Устройство для заканчивания скважин

 

Использование: в нефтяной и газовой промышленности и, в частности, в устройствах для закачивания скважин при их строительстве бурением. Обеспечивает возможность использования при закачивании наклонных и горизонтальных скважин, устранении водоперетоков в условиях высоконапорных водоносных пластов. Сущность изобретения: устройство включает корпус с циркуляционными отверстиями. В корпусе концентрично размещена труба. На корпусе размещены пакерующие элементы и привод их раскрытия. Они выполнены в виде кольцевого поршня-клина. Он образует с корпусом кольцевую полость. Она сообщена с внутритрубным пространством. Устройство имеет заслонку со средствами фиксации. Она установлена в кольцевой полости с возможностью перемещения вдоль оси устройства. Пакерующие элементы укреплены на корпусе с возможностью взаимодействия с поршнем-клином, 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к устройствам для заканчивания скважин при их строительстве бурением.

Известно пакерующее устройство [1] включающее транспортную колонну труб со средствами фиксации, расположенными в верхней и нижней частях, концентрично установленную на колонне труб эластичную оболочку с концевыми муфтами, связанными в исходном положе6нии со средствами фиксации. Однако известное устройство не гарантирует необходимого прижимающего усилия эластичной оболочки к стенке скважины и поэтому не обеспечивает надежную изоляцию продуктивного пласта.

Известно устройство для селективной изоляции [2] включающее корпус, трубу, установленную с зазором концентрично корпусу и охватывающую корпус, пакерующие элементы, установленные по концам трубы и привод из раскрытия в виде кольцевого поршня-клина, установленного на корпусе и образующего с ним кольцевую полость. Кольцевая полость связана с внутритрубным пространством устройства циркуляционными отверстиями.

Однако известное устройство имеет ряд недостатков.

1. Наличие наружной трубы, надетой на корпус, увеличивает диаметр устройства, что ограничивает его применение в наклонных и горизонтальных скважинах вследствие затрудненной проходимости обсадной колонны из-за прихвата, затяжки и т.д.

2. Ограниченный размер кольцевого зазора между корпусом и наружной трубой (4 мм) затрудняет применение вязких тампонажных растворов с наполнителями. Увеличение кольцевого зазора в известном устройстве возможно, но за счет увеличения наружной трубы (внутренняя труба корпус является несущей и не может быть уменьшена в диаметре), а это приводит к усугублению последствий, описанных выше.

3. Циркуляционные каналы в известном устройстве после процесса цементирования являются потенциальными проходами для перетоков воды в процессе добычи, что затрудняет применение известного устройства в условиях близкорасположенных высоконапорных водоносных пластов.

4. Конструкция известного устройства предполагает последующую кумулятивную перфорацию, что вызывает разрушение цементного камня в затрубье. Таким образом, цель изобретения может быть сформулирована следующим образом: создать устройство для заканчивания скважины, одинаково успешно работающее как в вертикальных, так и в наклонных и горизонтальных скважинах с применением вязких тампонажных растворов в условиях близкорасположенных высоконапорных водоносных пластов и без последующей кумулятивной перфорации. Поставленная цель достигаемая обозначением предлагаемого устройства для заканчивания скважины, включающим корпус с циркуляционными каналами, трубу, размещенную с зазором концентрично корпусу, пакерующие элементы и привод их раскрытия в виде поршня-клина, установленного на корпусе и образующего с ним кольцевую полость, в котором согласно изобретению труба размещена внутри корпуса, пакерующие элементы укреплены на корпусе с возможностью взаимодействия с поршнем-клином, а в полости между поршнем-клином и корпусом установлена заслонка, снабженная средствами фиксации вдоль оси устройства, при этом вышеупомянутая полость сообщена каналом с внутритрубным пространством.

Кроме того, в корпусе между пакерующими элементами выполнены отверстия, оснащенные полыми заглушками, установленными в кольцевом зазоре.

Целесообразно внутреннюю трубу выполнить из легкоразбуриваемого материала.

Размещение трубы внутри корпуса позволяет уменьшить диаметр устройства и без затруднений использовать его при заканчивании наклонных и горизонтальных скважин. Кроме того, указанная особенность конструкции увеличивает кольцевой зазор в 8 раз, что дает возможность использовать при цементировании тампонажные растворы с наполнителями. Наличие заслонки в кольцевой полости между поршнем-клином и корпусом, размещенной с возможностью перемещения вдоль оси устройства позволяет закрыть циркуляционные каналы после процесса цементирования и тем самым устранить возможные перетоки воды в условиях высоконапорных водоносных пластов непосредственно в скважину. Выполнение трубы из легкоразбуриваемого материала и наличие отверстий закрытых заглушками, в корпусе, позволяет разбурить внутреннюю трубу и без затруднений провести открытие перфорационных отверстий.

На фиг. 1 показана верхняя часть устройства в транспортном положении, на фиг. 2 в рабочем положении, на фиг. 3 после окончания процесса цементирования.

Устройство состоит из корпуса 1 с циркуляционными отверстиями 2 и резьбовыми отверстиями 3 и 4, внутренней полой трубы 5, прикрепленной по концам к корпусу 1 посредством седел 6, размещенных на корпусе, упора 7, уплотнительной манжеты 8 с цангой 9, поршень-клина 10, жестко связанного с резьбовой муфтой 11 тарированным винтом 12. В полости между поршнем-клином 10 и корпусом 1 размещена заслонка 13 со срезными шпильками 14. Поршень-клин 10 и заслонка 13 снабжены кольцевыми фиксаторами 15. В отверстиях 3 корпуса установлены полые заглушки 16, а в отверстиях 4 корпуса 1 и трубы 5 установлена резьбовая втулка 17, соединяющая внутритрубное пространство 18 с полостью между поршнем-клином 10 и корпусом 1.

Устройство работает следующим образом. Устройство монтируют вместе с обсадной трубой, спускают в скважину и устанавливают напротив продуктивного пласта. Повышают давление внутри колонны до 6 МПа. Давление передается через отверстие 4 в полость 19, происходит срез винтов 12 и поршень-клин 10, перемещаясь вниз, распирает резиновую манжету 8 до упора о стенки скважины (фиг. 2), при этом открываются отверстия 2 для сообщения межтрубного пространства с затрубным. При закачивании и продавливании цементного раствора цемент через аналогичные отверстия 2 нижнего пакерующего элемента, установленного в подошве пласта, (на фиг. не показано), попадает в межтрубное пространство, а в кровле пласта движение цементного раствора происходит из межтрубного пространства через отверстия 2 верхнего пакерующего элемента 8 в затрубное пространство (показано стрелками). Таким образом цементный раствор напротив продуктивного пласта проходит в межтрубном пространстве, не контактируя с пластом. Далее повышают давление до 9 МПа (с помощью продавочной пробки, на фиг. не показано). При этом происходит срез шпилек 14 и перемещение заслонки 13 до закрытия отверстий 2 и фиксации ее с помощью кольцевых фиксаторов 15. После времени ОЗЦ (ожидание застывания цемента) разбуривают трубу 5, цемент в межтрубном пространстве и полые заглушки 16. При этом открываются перфорационные отверстия 3. Далее производят освоение скважины и вызов притока нефти.

Предлагаемое изобретение является универсальным устройством, которое одинаково успешно применяется как в вертикальных, так и в наклонных и горизонтальных скважинах, позволяет улучшить проходимость обсадной колонны, провести безаварийный спуск колонны без опасения прихватов, заклинивания и т. д. Кроме того, устройство предполагает использование эффективных тампонажных растворов с наполнителями, позволяет отказаться от вредной для цементной крепи кумулятивной перфорации. И, наконец, предлагаемое устройство может быть использовано в условиях близкорасположенных высоконапорных водоносных пластов.

Формула изобретения

1. Устройство для заканчивания скважин, включающее корпус с циркуляционными отверстиями, трубу, размещенную с кольцевым зазором концентрично корпусу, пакерующие элементы и привод их раскрытия в виде кольцевого поршня-клина, установленного на корпусе и образующего с ним кольцевую полость, отличающееся тем, что оно снабжено заслонкой со средствами фиксации, установленной в кольцевой полости с возможностью перемещения вдоль оси устройства, а труба размещена внутри корпуса, при этом пакерующие элементы укреплены на корпусе с возможностью взаимодействия с поршнем-клином, а кольцевая полость сообщена каналом с внутритрубным пространством.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус между пакерующими элементами выполнен с отверстиями, оснащенными полыми заглушками, которые установлены в кольцевом зазоре.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что труба выполнена из легкоразбуриваемого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3