Устройство для изоляции пластов

Устройство для изоляции пластов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Область применения: при разобщении и изоляции пластов в скважинах. Обеспечивает повышение качества изоляции пластов за счет возможности использования устройства в составе обсадной колонны, принудительной подачи тампонажного материала в заколонное пространство скважины и его приготовление в забойных условиях. Сущность изобретения: устройство содержит полый корпус с радиальными каналами. В Изобретение относится к способу разобщения и изоляции пластов и техническим средствам, предназначенным для нефтегазоизвлечения из скважины или нагнетания флюида в скважину. Изобретение может найти применение и при формировании в породах техногенных образований, регулирующих и ускоряющих течение основных технологических процессов, например, при выщелачивании рудных тел. Целью изобретения является повышение качества изоляции пластов за счет возможности использования устройства в нижней его части - тонкостенный деформируемый участок. Он выполнен с возможностью деформации в поперечные гофры от осевой нагрузки. Внутри корпуса помещен контейнер. Он помещен против тонкостенного участка. Контейнер выполнен с фиксатором относительно корпуса. Между корпусом и контейнером помещена оправка . Оправка, контейнер и корпус образуют верхнюю и нижнюю рабочие полости. Они сообщены с внешним пространством. Контейнер выполнен в виде гидроцилиндра, двух поршней с хвостовиками и кольцевой перегородки. Эта перегородка выполнена между поршнями и их хвостовиками верхнюю и нижнюю поршневые полости. Поршни установлены телескопически друг относительно друга. Обеспечено из встречное перемещение. Рабочие и межпоршневые полости заполнены компонентами тампонажного материала. Надпоршневые полости гидравлически связаны с внешним пространством. Подпоршневые полости связаны между собой. 5 ил. составе обсадной колонны, принудительной подачи тампонажного материала в заколенное пространство скважины и ее приготовления в забойных условиях. На фиг. 1 приведена общая схема устройства в транспортном положении, в процессе опускания обсадной колонны в скважину: на фиг. 2 -- то же, в рабочем положении , в процессе установки и монтэжа обсадной колонны в скважине и в процессе разобщения и изоляции несовместимых пластов; на фиг. 3 - конструктивное, исполнение функциональных блоков устрсйстпчч 00 о 4 00 00

СОЮЗ СОВЕТГКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

1ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4870547/03 (22) 31,08,90 (46) 23.04.93, Бюл, и 15 (71) Октябрьский научно-технический центр

"Экология" (72) Н,Я,Мухортов и А.Г.Зарипов (56) Ашрафьян M.Î. Технология разобдения . пластов в осложненных условиях.— М,;Недра, 1989, с. 11-14.

Авторское свидетельство СССР

N 11555500009911, кл. E 21 В 33/12, 19 77. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВ (57) Область применения. при разобщении и изоляции пластов в скважинах. Обеспечивает повышение качества изоляции пластов за счет возможности использования устройства в составе обсадной колонны, принудительной подачи тампонажного материала в заколонное пространство скважины и его приготовление в забойных условиях. Сущность изобретения, устройство содержит полый корпус с радиальными каналами. В

Изобретение относится к способу разобщения и изоляции пластов и техническим средствам, предназначенным для нефтегазоизвлечения из скважины или нагнетания флюида в скважину. Изобретение может найти применение и при формировании в породах техногенных образований, регулирующих и ускоряющих течение основных технологических процессов, например, при выщелачивании рудных тел.

Целью изобретения является повышение качества изоляции пластов за счет возможности использования устройства в нижней его части — тонкостенный деформируемый участок. Он выполнен с возможностью деформации в поперечные гофры от осевой нагрузки. Внутри корпуса помещен контейнер. Он помещен против тон костенного участка, Контейнер выполнен с фиксатором относительно корпуса. Между корпусом и контейнером помещена оправка. Оправка, контейнер и корпус образуют верхнюю и нижнюю рабочие полости. Они сообщены с внешним пространством. Контейнер выполнен в виде гидроцилиндра, двух поршней с хвостовиками и кольцевой перегородки, Эта перегородка выполнена между поршнями и их хвостовиками верхнюю и нижнюю поршневые полости. Поршни установлены телескопически друг относительно друга. Обеспечено из встречное перемещение. Рабочие и межпоршневые полости заполнены компонентами

О. тампонажного материала. Кадпоршневые полости гидравлически связаны с внешним пространством. Подпоршневые полости связаны между собой. 5 ил. составе обсадной колонны, принудительной подачи тампонажного материала в заколенное пространство скважины и ее приготовления в забойных условиях.

На фиг. 1 приведена общая схема устройства в транспортном положении, в процессе опускания обсадной колонны в скважину. на фиг, 2 — то же, в рабочем положении. s cпiрpcоiц еeсccсе e у с тTа нHоoв к 1и n Lи n мMо0нHтTажа обсадной колонны в скважине н R процессp, разобщения и изоляции несовместн чх пластов; на фиг. 3 — конструктиг ;о исп< л нение функциональных блоков ус ргйс гr л в

1810188 процессе разобщения и изоляции несовместимых пластов; на фиг. 4 — конструктивное исполнение узла подачи гидростатического давления скважин на исполнительный механизм смешивания и вытеснения компонентов тампонажных растворов в заклонное пространство; на фиг. 5 — конструктивное исполнение узла фиксации блока, Устройство включает полый корпус 1 с радиальными каналами 2 и тонкостенным деформируемым участком 3 в нижней части.

Он выполнен с возможностью деформации в поперечные гофры от осевой нагрузки.

Внутри корпуса 1 против тонкостенного деформирующего участка 3 помещен извлекаемый контейнер 4. Он выполнен с фиксатором 5 относительно корпуса. Между корпусом и контейнером помещена оправка

6. Оправка 6, контейнер 4 и корпус 1 образуют над деформируемым участком 3 и непосредственно с ним верхнюю рабочую полость 7 и нижнюю рабочую полость 8. Эти полости сообщены с внешним пространством. Контейнер 4 выполнен в виде гидроцилиндра 9, помещенных в нем двух поршней

10 с хвостовиками 11 и кольцевой перегородкой 12 между поршнями 10. Кольцевая перегородка 12 образует с поршнями 10 и их хвостовиками 11 верхнюю 13 и нижнюю

14 межпоршневые полости. Поршни 10 установлены телескопически друг относительно друга с возможностью встречного перемещения, Верхние 7 и нижние 8 рабочие полости, а также верхняя 13 и нижняя 14 межпоршневые полости заполнены компонентами тампонажного материала. Надпоршневые полости 15 и 16 связаны с внешним пространством. Межпоршневые полости 13 и 14 связаны между собой.

Кроме того, корпус 1 содержит дополнительные тонкостенные деформирующие участки 17 и размещенные против их извлекаемые контейнеры 18.

Межпоршневые полости 13, 14 сообщаются между собой каналами 19, Надпоршневые полости 15, 16 сообщаются с внешним пространством управляемого золотника 20, Фиксаторы 5 выполнены в виде полых подпружиненных штифтов. Подлые штифты совместно с радиальными каналами 2 служат для подачи компонентов тампонажного материала во внешнее пространство (за корпус, обсадную колонну) в компонентах тампонажных растворах. химическим ингредиентам.

Ко второй группе фиксаторов относятся температура породы. ее теплопроводность, количество содержащей в породе воды, размеры и формы поверхности фильтрационных каналов, В натуральных условиях действие указанных факторов может проявляться с рэз5 личной интенсивностью для компонентов тампонажных растворов, В качестве тампонажных растворов-реагентов для разобщения пластов, а также для формирования в породах техногенных

"0 образований в процессе монтажа обсадной колонны, предпочтительно использовать полимерные материалы, например, полимерные смолы и отвердители, азрированные растворы, например, пеностекло, 15 Для примера предполагается, что верхняя и нижняя рабочие полости 7 и 8 устройства заполнены жидким стеклом, а межпоршневые полости 13 и 14 пенообразователем с углеродсодержащим веществом. При этом массовое соотношение жидкого стекла и пенообразователя, в зависимости и с учетом внешних факторов, может варьироваться в пределах 50:1 — 1000: t.

А количество устройств, встраиваемых в обсадную колонну, выбирается минимальным с учетом литологии скважин. Например, отказаться от заполнения тампонажными растворами заколонного пространства на участка горных массивов, сложенных не30 проницаемыми пластами. При их значительной протяженности — формировать мосты— перемычки. Указанное позволит сократить расход тампонажных растворов.

При установке и монтаже обсадной колонны со встроенными в нее предлагаемыми устройствами необходимо учитывать, также, следующее, При упоре низа обсадной колонны о забой или стенки скважины, тонкостенные

40 деформирующие участки 3 будут воспринимать осевую нагрузку от массы вышележащей колонны. Величина осевой нагрузки на отдельные оболочки встроенных блоков будет возрастать с глубинной скважины, Под

45 воздействием осевых нагрузок из тонкостенных деформируемых участков 3 будут формироваться гофры, Последние прижимаясь к стенкам скважины будут центрировать обсадную колонну в скважине.

Учитывая вышеизложенное. можно, встраивая в обсадную колонну блоки с участками 3 одинаковой жесткости, и центрировать обсадную колонну в скважине последовательно — "снизу" "вверх", Можно, варьируя жесткостью участков 3 центрировать обсадную колонну в скважине одновременно, или в иной последовательности, Например, добиться центрирования обсадной колонны в последовательности

1810488

"сверху-вниз".Призтом.гофрывышераспо- фобными свойствами и является превосложенных участков будут скользить и пере- ходным материалом для созданйя водомещаться по стенкам скважин, очищать их непроницаемых зон — перемычек между от фильтрационной корки, и обеспечить, та- несовместимыми пластами. ким образом, последующий плотный кон- 5 После-полного вдвижения поршня в цитакт тампонажного раствора (камня) с линдр до полного смыкания их торцов (см, горными породами и обсадной колонной. фиг. 3), полная осевая нагрузка будет воспПосле опускания обсадной колонны риниматься участком 3 (вышележащим), вместе с встроенными в нее участками 3 и Одновременно. с вдвижением оправки

17 устройства в скважину, и при опоре низа 10 в цилиндр контейнер 4 будет перемещаться обсадной колонны о забой или стенки сква- относительно корпуса, жины, процесс разобщения и изоляции пла- После полного вдвижения оправки в цистов будет протекать в автоматическом линдр и достижения контеййером 4 крайне режиме, по мере снижения веса на крюке нижнего положения, произойдетперемещеспуско-подъемного механизма, применяе- 15 ние золотника 20, при котором гидростатимого при монтаже оборудования в последо- ческое скважинное давление подается на вательности. дифференциальные поршни 10. (см. фиг,. 3), Предположим. что жесткость всех де- Под действием гидростатического давформируемых участков, встроенных в об- ления нэ поршнях 10 создаются осевые усисадную колонну, по величине одна и та же; 20 лия, Тогда, по мере снижения веса на крюке Осевые усилия перемещают поршни наспуско-подъемного механизма, участок 17 . встречудруг-другу,происходитсмешивание (самый нижний), воспринимая осевую на- компонентов тампонажных растворов и в грузку от массы вышерасположенной ко- межпоршневых полостях 13 и 14 создается лонны, и кэк более нагруженный, будет 25 избыточное давление. испытывать сжимающие нагрузки. Под дей- При движении, поршней навстречу ствием таких нагрузок, участок 17 деформи- друг-другу будет происходить смешение руется, уменьшаются его линейные компонентов, протекание окислительноразмеры, что приведет к вдвижению оправ- восстановительной реакции, а получаемое ки 6 в цилиндр. при этом пеностекло вытесняется избыточПри вдви>кении оправки углеродсодер- 30 ным давлением в заколонное пространство жащее вещество поступает(впрыскивается) по каналам 2, В то же время, участок 3 (выв нижнюю рабочую полость 8, что вызовет шерасположейный), воспринимая массы избыточное давление в ней. вышележащей колонны, будет подвергаться

Сжимающие нагрузки и избыточное деформации, с последующим протеканием давление в полости 8 вызовут формирова- 35 процессов получения порцийтампонажного ние из участка 17 нескольких гофр (по числу изолирующего материала — пеностекла и запоясков — ребер жесткости), которые прижи- полнения им заколонного пространства. маясь к стенкам скважины будут центриро- При перемещении поршня 10 в крайнее вать обсадную колонну и разделять нижнее положение, его клинообразный несовместимые пласты металлическими пе- 40 элемент, воздействуя на фиксатор 5, переремычками. местит его в радиальной плоскости, освоПоступление углеродсодержащего ве- бождая таким образом контейнеры от ществэ в полость 8 (заполненную жидким механической связи с корпусом (обсадной стеклом) и далее в заколонное пространст- колонны), во, вызовет окислительно-восстановитель- 45 Контейнеры удерживаются во внутную реакцию, где окислителем является ренней полости обсадной колонны природный ингредиент жидкого стекла, э цилиндрическими перемычками-штифтами восстановителем углеродсодержащее ве- тампонажных растворов, образуемых в ка щество — пенообразователь. нэлах, Получаемое при этом пеностекло, кото- 50 Таким образом, обеспечивается авто- ° рое представляет собой материал с равно- номное "срабатывание" всех встроенных э мерно распределенными в пластичной обсадную колоннутехнологических блоков. массе замкнутыми ячейками, заполненные обеспечивающих разобщение и изоляцию газом, под действием обычного давления, несовместимых пластов, освобождение от будут заполнять заколонное пространство 55 механической связи контейнеров с обсадвыше металлических перемычек, вытесняя ной колонной, скважинную жидкость, После проведения всех операций по

Пеностекло обладает высокими показа- разобщению и изоляции пластов, контейнетелями механической прочности и гидро- ры извлекаются из внутренней полости об1810488 садной колонны, например, через посредство овершота на канате, для чего контейнер может быть снабжен ловильной шейкой, После осмотра, профилактики и снаряжения, контейнеры могут быть готовы к поворотному применению. Формула изобретения

1. Устройство для изоляции пластов, включающее полый корпус с радиальными каналами и тонкостенным деформируе.мым участком в нижней части, выполненным с возможностью деформации в поперечные гофры от осевой нагрузки, извлекаемый контейнер, помещенный внутри корпуса против тонкостенного участка и выполненный с фиксатором относительно корпуса, и оправку, помещенную между корпусом и контейнером, о т л и ч а ю щ е е. с я тем, что, с целью повышения качества изоляции пластов за счет возможности использования устройства в составе обсадной, колонны. принудительной подачи тампонажного материала в заколонное пространство скважины и его приготовления в забойных условиях, оправка, контейнер и корпус образуют над его деформируемым . участком и непосредственно с ним соответственно верхнюю и нижнюю рабочие

5 полости, сообщенные с внешним пространством, а контейнер выполнен в виде гидроцилиндра, помещенных в нем поршней с хвостовиками и кольцевой перегородки между поршнями, образующий с поршнями

10 и их хвостовиками верхнюю и нижнюю межпоршневые полости, при этом поршни установлены телескопически друг отно-, сительно друга с возможностью1их встречного перемещения, верхнее и нижнее

15 рабочие и межпоршневые полости заполнены компонентами тампонажного материала, надпоршневые полости гидравлически связаны с внешним пространством, э межпоршневые полости — между собой.

20 2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества изоляции несовместимых пластов, корпус содержит дополнительные тонкостенные деформирующие участки и размещенные

25 против них извлекаемые контейнеры.

1810488

Редактор Т,Иванова

Заказ 1426 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель В,Гришанов

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор А,Мотыль

77

1.7

Х

gz ф б

7Р

7L1

М