Устройство для перекрытия зон поглощения промывочной жидкости Советский патент 1981 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для перекрытия стволов скважин при ликвидации поглощений промывочной жидкости. Известно устройство для перекрытия зон поглощения промывочной жидкости, включающее корпус и закрепленную на его наружной поверхности эластичную оболочку t1. Недостатком устройства является его невысокая эксплуатационная надежность по причине возможности разрыва оболочки во время ее спуска в скважину. Наиболее близким к изобретению является устройство для перекрытия зон поглощения промывочной жидкости в скважине, включающее перфорированный корпус, закрепленные на его наружной поверхности эластичную оболочку G ограничителем перемещения ее верхней части и защитный кожух 2. Недостатком этого устройства яйляется то, что его эластичная оболочка, уложенная вокруг перфорированного корпуса 1}оперечными складками, при выходе из защитного кожуха в процессе ее заполнения тг1мпонирующим раствором с наполнителем не может хорсшю воепроизводить конфигурацию перекрываемого интервала из-за преждевременного сползания оболочки вниз по корпусу. Кроме того, применение в этом устройстве эластичных оболочек, выполненных в BH.ije узловых сеток с размером ячеек 6,5 х 6,5 мм, вынуждает собирать в одном устройстве по две одинаковых сетки, надетые одна на другую. В результате усложняется технология сборки устройства и снижается суммарная прочность эластичной оболочки из-за неравномерности закупорки ее ячеек тампонирующей смесью с наполнителем отдельно в каждой оболочке. Все это приводит к снижению качества изоляционных работ, производимых в скважине при ликвидации поглощения промывочной жидкости. Цель изобретения - повьяяение надежности перекрытия зон поглощения за счет увеличения прочности и подвижности эластичной оболочки. Поставленная цель достигается тем, что эластичная оболочка выполнена из .трикотажного полотна, имеющего растяжимую в продольном и поперечном направлениях ячеистую петельнук - структуру, а ограничитель перемещения верхней части оболочки выполнен в ви де упругой фрикционной муфты. Кроме того, эластичная оболочка в верхней части выполнена из материала с большей упругостью, чем упругость остальной части. Для предотвращения разрыва оболоч ки от нагрузок в процессе заполнения тампонирующей смесью она выполнена и петель с длинными протяжками, автома тически раскрывающими и перекрывающими просветы в петлях. Оболочка может иметь различные по перечные размеры на различных участках своей длины в зависимости от про филя перекрываемых участков. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в -цранспортном положении; на фиг. 2 - то же, после заполнения оболочки тампонирующей смесью; на фиг. 3 - структура трикотажного полотна оболочки в различных состояниях; на фиг. 4 - вариант конструктивного выполнения оболочки. I . Устойство для перекрытия зон поглощения промывочной жидкости в скважине состоит из переводника 1, служащего для соединения с бурильными трубами, центральной трубы 2, соединенной с переводником и служащей для подачи тампонирующей смеси, соединительного патрубка 3, центратора 4, фрикционной муфт.ы 5, выполненной в виде упругого кольца, предохранитель ного клапана 6 для пропуска излишних количеств тампонирующей смеси. Он препятствует перенапряжению оболочки при ее наполнении и выполнен в виде упругого кольца (или -колец),охватыва ющего верхнюю горловину оболочки, ил в виде участка из трикотажного материала повышенной упругости, являющегося частью самой горловины. Перфори рованный корпус 7 состоит из трубы (или труб), которая в нижней своей части имеет две группы отверстий. В защитный кожух 8 помещена эластичная оболочка 9 из трикотажного полотна, которая после выхода из защитного кожуха 8 и закачки тампонирующей смеси контактирует со стенками скважины и перекрывает каналы поглощения Для временной фиксации оболочки на корпусе 7 служат кольца 10. Они используются при монтаже устройства и егофпуске в скважину и . разрываются в процессе заполнения оболочки. Для крепления нижнего .конца оболочки на корпусе 7 (перфорированной трубе) служит хомут 11. При монтаже многосекционного перекрывающего устройства используют захват 12. Для опоры устройства на искусственно созданном забое (пакерпробке, цементном мосте) служит опорный башмак 13, снабженный захватами (собачками), препятствующими его подъему вверх при подъеме кожуха 8. Кожух 8 соединен с башмаком 13 на период транспортирования устройства к месту установки с пймощью срезного штифта 14. После достижения устройствомзаданного интервала работы бросают шар.овой клапан 15. Он закрывает промывочные отверстия баш-, мака 13 и вызывает рост гидравлического давления внутри труб, которым разъединяется связь башмака 13 и кожуха 8. На фиг. 3 показана структура трикотажного полотна оболочки в различных состояниях : 16- ИСХОДНОМили двумернб растянутом;17- растянутом в продольном направлении;18- растянутом в поперечном направлении. Оболочка-{фиг.4) состоит из цилиндрической части 19 с коническими перереходами 20 и 21, нижней горловины 22, жестко закрепленной на каркасе (перфорированной трубе), верхней подвижной горловины 23, которая может выполняться из материала повышенной упругости для обеспечения плотного прилегания к трубе и создания клапанного эффекта, ниппельного клапана 6 в виде упругого кольца ( или нескольких колец), фрикционной муфты 5, которая скользит по каркасу, создавая силу трения, достаточную для предупреждения преждевременного сползания оболочки вниз. Перекрытие зон поглощения промывочной жидкости в скважине осуществляют следующим образом. Устройство в собранном виде (фиг. , 1) опускается на бурильных трубах на требуемую глубину (несколько ниже подошвы поглощающего горизонта) где предварительно устанавливают пакерпробку или цементньй мост. Спуск устройства к искусственному забою производят с промывкой, предпочтительно водой. После этого в трубы бросают шаровой клапан 15, затем инструмент устанавливают на высоте 0,50,6 м от искусственного забоя. По достижении клапаном конического седла в башмаке 13 при прокачке прокывочной иосдкости внутри бурильных и центральных труб повышается давление и достигает такой величины, когда под его действием срезаются штифты 14. После, этого опорный баомак 13 с корпусом 7, оболочкой 9 и центрато-. ром 4 опускаются вниз. Освобождаются собачки башмака, препятствующие движению этой части устройства вверх. Жидкость свободно проходит через нижние отверстия корпуса. .Для полного выхода оболочки 9 из кожуха 8, осуществляется подъем вверх бsФильныx труб на длину собранной оболочки. После эуого в кожухе 8 остается верхняя-(иеперфорированная).

часть корпуса 7 с центратором 4 длиною до 3-5 м, что необходимо для расхаживания инструмента при закачкеи продавке тампонирующей смеси.

Заполнение оболочки 9 тампонажным раствором с наполнителем осуществляют следующим образом.

Вначале в бурильные трубы накачивают небольшое количество тампонажного раствора (например, цементного) без наполнителя. В конце закачки этого количества в раствор добавляют небольшую порцию крупного наполнителя (кордное волокно, измельченная резина и др), частицы которого закупориВ цот нижние отверстия малого диаметра в корпусе 7. После этого закачи- . вают расчетное количество тампонажного раствора с более мелким наполнителем (например, цементный раствор р . древесными опилками или другим наполнителем) .

Эта тампонажиая смесь наполняет оболочку и прижимает ее к стенкам скважины и к каналгш поглощения. По мере заполнения оболочки тампонажной смесью происходит увеличение ее диаметра, при котором кольца 10 разрыВсцотся, оболочка прижимается к стенкам сквсикины и каналам поглощения, принимая форму, соответствукнцую кфифигурации ,скважины.

При згшолнении оболочки происходит пер1естройка -структуры трикотажного полотна ; ячейки оболочки изменяют свою щелевидную форму и превращаются в открытые отверстия. В этот момент создаются наиболе(е благоприятные условия для прохождения через ячейки необходимого количества там-, понирующей смеси с мелким наполните лем за пределы оболочки в ствол скважины и каналы поглощения, нужногд для заполнения каналов поглощения и осуществлений прочной, монолитной связи оболочки со стенками скважи1ны.

Дальнейшее поперечное растяжение оболочки сопровождается растяжейием : ячеек в поперечном направлении и превращении их в щели, которые постепенно перекрываются протяжками петель. Такая особенность материала оболочки позволяет регулировать в широких пределах расход проникающей черезГ оболочку тампонирующей смеси и некоторой (более мелкой.) части напоянйтеля. При этом щели, перекрытые протяжкг1ми, являются своеобразными Предохранительными клапанами, предотвращающими перенапряжение и разрь оболочки в процессе ее заполнения, :

После закачки расчетного количества тампонирукицей смеси для перекрытия зоны поглощения осуществляют ее продавку промывочным раствором. Часть тёмпояирующей смеси проникает через ячейки оболрчкя в каналы поглощения, а избыток ее продавливается через предохранительный клапан 6 в ствол

скважины над каркасом. Объем продавки должен быть такой, чтобы суммарное гидростатическое давление столба цемента, оставленного в бурильных трубах, и столба продавочной жидкости уравновешивало или было немного больше пластового давления в зоне поглощения (в момент конца продавкй). После этого бурильные трубы и извлекаемые части устройства (1,, 2, 3 и 8) поднимают на поверхность.

0

Состояние скважины и положение Оставленных в ней частей устройства показаны на фиг. 2.

После затвердения тампонирующей смеси всю оставшуюся в сквгикине

5 часть устройства разбуривают.

Положительный от использования перекрывающего устройства достигается в основном за счет его оболочки, выполненной из трикотажного

0 полотна, имеющего ячеистую структуру и обеспечивающего следующие положительные свойства оболочки :

высокая растяжимость в продольном и поперечном направлениях, обусловленная применением специальной пе5тельной структуры с даинными протяжками;

переменность формы и размеров проходного сечения ячеек в процессе наполнения тампояирующей смесью, что

0 обеспечивает прохождение технологически необходимого.количества смеси и некоторого количества наполнителя определенного фракционного состава за пределы оболочки ; .

5

сохр анение фильтрационной способности при закупоренных и сомкнутых олномерньпи растяжением ячейках, благодаря подвижности петельной структуры, при которой многократно перек0рытые протяжками ячейки являются множественными клапанами предельного давления. Предотвращающими перенапряжение и разрыв оболочки в процессе ее заполнения;

возможность изготовления оболочек

5 любой длины, без продольных и поперечных швов, с плавным изменением .диаметра из современных терме- и химически стойких высокопрочных материалов на существенных трикотажных

0 машинах;

выполнение оболочки с любьпи размером ячеек исходит из требований технологического процесса, что позволит упростить технологию заливки

5 и повысить ее качество и надежность за счет применения необходимой TEIM- . понируюещй смеси и наполнителя оптимального размера и Ф11акционного состава .

О

Ьормула изобретения 1.Устройство для перекрытия зон поглощения промывочной жидкости в скважине, включающее перфорированный корпус, закрепленные на его наружной по5

верхности эластичную оболочку с ограничителем перемещения ее верхней части и защитный кожух, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности перекрытия зон поглощения за счет увеличения прочности и подвижности эластичной оболочки, последняя выполнена из трикотажного полотна, имеющего растяжимую в продольном и поперечном направлениях ячеистую петельную структуру, а ограничитель перемещения верхней части оболочки выполнен в виде упругой фрикционной муфты.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что эластичная оболочка в верхней части выполнена из материала с большей упругостью, -чем упругость остальной части оболочки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 126829, кл. Е 21 В 33/14, 1959.

2.Мищевич В.И. Гидродинамические исследования поглощающих пластов и методы их изоляции. М., Недра, 1974, с.132 (прототип).

-11

23

13

22