E21B33 / 13 - способи або пристрої для цементування щілин або подбурочних свердловин, тріщин або т.п. (цементувальні желонки E21B 27/02; матеріали, що покращують стан ґрунту або стабілізують ґрунт C09K 17/00)
E21B33 / 12 - пакери; пробки (для цементування E21B 33/134, E21B 33/16)
Власники патенту RU 2414586:
Товариство з обмеженою відповідальністю Науково-виробнича фірма "Пакер" (RU)
Винахід відноситься до нафтогазовидобувної промисловості і може бути застосовано для проведення ізоляційних та інших робіт при капітальному ремонті свердловин. Спосіб полягає в спуску колони труб з пакером разбуріваемая на установчому гідравлічному інструменті, установку його в заданому інтервалі свердловини і проведення закачування необхідного обсягу матеріалу в подпакерное простір. Після чого інструмент інсталяційний гідравлічний витягується з пакера і проводяться обробка під тиском вищого інтервалу або опресовування експлуатаційної колони на герметичність без витримки часу на затвердіння раніше закачаного матеріалу. Пакер має верхній і нижній роздільники. Механізм фіксації пакеровкі містить собачки, на внутрішній поверхні яких є зуби для взаємодії з різьбовій нарізкою зовнішній поверхні ствола пакера. Між верхнім конусом і герметизирующим елементом пакера встановлена опорна втулка з двосторонніми пилкоподібними виступами і западинами, що входять в відповідні пази верхнього конуса і герметизуючого елемента, нижній торець якого також має пилковидні виступи, що входять в відповідні пази нижнього конуса. Технічний результат полягає в можливості закачування матеріалу в два інтервали, розташовані над і під пакером, незалежно від напрямку і величини перепаду тиску. 2 н. і 1 з.п. ф-ли, 3 мул.
Винахід відноситься до нафтогазовидобувної промисловості і призначене для проведення ізоляційних та інших робіт при капітальному ремонті свердловин.
Недоліком відомого способу є те, що не забезпечується можливість виконувати обробку під тиском вищого інтервалу тампонажним або іншим матеріалом, наприклад кислотою, або проводити опресовування експлуатаційної колони на герметичність без витримки часу на затвердіння раніше закачаного матеріалу. При необхідності проведення вищеперелічених технологічних операцій потрібен час 48-72 години на ОЗЦ (очікування затвердіння цементу).
Завданням даного винаходу є розширення технологічних можливостей при проведенні ізоляційних робіт на свердловині. При одному спуску забезпечується можливість виконувати технологічні операції в над- і подпакерном інтервалах свердловини, не чекаючи затвердіння тампонажного або іншого матеріалу за рахунок застосування додаткового перекриває клапана тарельчатого типу, встановленого над пакером разбуріваемая.
Аналоги і прототип мають загальні недоліки і в зв'язку з цим обмеженість використання в свердловинах через відсутність можливості перевірки на герметичність надпакерного інтервалу свердловини, вони не дозволяють проводити обробку двох інтервалів над та під пакером при різних тисках одним або різного роду матеріалом і технологічні операції в надпакерном інтервалі без очікування затвердіння тампонажного або іншого матеріалу, закачаного в подпакерний інтервал.
А також недоліком відомих разбуріваемих пакеров є погана разбуріваемость через обертання деталей при їх руйнуванні обертовим руйнівним інструментом.
Метою даного винаходу є забезпечення можливості закачування тампонажного або іншого матеріалу в два інтервали, розташовані в під-і надпакерном просторі при різних тисках, поліпшення разбуріваемості пакера, а також підвищення надійності з'єднання-роз'єднання посадкового інструменту з пакером разбуріваемая (ПР).
Поставлена задача вирішується тим, що:
- пакер разбуріваемая (ПР) має два роздільник, верхній виконаний у вигляді тарельчатого клапана, що включає корпус, що кріпиться до стовбура, і підпружинену тарілку, розміщену в порожнині гідроциліндра, а нижній роздільник виконаний у вигляді пробки, встановленої на кінці штока інструменту установочного гідравлічного, що перекриває прохідний перетин пакера;
- механізм фіксації пакеровкі містить собачки, виконані у вигляді розрізаної на сектори втулки, на внутрішній поверхні яких є зуби для взаємодії з різьбовій нарізкою зовнішній поверхні ствола ПР, причому по зовнішньому утворює собачки обтиснуті еластичною обоймою, наприклад, гумової;
- між верхнім конусом і герметизирующим елементом ПР встановлена опорна втулка з двосторонніми пилкоподібними виступами і западинами, наприклад шлицами, що входять в відповідні пази верхнього конуса і герметизуючого елемента, нижній торець якого також має пилковидні виступи, що входять в відповідні пази нижнього конуса, що виключає обертання елементів пакера при його розбурюванні;
- в нижній частині штока інструменту установочного гідравлічного (ІУК) встановлена втулка з посадковим сідлом під викидний куля, зафіксована за допомогою зрізних елементів, причому в місці установки втулки шток має радіальні отвори з розташованими в них кульками, що утворюють замок між ІУК і ПР;
- всі елементи ПР виконані з легко разбуріваемих матеріалів, за винятком непридатного кулі, зрізний втулки і кульок замку, виконаних сталевими;
- сталеві елементи утримуються і витягуються з свердловини в кошику, що знаходиться на нижній частині штока ІУК.
Пропонованим способом проведення ізоляційних робіт в свердловині і пакерного обладнанням вирішуються завдання підвищення ефективності технології ремонтно-ізоляційних робіт за рахунок усунення повторних спуско-підйомних операцій (СПО) та проведення, при необхідності, операцій після цементування, без очікування затвердіння цементу (ОЗЦ), що веде до зменшення часу проведення комплексу ремонтних робіт, підвищення якості ізоляційних робіт, зниження тимчасових і матеріальних витрат на розбурювання пакерного обладнання.
Для отримання такого технічного результату пропонується спосіб проведення ізоляційних робіт в свердловині, що полягає в спуску колони труб з ПР на посадковому інструменті. В процесі спуску труби самозаповнюється свердловини рідиною через радіальні канали в кошику інструменту установочного гідравлічного (ІУК). Після досягнення ПР заданої глибини, в колону труб кидають кулю. Виробляються посадка і герметизація ПР. Потім здійснюється закачування необхідного обсягу матеріалу в подпакерное простір. Після закінчення робіт виробляють підйом колони труб з ІУК. При підйомі ІУК пробка, встановлена на кінці штока ІУК, закриває прохідний канал ПР знизу. Після повного вилучення штока з ПР, закривається тарільчасте клапан, встановлений у верхній частині ПР, забезпечуючи можливість проведення технологічних операцій в надпакерной зоні. Потім, при необхідності, проводиться обробка під тиском вищого інтервалу матеріалом або проводиться опресовування експлуатаційної колони на герметичність без витримки часу на ОЗЦ, причому не залежно від напрямку і величини перепаду тиску в над- і подпакерной зонах.
Пропонований винахід ілюструється кресленнями.
На фіг.1 зображено пристрій пакерного обладнання в вихідному транспортному положенні.
На фіг.2 представлено пакерного обладнання в робочому положенні (запакерованном) в процесі закачування матеріалу під тиском в нижній інтервал.
На Фіг.3 зображено пакерного обладнання в процесі закачування матеріалу в верхній інтервал без впливу на нижній інтервал.
Пакерного обладнання для проведення ізоляційних робіт в свердловині складається з пакера разбуріваемого (ПР) і інструменту установочного гідравлічного (ІУК).
Пакер разбуріваемая (фіг.1) складається з стовбура 1 з насічками 2 на його зовнішній поверхні, герметизирующего елемента 3, нижніх і верхніх розривних плашок 4, 5 і конусів 6, 7. У нижній частині стовбура закріплена опора 8, на яку спираються нижні розривні плашки 4, в пази яких вставлені протилежно спрямовані зуби 9. Нижні і верхні плашки від мимовільного спрацювання кріпляться зрізними елементами 10, 11 до нижнього і верхнього конусу відповідно. Верхній торець нижнього конуса 6 виконаний з пилкоподібними виступами і западинами 12, наприклад шлицами, взаємодіючими з відповідними пазами герметизирующего елемента 3. Між герметизирующим елементом 3 і верхнім конусом 7 встановлена опорна втулка 13 з двосторонніми пилкоподібними виступами і западинами. Нижній торець втулки 13 входить в зачеплення з герметизуючим елементом 3, а верхній торець - з пазами на верхньому конусі 7. Механізм фіксації пакеровкі є зубчастий механізм переривчастого руху, що дозволяє елементам пакера, а саме нижньому конусу 6, герметизують елементу 3, втулки 13, верхньому конусу 7 рухатися щодо стовбура пакера 1 в одному напрямку і не дозволяє рухатися в іншому. Механізм фіксації пакеровкі містить собачки 14, що спираються на втулку 13 і встановлені усередині верхнього конуса 7. Собачки 14 виконані у вигляді розрізаної на сектори втулки. На внутрішній поверхні собачок 14 є зуби, що входять в зачеплення з різьбовій нарізкою 2 на стовбурі ПР. Насічки мають форму несиметричних зубів, що мають упор з одного боку. Рух стовбура пакера 1 щодо штока ІУК обмежується собачками 14, які притискаються до стовбура еластичною обоймою 15.
У верхній частині стовбура пакера 1 встановлено тарільчасте клапан 16. Тарілка 16 подпружинена для закриття клапана і перекриття прохідного перетину ПР.
Інструмент інсталяційний гідравлічний складається з гідроциліндра 17 і штока 18. Шток 18 у верхній частині має отвори 19 для повідомлення трубного простору з порожниною А, утвореної між гідроциліндром 17 і штоком 18. У нижній частині шток 18 виконаний у вигляді кошика 20 з радіальними перетічними отворами 21 . До торця кошика 20 прикріплена за допомогою зрізних елементів 22 пробка 23.
З'єднання ПР і ІУК рознімне, здійснюване за допомогою замка у вигляді кульок 24, встановлених в радіальні отвори на штоку 18. Отвори виконані наскрізними в нижній частині штока 18 над кошиком 20. Кульки 24 впираються в нижній торець стовбура 1 і опору 8, а від випадання утримуються зрізний втулкою з посадковим сідлом 25 під викидний куля 26. Втулка 25 зафіксована в штоку 18 за допомогою зрізних елементів 27. Всі елементи ПР виконані з легкоразбуріваемих матеріалів, наприклад дюралюмінію, виняток становлять викидний куля 26, зрізна втулка 25 і кулька замку 24, виконані сталевими. Дані елементи ПР 26-24 НЕ розбурюються, а витягуються з свердловини в кошику 20, що знаходиться в нижній частині штока ІУК.
Пакер разбуріваемая працює наступним чином.
Спускають колону труб з ПР в транспортному положенні (фіг.1). В процесі спуску труби самозаповнюється свердловини рідиною через радіальні переточні отвори 21 в кошику 20. Після досягнення ПР заданої глибини в колону труб кидають кулю 26. При створенні трубного тиску куля 26 закриває сідло 25, рідина потрапляє через отвори 19 в порожнину А, утворену між гідроциліндром 17 і штоком 18 і переміщує гідроциліндр 17 вниз, потім через верхні розривні плашки 5, верхній конус 7 і герметизуючий елемент 3 рух передається на нижній конус 6. Причому зуби собачок 14 під дією руху конуса 7 пе емещаются по різьбовій нарізці 2 стовбура пакера 1, як тільки зуб досягає крайнього положення по насічці, відбувається перещёлківаніе на більш нижню насічку. Обойма 15, виконана еластичною, наприклад гумової, забезпечує щільне притиснення собачок 14 до стовбура пакера 1. При певному розрахунковому тиску відбуваються зріз нижніх зрізних елементів 10 і спрацьовування нижніх розривних плашок 4. Герметизуючий елемент 3, деформуючись, перекриває кільцеве міжтрубний простір, потім відбуваються зріз верхніх зрізних елементів 11 і спрацьовування верхніх розривних плашок 5. При подальшому підвищенні тиску руйнуються зрізані елементи 27, які утримують сідло 25 в штоку 18. сідло 25, куля 26 і кульки 24 падаю в корзину 20 на кінці штока 18, відкриваючи канал для закачування матеріалу в пласт через радіальні переточні отвори 21. Виробляються заплановані технологічні операції в подпакерном просторі (фіг.2). Після закінчення робіт при підйомі колони труб з ІУК пробка 23 закриває канал ПР знизу (Фіг.3). Після вилучення ІУК з ПР закривається тарільчасте клапан 16, тим самим забезпечуючи утримання перепаду тиску на пакер зверху. Потім, при необхідності обробки надпакерного інтервалу, виробляються підйом ІУК на трубах до заданої глибини і проведення робіт із закачування матеріалу в вищерозміщений інтервал (Фіг.3). Також, при необхідності, є можливість спресувати експлуатаційну колону на герметичність без витримки часу на затвердіння раніше закачаного матеріалу.
Після закінчення процесу ізоляційних робіт проводиться підйом колони труб разом з ІУК зі свердловини.
Практика промислового застосування показує, що техніко-економічний ефект запропонованого винаходу полягає в забезпеченні можливості закачування матеріалу в два інтервали, розташовані над і під пакером, незалежно від напрямку і величини перепаду тиску, а також істотне поліпшення разбуріваемості пакера, що веде до зменшення часу проведення ремонтних робіт, підвищення якості та зниження витрат на ізоляційні роботи.
1. Спосіб проведення ізоляційних робіт в свердловині, що включає спуск колони труб з пакером разбуріваемая на посадковому інструменті і установку його в заданому інтервалі, закачування цементного розчину через труби в подпакерное простір, розстикування і підйом інструменту посадкового, очікування затвердіння цементу, розбурювання пакера і утворився цементного моста в стовбурі свердловини, що відрізняється тим, що після обробки під тиском подпакерного простору матеріалом, інструмент інсталяційний гідравлічний витягується з па єра разбуріваемого і проводиться обробка під тиском вищого інтервалу або проводиться опресовування експлуатаційної колони на герметичність без витримки часу на затвердіння раніше закачаного матеріалу, причому незалежно від напрямку і величини перепаду тиску в над і подпакерной зонах.
2. пакерного обладнання для проведення ізоляційних робіт, що включає пакер разбуріваемая, що містить ствол з різьбовій нарізкою на зовнішній поверхні, герметизуючий елемент, верхні і нижні розривні плашки, що відтинає клапан, механізм фіксації пакеровкі і інструмент посадковий гідравлічний з циліндром, поршнем, штоком, стопорним вузлом , зворотним клапаном, що відрізняється тим, що пакер разбуріваемая у верхній і нижній частині має два роздільник, верхній виконаний у вигляді тарельчатого клапана, який утримує перепад тиску зверху при добуванні інструменту установочного гідравлічного з пакера разбуріваемого, що включає корпус, що кріпиться до стовбура і підпружинену тарілку, розміщену в порожнині гідроциліндра, а нижній у вигляді пробки, встановленої на кінці штока інструменту установочного гідравлічного, що перекриває прохідний перетин пакера разбуріваемого і утримує перепад тиску знизу; механізм фіксації пакеровкі містить собачки, виконані у вигляді розрізаної на сектори втулки, на внутрішній поверхні яких є зуби для взаємодії з різьбовій нарізкою зовнішній поверхні ствола пакера разбуріваемого, причому по зовнішньому утворює собачки обтиснуті еластичною обоймою, між верхнім конусом і герметизирующим елементом пакера разбуріваемого встановлена опорна втулка з двосторонніми пилкоподібними виступами і западинами, наприклад шлицами, що входять в відповідні пази верхнього конуса і герметизуючого еле ента, нижній торець якого також має пилковидні виступи, що входять в відповідні пази нижнього конуса, також в нижній частині штока інструменту установочного гідравлічного встановлена втулка з посадковим сідлом під викидний куля, зафіксована за допомогою зрізних елементів, причому в місці установки втулки шток має радіальні отвори з розташованими в них кульками, що утворюють замок між інструментом інсталяційний гідравлічним і пакером разбуріваемая.
3. пакерного обладнання по п.2, що відрізняється тим, що всі елементи пакера разбуріваемого виконані з легко разбуріваемих матеріалів, за винятком непридатного кулі, зрізний втулки і кульок замку, виконаних сталевими, причому сталеві елементи утримуються і витягуються з свердловини в кошику, що знаходиться в нижній частині штока інструменту установочного гідравлічного.