрытия зон поглощения промлвочной жидкости в скважине, включающее перфорированный корпус, закрепленную на его наружной поверхности эластичную оболочку и защитный кожух, соединенный с корпусом при помощи срезных шпилек 2 J.

Недостатком известного устройства я вляется то, что его эластичная оболочка, уложенная на перфорированном корпусе устройства поперечными складками, не может при выходе из

защитного :кожуха, при ее заполнении тампонирующим раствором с наполнителем хорошо воспроизводить конфигурацию перекрываемого интервала из-за преждевременного сползания оболочки вниз по корпусу. Кроме того, применение в известном устройстве эластичных оболочек, выполненных в виде сеток с размером ячеек-6,5 х 6,5 мм,выoнуждает собирать в одном устройстве по две одинаковые сетки, одетые одна на другую. В результате чего усложняется технология сборки устройства и снижается суммарная прочность

5 эластичной оболочки из-за неравномерности закупорки ее ячеек темпонирующей смесью с йаполнителем отдельно в каждом оболочке. Все это приводит к .снижению качества изоляцион0ных работ, производимых в скважине при ликвидации поглощения промывочной жидкости.

Цель изобретения - поввлиение качества изоляционных работ.

5

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено эластичными тягс1ми, coeдиняJOЦI. корпус с верхней частью оболочки, причем последняя выполнена из двух частей разного диаметра, верхняя из которых размещен§ между корпусом и тягами. На фиг. 1 изображена схема перек жлтия зоны поглощения промывочной жидкости в скважине; на фиг. 2 - уст ройство для перекрытия зон поглощения промыво.чной жидкости в скважине продольный разрез , на фиг. 3 - форма выполнения эластичной оболочки предлагаемого устройства , на фиг. 4ластичная оболочка, петли которой н ходятся в состоянии продольной вытяж ки; на фиг. 5 - то же петли которой находятся в состоянии двухмерной вытяжки; на фиг. 6 - то же, петли которой находятся в состоянии поперечной вытяжки. Устройство для перекрытия зон по лощения промывочной жидкости в сква жине (фиг. 2) сбстоит из перфорированного корпуса 1, на котором закре лена эластичная оболочка 2, защитно ..го кожуха 3, соединенного с нижней частью корпуса Лри помощи срезных щпилек 4, и башмака 5. Внутри корпу са 1 размещена центральная направля щая труба 6, верхний конец которой присоединен к кожуху 3 при помощи переходников 7-9. Центральная направляющая труба 6 предназначена для центрирования пер форированного корпуса 1 с эластично оболочкой 2 внутри кожуха 3 при спу ке устройства в скважину для промыв ки -скважины, если это необходимо в процессе спуска и для закачки тампонансного раствора с наполнителем в эластичную оболочку после среза Шпилек 4. Эластичная оболочка 2 (фиг. 2 ,и 3 состоит из двух частей разного диаметра - нижняя часть А большого диаметра и верхняя часть - горловина Б меньшего диаметра, которая слу жит для подвески оболочки 2 в процессе ее заполнения, а также для вы пуска излишней тампонирующей смеси, проходящей через предохранительный клапан 10, установленный в переходной части между горловиной Б и част А оболочки. Горловина Б оболочки 2 (фиг. З) имеет крупные ячейки (например, 10 Х.10 мм) по всей длине h или только участке ho На корпус 1 (фиг. 2) нижняя част А оболочки 2 одевается без поперечных Ькладок, а горловина Б собирается в гармошку. Нижняя часть А оболочки в подвешенном и натянутом состоянии удер живается эластичными элементами 11 Верхние концы эластичных элементов 11 вместе с краем горловины В оболо ки закрепляют неподвижно на корпусе 1, а нижние их концы прикрепляют непосредственно к верхней подвижной части А оболочки. Низ части А оболочки 2 и верхний конец ее горловины Б креплениями 12 и 13 закреплены на перфорированном корпусе 1.ДЛЯ повышения надежности крепления части А оболочки к корпусу ее низ имеет суженный участок диаметром d. Кроме того, оболочку 2 по всей ее длине при сборке устройства закрепляют на перфорированном корпусе 1 при помощи резиновых колец 14 ,или других эластичных элементов, разрываемых при заполнении оболочки тампонажным раствором. К нижней части корпуса 1 прикреплен патрубок 15, на котором размещены упругие манжеты 16, удерживаемые да патрубке кольцом 17. К нижней части патрубка 15 присоединен башмак 5. Выше башмака в патрубке выполнены отверстия В( мм), предназначенные для выпуска промывочной жидкости, чистого цементного раствора, а также сброса и выравнивания давления в бурильных трубах и в затрубном пространстве после среза шпилек 4. Применение упругих манжет 16 в конструкции устройства позволяет устанавливать башмак 5 с перфорированным корпусом 1 и эластичной оболочкой 2 в стволе скважины без необходимости создания дополнительных цементных мостов. KpONE того, включение упругих манжет 16 в конструкцию устройства (фиг. 1 исключает возможность произвольного подъема или опускания перфорированного корпуса 1 вместе с эластичной оболочкой 2 в процессе осуществления работ по перекрытию зоны поглощения. Перфорированньй корпус 1 центрируется внутри кожуха 3 при помощи центратора 18, установленного на корпусе над эластичной оболочкой 2. Переводник 9 кожуха 3 имеет резьбу для присоединения устройства к бурильным трубам, на которых оно опускается в скважину. В предлагаемом устройстве большинство детсшей изготавливают из легкоразбуриваемого материала (например, дюралюминиевого сплава марки Д-16Т). Перекрытие зон поглощения в скважине предлагаемым устройством осуществляют слеяукадим образом. i Устройство в собранном виде (фиг.2) спускают в скважину на бурильных трубах до тех пор, пока башмак 5 (фиг. 1) не окажется ниже подошвы перекрываемого интервала поглощения примерно на 1 .м, после чего в бурильные трубы бросают шар 19. По достижении шаром конического седла в башмаке 5 в бурильных трубах создают избыточное давление, при котором происходит срезание предохранительных шпилек 4 и башмак с патрубком 15 , перфорированным корпусом 1 и эластичной оболочкой 2 частично выходят их кожуха 3. Полный выход

эластичной оболочки 2 с корпусом 1 из кожуха 3 осуществляют путем подъема вверх бурильных труб. После этого в кожухе 3 устройства остается неперфорированная часть корпуса 1 длиною примерно 1,5-2 м, которая необходима при расхаживании устройства в процессе производства работ по ликвидации зоны поглощения.

При закачке тампонажного раствора в устройство верхний подвижный конец горловины Б об олочки 2 вместе с предохранительным клапаном 10 перемещается вниз по корпусу 1, а эластичные элементы 11 при этом растягиваются.

Заполнение эластичной оболочки 2 тампонажным раствором с наполнителем осуществляют следующим образрм.

Вначале в бурильные трубы закачивают тампонажный раствор (например, цементный) . В конце закачки тампонажного раствора в него добавляют наполнитель (кордное волокно, кожа-горох измельченная резина и др.) , который, закупоривает отверстия в патрубке 15 . После этого в трубы закачивают расчетное количество тампонажного раствора с наполнителем (например, цементного раствора с древесными опилками или другим мелкоизмельченным материалом, просеянным через сетку с отверстиями 4к4 мм).

При заполнении эластичной оболочки 2 тамонажным раствором с наполнителем происходит увеличение ее диаметра, при этом петли оболочки вытягиваются в ширину, а ее ячейки достигают наибольшего раскрытия (фиг. 5). При таком раскрытии ячеек оболочки 2 происходит частичное прохождение раствора и мелкого наполнителя за ее пределы-.

По мере закупорки ячеек наполнителем давление в оболочке 2 возрастает диаметр ее увеличивается, а она сама вытягивается в ширину, достигая в пределе положения (фиг. 61 . В этом положении просветы в петлях оболочки полностью перекрываются.

Высокая растяжимость оболочки 2 позволяет ее петлям выполнять функции предохранительных клапанов при определенном моменте заполнения оболочки тампонажным раствором.

Механизм процесса последовательного (снизу-вверх) заполнения каверн и трещин при помощи предлагаемого устройства показан на фиг. 1. Там же показан характер заполнения трещин тампонажным раствором,имеющим различный удельный вес: участки Г - с удельным весом большим, чем у пpo ивoчнoй жидкости в зоне ее ухода, участки

0 Д - при равных удельных весах.

Закачав необходимое количество тампонажного раствора с наполнителем в бурильные трубы, производят их продавку расчетным количеством поокывоч5ного раствора удельного зеса,равном удельному весу жидкости в скважине.

После чего бурильные трубы поднимают на поверхность скважины, заполняют ее промывочной жидкостью, а после

0 ожидания затвердевания цемента в перекрытом интервале ствола производят его разбуривание.

Формула изобретения

Устройство для перекрытия зон поглощения промывочной жидкости в скважине, включающее перфорированный корпус, закрепленную на его наружной поверхности эластичную оболочку и защитный кожух, соединенный с корпусом при помощи срезных шпилек, отличающееся тем, что, с целью повышения качества ,изоляционных работ, оно снабжено эластичными тягами, соединяющими корпус с верхней частью оболочки, причем последняя выполнена из двух частей разного диаметра, верхняя из которых размещена между корпусом и тягами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 126829, кл. Е 21 В, 33/13, 02.06.59.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 134234, кл. Е 21 В, 33/13, 31.05.60 (прототип).

У////// //у7//7

/

У////////// //А

/3

/

м в