Пакер для создания разделительных мостов в обсаженных скважинах

Пакер для создания разделительных мостов в обсаженных скважинах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ПАКЕР ДЛЯ СОЗДАНИЯ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЬК МОСТОВ В ОБСАЖЕНЕШХ СКВАЖИНАХ, содержащий корпус, выполненный из легкодеформируемого материала, и размещенный в корпусе заряд, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности герметизации скважины, полость корпуса заполнена смесью вещества, отверждающегося при повьшенной температуре , и порообразователя при следукяцем соотношении, мас.%: Вещество,отверждающееся при повьш1енной температуре . 90-97 Порообразователь 3-10 причем масса заряда составляет 14-20% от массы смеси, а в качестве заряда используют медленногорящий состав. 2.Пакер поп.1, отличающийся тем, что в качестве вещества , отверждающегося при повьшгенной температуре, используют состав, содержащий эпоксидную смолу марки ЭД-20, полиэтиленполиамин и дибутилфталат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Эпоксидная смола марки ЭД-2090-93 9 Полиэтиленполиамин3-6 Дибутилфталат4-7 (Л 3.Пакер поп.1,отличающ и и с я Тем, что в качестве порообразователя используют изодикарбонамид . 4.Пакер поп.1, отличаюсо со щийся тем, что в качестве медленногорящего состава используют состав на основе гранулированной амми о ел ачной селитры и полимерной связки.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИН

0% (11) (50 ф Е 2 В 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3652169/22-03 (22) 11; 10. 83 (46) 23. 12. 85. Бюп. Р 47 (71) Казанский ордена Трудового

Красного Знамени химико-технологический институт им. С.М.Кирова (72) И.Ф.Садыков, В.Г.Иванов, А.Ф.Сливченко, М.И.Садыков и.М.М.Загиров (53) 622.245.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 150076, кл. Е 21 В 33/12, 1961. (54)(57) 1. IIAKEP ДЛЯ СОЗДАНИЯ

РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ МОСТОВ В ОБСАЖЕННЦХ

СКВАЖИНАХ, содержащий корпус, выполненный из легкодеформируемого материала, и размещенный в корпусе заряд, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности герметизации скважины, полость корпуса заполнена смесью вещества, отверждающегося при повышенной температуре, и порообразователя при следующем соотношении, мас.7:

Вещество, отверждающееся при повышен ной температуре . 90-97

Порообраэователь 3-10 причем масса заряда составляет 14-20Х от массы смеси, а в качестве за-:ряда используют медленногорящий состав.

2. Пакер по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве вещества, отверждающегося при повышенной температуре, используют состав, содержащий эпоксидную смолу марки

ЭД-20, полиэтиленполиамин и дибутилфталат при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Эпоксидная смола марки ЭД-20 90-93

Полиэтиленполиамин 3-6

Дибутилфталат 4-7

3. Пакер по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве порообразователя используют изодикарбонамид.

4. Пакер по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве медленногорящего состава используют состав на основе гранулированной аммиачной селитры и полимерной связки.

1199905

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно для создания разделительных мостов в обсаженных ..скважинах.

Цель изобретения - повышение надежности герметизации скважины.

На чертеже изображен предлагаемый пакер, общий вид, в разрезе.. . Пакер состоит из эластичного корпуса 1 с полостью 2, которая заполнена жидким веществом Э, оверждающимся при повышенной температуре— полимером и порообразователем, и частично зарядом 4 из медленногорящего состава с электровоспламенителем — спиралью 5 накаливания.

Герметизация полости осуществляется посредством втулки 6, прижимной гайки 7 и пробки 8. В последней проходит провод 9, который соединен с электровоспламенителем и кабелемтросом 10. На верхнем торце втулки

6 закреплена серьга 11, предназначенная для закрепления пакера к кабелю. На месте их обвязки установлен пиропатрон 12,.

Пакер работает следующим образом.

Собранный пакер соединяется с кабель"тросом 12 и опускается в скважину на заданный участок. Затем по одной из жил кабель-троса подается электрический импульс на электровоспламенитель и заряд 4 воспламеняется. При медленном горении заряда газообразные продукты успевают проникать в слой жидкого полимера, создавая давление, расширяют эластичный стакан, обеспечивают плотное прилегание его к поверхности обсадной колонны и одновременно нагревают жидкий полимер с порообразователем до температуры,при которой порообразователь из твердого переходит в газообразное состояние. Жидкий полимер вспенивается, быстро отверждается, надежно фиксируя плотное прилегание эластичного стакана к поверхности обсаженной скважины. Затем по второй жиле кабель-троса подается электрический импульс на пиропатрон 12. После его срабатывания кабель-трос 10 перегорает, отцепляется от пакера и извлекается из скважины.

Замена облицованного эластичным материалом металлического стакана на стакан, выполненный полностью из эластичного материала, приводит

45 к тому, что после создания необходимого давления в его полости элас тичный материал обеспечивает необходимое расширение стакана и более плотное и герметичное прилегание

его к поверхности, обсадной трубы, имеющей неровный профиль. Выделяющиеся в процессе горения заряда тепло и газы обеспечивают создание непосредственно в полости стакана необходимого давления и перевод жидкого полимера в твердое состояние, а порообразователя — в газообразное.

Фиксация надежного и герметичного прижатия расширенного стакана к обсадной трубе осуществляется именно путем практически одновременного перехода жидкого полимера в твердое состояние, а порообразователя — в газообразное. Ввиду этого создается дополнительное давление прижатия и образуется прочный материал — пенопласт, фиксирующий плотное и равномерное прижатие эластичного стакана к стенке обсадной трубы.

Так как за период процесса передачи тепла и твердого жидкого полимера в.твердое состояние, а порообразователя — в газообразное, за который еще не произошла фиксация прижатия стакана к обсадной трубе, требуется поддержание в полости стакана необходимого избыточного давления, последнее обеспечивается применением заряда из медленногорящего состава. Последний благодаря малой скорости выделения тепла и газов поддерживает необходимое давление этих газов до тех пор, пока последние не проникнут и не прогреют последовательно весь слой жидкого полимера с порообразователем до температуры, при которой преобразователь из твердого переходит в газообразное состояние, а жидкий полимер — в твердое.

Жидкий полимер в предлагаемом устройстве играет также роль передаточной среды, обеспечивающей мягкое и равномерное распределение давления .газов на эластичный материал, и предохраняющий последний от воздействия высокой температуры газов. Кроме того, образование пористой структуры полимера за счет применения порообразователя значительно способствует проникновению газов горения заряда и прогрев полимера в полости стакана.

1199905

Таблица 1 № ¹ п1п

Масса заряда, „,10-з

Величина избыточного

Отношение массы эаМасса полимера кг 10 ряда к массе подавления,до которого сохраняется герметичность, ати лимера

1632

1609

128

1598

158

1576

10

188

1556

15

218

1536, 50

1516

248

16

276

1496

18

305

1476

10

334

1455

22 Разрыв пакера

355

1436

В качестве жидкого полимера можно использовать широкий ряд органических полимеров, способных быстро отверждаться при повышенных температурах,. обладающих необходимой прочностью на сжатие и малой усадкой при отверждении. В наибольшей степени этим требованиям отвечает полимерная композиция на основе эпоксидной смолы марки ЭД-20, например, мас.7.. 10

Смола ЭД-20 90-93

Полиэтиленполиамин 3-6

Дибутилфталат 4-7

В качестве парообразователя используются: изопропан Ц, азодикарбонамид, изоформ Э, азобензол А, динитроазомид МБ, дигидроазид СБ и СДО и др.

Указанные парообраэователи имеют температуру разложения в пределах 100150 С и газовое число 100-200 см /г.

Испытания показывают, что без применения порообразователя наибодьшее отношение массы заряда к массе полимера,при котором сохраняется герме4

В качестве заряда из медленногоря- щего состава использовалась рецептура на основе гранулированной аммиачной селитры и полимерной связки:

Гранулурованная аммиачная селитра 67-85

Тиокол 7,99-18,51

Дибутилфталат 3,0-6,2

Паста № 9 2,07-4,28

Проведены испытания пакера с целью оценки влияния на герметичность посадки пакера отношения массы заряда к массе полимера без применейия порообразователя. 3а критерий герметичности посадки пакера принимается величина избыточного надпакерного давления, которую выдерживает пакер, сохраняя свою герметичность. Результаты испытаний приведены в табл. тичность пакера при максимальном значении избыточного давления, составляет 0,2 (207). При величине отношения более 0,2 (20Z) происходит

1199905

Продолжение табл.2

3 Ф

5 1.8

28

2. 1 14

2.2 !

65

2.3

107

2 ° 4

120

2.5

154

2.6

138

2.7

12

2.8

3.1 16

" 3.2

3.3

120

3.4

163

3;5

180

ФФ и/и

Количество порообразователя в составе

Отношение массы заВеличи-: на избы3.6

145 ряда к массе полиметочного,давления,з5 до кото рого сохраняется герметичность 40 пакера, атм.

3.7

92 ра с порообразователем, % для заполнения пакера, мас.%

3.8

4.1 18

4.2

4.3

136

45 4.4

170

1. 1 13

4.5

205

1 ° 2

165

4.6

4.7

1.3

84

11

69

1.4

4.8

1.5

5.1 20

5.2

86

1.6

52

5.3

1.7

175 разрыв корпуса стакана в его торцовых частях, где имеег место повышенное накопление газов, перегрев полимерной массы и материаяа стакана, приводящие к нарушению его целоСтности.

Максимальная величина избыточного давления, при котором пакер сохраняет герметичность, составляет 89 атн.

В промысловой практике при проведении изоляционных и ремонтных работ необходимо, чтобы пакер сохранял свою герметичность при создании избыточных давлений в пределах 100200 атм. Поэтому в основной серии испытаний пакера полость его заполняется полимером с порообразователем и зарядом. Отношение массы заряда к массе полимера с порообразователем в испытаниях изменяется в пределах от 13 до 21%, а отношение массы порообразователя к массе полимера в пределах от 1 до 12%.

Результаты испытаний по определению предельных соотношений массы заряда к массе полимера с порообразователем и массы порообразователя к массе полимера приведены в табл.2.

Таблица 2

1199905

Зг4

268

5.5

5.6

10 175

11 90

5,7

5.8 62

При испытаниях пакера с отноше- 15 нием массы заряда к массе полимера с порообразователем равным 21Х и более происходит разрыв корпуса ста- . кана в торцовых частях при всех изученных Отношениях массы порообразо- 20 вателя к массе полимера.

Данные испытаний пакера показывают, что при отношении массы заря-. да к массе полимера с порообразователем, равным 137, максимальная величина избыточного давления, при котором сохраняется герметичность пакера, составляет 92 ати, что не удовлетворяет предъявляемым требованиям. 30

Результаты этих испытаний подтверждают, что герметичность предлагаемого пакера при создании избыточного давления более 100 ати достигается при отношении массы заряда к массе полимера с порообразователем в пределах 14-20Х. При

207. отношении массы заряда к массе полимера с порообразователем пакер выдерживает с сохранением герметичности максимальную величину избыточного надпакерного давления (268 ати). Одновременно с найденными пределами отношений массы заряда к массе полимера с порообразователем, требуемая работа обеспечивается при содержании порообразователя в составе для заполнения паке- ра в пределах Э-10Х. При значениях порообразователя, меньших 37 и больших 10Х, не достигается необходимая величина избыточного давления (выше 100 ати).

Оптимальное значение содержания порообразователя в составе составляет 77., при котором достигается наибольшее значение избыточного давления при всех отношениях массы заряда к массе полимера с порообразователем.

Существенное повышение величины избыточного давления, при котором сохраняется герметичность пакера, с введением порообразователя в указанных соотношениях в массу полимера объясняется более равномерным распределением газообразных продуктов горения по объему полимера и обеспечением дополнительного и более равномерного давления прижатия пакера к обсадной трубе на стадии перехода полимера из жидкого в твердое состояние.

1199905

Составитель И.Кепке

Редактор Н.Бобкова Техред А.Бабинец

Корректор В.Бутяга

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Заказ 7838/35 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5