Способ герметизации эксплуатационной колонны при промывке скважины с пескопроявлениями и устройство для его осуществления

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Обеспечивает повышение качества и сокращение времени осуществления способа. По способу одновременно устанавливают два пакерующих механизма, соединенных между собой трубой. Согласно изобретению при промывке скважины встречные потоки промывочной жидкости, проходящие через насосно-компрессорную трубу и кольцевое пространство, направляют через изолированные каналы, созданные в пакерующих механизмах и соединяющей их трубе. Первый изолированный канал соединяет полости насосно-компрессорной трубы выше и ниже пакерующих механизмов, второй изолированный канал соединяет полости кольцевого пространства выше и ниже пакерующих механизмов. Устройство представляет собой пакерующий механизм, включающий забойный пакер, который перекрывает межтрубное пространство за счет увеличения диаметра при осевом сжатии, трубу, помещенную в полость забойного пакера, на которой забойный пакер закреплен одним концом с возможностью вертикального перемещения за счет своей деформации, трубу с радиальными отверстиями. При этом устройство содержит два пакерующих механизма, в верхнем из которых в наружную трубу, введена внутренняя труба, на концах которой выполнены уплотнения для герметичного скольжения внутри насосно-компрессорной трубы, имеющие диаметр больше диаметра внутренней трубы. Труба с радиальными отверстиями верхним концом привинчена к насосно-компрессорной трубе, имеет внутренний буртик диаметром меньше диаметра уплотнения внутренней трубы, нижним концом упирается в верхний срез забойного пакера. Забойный пакер прикреплен к наружной трубе нижним срезом. Нижний пакерующий механизм идентичен верхнему пакерующему механизму, находится ниже, соосно, в перевернутом положении, имеет с верхним пакерующим механизмом общие наружную и внутреннюю трубы. Труба с радиальными отверстиями нижнего пакерующего механизма привинчена к хвостовику, в полость которого введено нижнее уплотнение внутренней трубы. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для очистки зумпфа от шлама, песка, парафина, смол и т.д. при ремонте скважин с большим количеством сыпучих копонентов, поступающих из коллектора.

Известен способ освоения скважины (пат. №2220280, кл. Е21В 43/25), при котором производят очистку призабойной зоны пласта методом обратных промывок на разных режимах с поддержанием противодавления на пласт по замкнутому циклу, с повторением промывок в обратной последовательности и оставляют скважину на технологическую выстойку. Производят воздействие на призабойную зону пласта методом переменных давлений в течение 20 циклов. Промывают скважину с поддержанием противодавления, вымывая забойную пачку в течение не менее двух циклов. Применяют пакер для вызова притока пластового флюида.

Однако в способе не предусмотрена изоляция перфорации при пескопроявлениях во время проведения промывки скважины, пакер служит для вызова притока, а не для изоляции призабойной зоны.

Известен способ освоения скважины (пат. №2215137, кл. Е21В 43/25), при котором применяют замену глинистого раствора на облегченный, запакеровку пакера, вызов притока. Заменяют глинистый раствор в интервале спуска лифтовой колонны с пакером на облегченную жидкость с поддержанием противодавления на пласт. Запакеровывают пакер. Спускают в скважину до забоя через лифтовую колонну и запакерованный пакер, гибкую трубу колтюбинговой установки. Заменяют оставшийся на забое глинистый раствор на облегченную жидкость с поддержанием противодавления на пласт. Производят воздействие на прискважинную зону пласта методом переменных давлений. Промывают скважину с поддержанием противодавления не менее двух циклов, вымывая забойную пачку. Вызывают приток пластового флюида из пласта.

Однако в способе не предусмотрена изоляция перфорации при пескопроявлениях во время проведения промывки скважины, пакер служит для освоения скважины, а не для изоляции призабойной зоны.

Известен способ вторичного вскрытия продуктивного пласта (пат. №2136873, кл. Е21В 43/25), при использовании которого через насосно-компрессорные трубы (НКТ) закачивают раствор кислоты. На НКТ спускают пакер. Осуществляют прямую промывку кольцевого пространства через верхние и нижние отверстия устройства для селективной изоляции пласта с помощью поверхностно-активных веществ. Закачивают в НКТ водный раствор кислоты. После выдержки на реагировании осуществляют обратную промывку. Прямую и обратную промывку осуществляют циклами многократно.

Однако в способе не предусмотрена изоляция перфорации при пескопроявлениях во время проведения промывки скважины, пакер служит для вызова притока, а не для изоляции призабойной зоны.

Известен способ герметизации эксплуатационной колонны и отключения пластов (пат. №2215122, кл. Е21В 33/122), взятый за прототип, который предусматривает установку двух пакеров: один ниже, а другой выше герметизируемого интервала или отключаемого пласта, и соединение их с помощью трубы и пары втулка - плунжер. По первому варианту сначала устанавливают нижний пакер с втулкой и затем спускают второй пакер, оснащенный трубой с плунжером на конце, и сажают его после введения плунжера во втулку. По второму варианту сначала сажают оба пакера, предварительно оснастив их оба втулками, а затем спускают трубу с двумя плунжерами на концах, которые, войдя в соответствующие втулки, отключают герметизируемый интервал от скважины.

Однако способ не позволяет проводить промывку скважины при изолированной с помощью пакера перфорации скважины.

Известно устройство для опережающего упрочнения массива горных пород (пат. №2065922, кл. Е21В 33/13), которое представляет собой смонтированную на буровых шлангах буровую коронку с пакером и трубой. В центре буровой коронки выполнены каналы истечения промывочной жидкости, на трубе - перфорированные отверстия. Под давлением закрепляющий раствор поступает под пакер надувного типа, обеспечивая прижатие устройства к стенкам скважины и инъекцию закрепляющего раствора в массив.

Однако в устройстве не предусмотрена изоляция перфорации при пескопроявлениях во время проведения промывки скважины, пакер служит для впрыска закрепляющего раствора в массив, а не для изоляции призабойной зоны.

Известен гидромеханический пакер (пат. №2235850, кл. Е21В 33/12), который состоит из ствола, соединенного через переходник с колонной труб. С внешней стороны на переходнике установлен корпус гидроцилиндра с образованием кольцевой камеры, в которой установлен поршень с разжимным конусом. Корпус гидроцилиндра снабжен металлической уплотнительной оболочкой. Ствол пакера снабжен разрезной цангой, головки которой входят внутрь металлической уплотнительной оболочки и охватывают разжимной конус. На внешней стороне разрезной цанги, ниже места расположения металлической уплотнительной оболочки, установлены зубцы якоря. В осевом канале ствола установлена ступенчатая подпружиненная втулка с седлом и шаровым клапаном. В осевом канале ступенчатой подпружиненной втулки установлен обратный клапан. В теле ствола ниже места расположения седла выполнены радиальные отверстия. Ступенчатая подпружиненная втулка связана со стволом тарированным срезным элементом. Посадка пакера ведется путем установки шарового клапана на седло и подачей избыточного давления на поршень с вводом разжимного конуса внутрь головок разрезной цанги, их радиальной деформации совместно с металлической уплотнительной оболочкой до контакта со стенкой обсадной колонны. Одновременно зубцы якоря внедряются в тело трубы, тем самым осуществляется фиксация пакера.

Однако в устройстве не предусмотрена изоляция перфорации при пескопроявлениях во время проведения промывки скважины, пакер не предназначен для изоляции призабойной зоны.

Известно устройство для изоляции пластов в скважине (пат. №2074306, кл. Е21В 33/12), которое снабжено ступенчатыми втулками. Их большие ступени размещены в кольцевых полостях. Пакеры размещены на меньших ступенях ступенчатых втулок. Узел установки верхнего пакера выполнен в виде патрубка, тяги с внутренней кольцевой канавкой и муфты с радиальными каналами. Она образует с наружной поверхностью патрубка и внутренней поверхностью тяги рабочую полость. В рабочей полости помещена втулка с кольцевой канавкой. С верхней частью тяги связана накидная гайка. Ее нижняя часть связана с кольцевым конусом. В радиальных каналах муфты размещены кулачки. Они фиксируют тягу относительно муфты и взаимодействуют со втулкой. Втулка зафиксирована срезными винтами относительно тяги и установлена с возможностью перемещения вверх относительно муфты узла установки верхнего пакера до упора в накидную гайку после среза винтов.

Однако в устройстве не предусмотрена изоляция перфорации при пескопроявлениях во время проведения промывки скважины, при установленном пакере невозможно проведение промывки скважины.

Известен клапанно-пакерный механизм (пат. №2219330, кл. Е21В 33/12), взятый за прототип, который содержит клапанное устройство с отверстиями, забойный пакер, хвостовик с радиальными отверстиями и сальник. Клапанное устройство выполнено в виде пустотелой трубы, помещенной в полости забойного пакера, и установлено навинчиванием одновременно с забойным пакером на переводник с возможностью перемещения вниз для сообщения трубного пространства с подпакерным пространством при пакерировании. Забойный пакер выполнен с внешней резьбой на его нижней части для крепления хвостовика.

Задачей изобретения является изоляция зоны перфорации при промывке скважины с повышенным пескопроявлением.

Задача решается тем, что, применяя способ герметизации эксплуатационной колонны, включающий установку двух пакерующих механизмов, устанавливаемых одновременно, и соединение их между собой трубой, при промывке скважины встречные потоки промывочной жидкости, проходящие через НКТ и кольцевое пространство, направляют через изолированные каналы, созданные в пакерующих механизмах и соединяющей их трубе, первый изолированный канал соединяет полости НКТ выше и ниже пакерующих механизмов, второй изолированный канал соединяет полости кольцевого пространства выше и ниже пакерующих механизмов.

Задача также решается тем, что устройство для изоляции перфорации скважины, представляющее собой пакерующий механизм, включающий забойный пакер, который перекрывает межтрубное пространство за счет увеличения диаметра при осевом сжатии, трубу, помещенную в полость забойного пакера, на которой забойный пакер закреплен одним концом с возможностью вертикального перемещения за счет своей деформации, трубу с радиальными отверстиями, содержит два пакерующих механизма, в верхнем из которых в наружную трубу введена внутренняя труба, на концах которой выполнены уплотнения для герметичного скольжения внутри НКТ, имеющие диаметр больше диаметра внутренней трубы, труба с радиальными отверстиями верхним концом привинчена к НКТ, имеет внутренний буртик диаметром меньше диаметра уплотнения внутренней трубы, нижним концом упирается в верхний срез забойного пакера, забойный пакер прикреплен к наружной трубе нижним срезом, нижний пакерующий механизм идентичен верхнему пакерующему механизму, находится ниже, соосно, в перевернутом положении, имеет с верхним пакерующим механизмом общие наружную и внутреннюю трубы, труба с радиальными отверстиями нижнего пакерующего механизма привинчена к хвостовику, в полость которого введено нижнее уплотнение внутренней трубы.

Согласно закону Бернулли в потоке промывочной жидкости снижается давление, создается перепад давлений между коллектором и скважиной, сопровождающийся перетеканием пластового флюида с выносом сыпучих фракций в скважину, что усложняет процесс промывки. Устройство, осуществляющее предлагаемый способ, позволяет изолировать перфорацию скважины с повышенные пескопроявлением во время осуществления промывки.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами, где на фиг.1 показано положение деталей устройства в транспортном положении, на фиг.2 - положение деталей устройства в рабочем положении, где 1 - обсадная колонна; 2 - НКТ; 3 - забойный пакер; 4 - наружная труба; 5 - труба с радиальными отверстиями; 6 - хвостовик; 7 - внутренняя труба; 8 - буртик трубы с радиальными отверстиями.

Устройство, состоящее из двух пакерных механизмов, помещают в скважину 1 на нижнем конце НКТ 2. Каждый пакерный механизм содержит:

1. Забойный пакер 3, служащий для разобщения кольцевого пространства скважины за счет увеличения своего диаметра при осевом сжатии и закрепленный срезом на наружной трубе 4, которая является поверхностью скольжения забойного пакера.

2. Трубу с радиальными отверстиями 5, навинченную одним концом на НКТ 2, вторым упирающуюся в незакрепленный срез забойного пакера 3. Труба с радиальными отверстиями нижнего пакерного механизма привинчена к хвостовику 6, являющемуся продолжением НКТ.

3. Внутреннюю трубу 7, концевые уплотнения которой введены в полости НКТ 2 и хвостовика 6 и предназначены для герметичного скольжения внутри трубы. На концах внутренней трубы выполнены уплотнения, имеющие диаметр больше диаметра внутренней трубы.

Длину хвостовика 6 выбирают таковой, чтобы при его контакте с зумпфом скважины перфорация находилась между пакерующими механизмами. Буртик 8 трубы с радиальными отверстиями 5 необходим для предотвращения выпадания концевых уплотнений введенной трубы 7 из полостей НКТ 2 и хвостовика 6 при транспортировании устройства. Наружная и внутренняя трубы 4, 7 являются общими для обоих пакерных механизмов.

Нижний пакерующий механизм идентичен верхнему пакерующему механизму, находится ниже, соосно, в перевернутом положении, имеет с верхним пакерующим механизмом общие наружную и внутреннюю трубы.

Устройство согласно предлагаемому изобретению работает следующим образом.

При спуске устройства в скважину под тяжестью пакерующих механизмов и хвостовика 6 концевые уплотнения внутренней трубы 7 прижимаются к буртикам 8 трубы с радиальными отверстиями 5, не позволяя им выходить из полостей НКТ 2 и хвостовика 6.

При достижении хвостовиком 6 зумпфа скважины он останавливается. Под влиянием силы тяжести колонны НКТ 2 уплотнения внутренней трубы 7 перемещаются вглубь полостей НКТ и хвостовика 6. Обе трубы с радиальными отверстиями 5 перемещаются относительно наружной трубы 4 и, нажимая на незакрепленные срезы забойных пакеров 3, сжимают их в осевом направлении. При осевом сжатии забойные пакеры 3 увеличиваются в диаметре и прижимаются в колонне обсадных труб 1.

При проведении, например, обратной промывки скважины поток промывочной жидкости протекает по кольцевому пространству скважины, через радиальные отверстия верхнего пакерующего механизма, полости, образованной наружной поверхностью внутренней трубы 7 и внутренней поверхностью наружной трубы 4, радиальные отверстия нижнего пакерующего механизма, кольцевому пространству скважины и, в обратном направлении, по хвостовику 6, внутренней трубе 7 и НКТ 2.

Если при промывке скважины уровень загрязнений в зумпфе снижается, хвостовик под собственным весом опускается вместе с уровнем загрязнений, уменьшается осевое усилие, сжимающее забойные пакеры, а также усилие их прижима в стенке обсадной колонны, устройство перемещается вниз до упора.

Перфорация скважины, находясь между двумя пакерными механизмами, изолирована от НКТ и кольцевого пространства скважины. При промывке скважины поток жидкости в НКТ продолжает течение через введенную трубу и хвостовик, поток жидкости в кольцевом пространстве протекает через радиальные отверстия и кольцевое пространство, образованное наружной и внутренней трубами.

При подъеме НКТ осевое сжатие забойных пакеров 3 снижается, они уменьшаются в диаметре и не препятствуют извлечению труб. Веса наружной трубы 4 недостаточно для осевого сжатия нижнего забойного пакера 3.

Применение способа и устройства для его осуществления позволит сократить время промывки скважины с повышенным пескопроявлением и осуществить его с высоким качеством.

1. Способ герметизации эксплуатационной колонны при промывке скважины с пескопроявлениями, включающий установку двух пакерующих механизмов, устанавливаемых одновременно, и соединение их между собой трубой, отличающийся тем, что при промывке скважины встречные потоки промывочной жидкости, проходящие через насосно-компрессорную трубу (НКТ) и кольцевое пространство, направляют через изолированные каналы, созданные в пакерующих механизмах и соединяющей их трубе, первый изолированный канал соединяет полости НКТ выше и ниже пакерующих механизмов, второй изолированный канал соединяет полости кольцевого пространства выше и ниже пакерующих механизмов.

2. Устройство для герметизации эксплуатационной колонны при промывке скважины с пескопроявлениями, представляющее собой пакерующий механизм, включающий забойный пакер, который перекрывает межтрубное пространство за счет увеличения диаметра при осевом сжатии, трубу, помещенную в полость забойного пакера, на которой забойный пакер закреплен одним концом с возможностью вертикального перемещения за счет своей деформации, трубу с радиальными отверстиями, отличающееся тем, что устройство содержит два пакерующих механизма, в верхнем из которых в наружную трубу введена внутренняя труба, на концах которой выполнены уплотнения для герметичного скольжения внутри НКТ, имеющие диаметр больше диаметра внутренней трубы, труба с радиальными отверстиями верхним концом привинчена к НКТ, имеет внутренний буртик диаметром меньше диаметра уплотнения внутренней трубы, нижним концом упирается в верхний срез забойного пакера, забойный пакер прикреплен к наружной трубе нижним срезом, нижний пакерующий механизм идентичен верхнему пакерующему механизму, находится ниже, соосно, в перевернутом положении, имеет с верхним пакерующим механизмом общие наружную и внутреннюю трубы, труба с радиальными отверстиями нижнего пакерующего механизма привинчена к хвостовику, в полость которого введено нижнее уплотнение внутренней трубы.