Устройство для разобщения заколонного пространства при цементировании скважин

Устройство для разобщения заколонного пространства при цементировании скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для сооружения технологических скважин подземного выщелачивания металлов. На эксплуатационной колонне закрепляют обратный клапан и тканевый рукав, разделенный до приведения в рабочее положение на секций, причем нижняя секция имеет больший, а верхние секции меньший периметры, чем ствол скважины в интервале установки устройства , в нижней секции установлена эластичная разделительная манжета, а остальные секции частично заполняются сыпучим и набухающим материалами. Секции разделены разрушаемыми промежуточными кольцами, прочность которых меньше прочности тканевого рукава и верхней заделки, также имеющей прочность меньше прочности тканевого рукава. Обратный клапан располагают в интервале-верхней секции. После спуска в заданный интервал при создании избыточного давления жидкости внутри устройства происходит сначала.разрушение промежуточных, а затем верхнего крепежного колец. При этом смесь сыпучего и набухающего материалов перемещается в интервал нижней секции над разделительной манжетой, заполняя кольцевое пространство между эксплуатационной колонной и стенками скважины и образуя непроницаемый мост вследствие заполнения пор сыпучего материала набухающим в водной среде материалом, например бентонитовым глинопорошком. Подача цементного раствора в заколонное пространство производится через обратный клапан устройства поверх созданного моста из сыпучего и набухающего материала. 3 ил. ч и 00 М CJ о

„„ДЦ„„1812301 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (54)5 Е 21 В 33/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при сооружении технологических скважин для подземного выщелачивания руд.:

На фиг.1 показано устройство при спуске его в скважийу и установке в заданном интервале до приведения в рабочее состоя- а мие; на фиг.2 — устройство при приведенииего в рабочее положение; на фиг. 3- устройство при подаче цементного раствора в эзколонное пространство.

Устройство представляет собой закрепленный на эксплуатационной колонне 1:ткзневый рукав переменного периметра, Целью изобретения является повышение надежности спуска обсадных колонн через эауженные участки ствола скважины, диаметр которых равен номинальному диаметру долота, которым бурилась скважина.

1 ....... 2 (21) 4845084/03: .. : секции частично заполняются сыпучим и на(22) 03.05;90 ": . бухающим материалами. Секции разделены (46) 30.04.93. Бюл, М 16,, разрушаемыми промежуточными кольцами, P1) Производственное объединение "Юж- прочность которыхменьшепрочноститкаполиметэлл" .. невого рукава и верхней заделки, также (72) А.Г.Иванов, В.В.Гнеушев, А.Я.Беляков и имеющей прочность меньше прочности ткаН;К).Лебедев .:: .: мевого рукава. Обратный клапан располагз(56) Иоансем К.B. Спутник буровика. Спра- ют в интервале- верхней секции. После вочник, 2 изд. М.: Недра, 1986. с. 294.:. спуска в заданный интервал при создании

Авторское свидетельство СССР . избыточного давления жидкости внутри усМ 1605612, кл. Е 21 В 33/14„1989; . тройства происходит сначала разрушение (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗОБЩЕНИЯ ЗА-: промежуточных, а затем верхнего крепежКОЛОННОГО ПРОСТРАНСТВА ПРИ ЦЕ- ного колец, При этом смесь сыпучего и на-, МЕНТИРОВАНИИ СКВАЖИН бухающего материалов перемещается в, интервал нижней секции мад разделитель- (57)Использование:для сооружениятехно- ной манжетой, заполняя кольцевое про- . . логических скважин подземного вйщелзчи- странство между эксплуатационной Я вания металлов. На эксплуатационной колойной и стенками скважины и образуя колонне закрепляют обратный клапан и ткэ- непроницаемый мост вследствие заполненевый рукав, разделенный до приведения в ния пор сыпучего материала набухающим в рабочее положение ма секции, причем ниж- водной среде материалом, например:бентоняя секция имеет больший. э верхние сек- . нитовым глинопорошком. Подача цементции меньший периметры, чем ствол ного раствора в эаколонное пространство скважины в интервале установки устройст- . производйтся через обратный клапан устаз. в мижней секции установлена эластич- ройства. поверх созданного моста из сыпу- . ная разделительная манжета, а остальные чего и набухающего материала. 3 ил.. OO юз М (лЭ

1812301 большего в нижней части 2 и меньшего в верхней части 3. Наружный периметр рукава в нижней части больше периметра ствола .скважины 4 в месте установки, При спуске устройства в скважину до приведения в рабочее йоложение оно разделено на секции

5 с помощью разрушаемых промежуточных колец 6, Прочность этих колец при создайии внутри рукава избыточного гидравлического давления меньше прочности материала рукава и прочности верхнего крепежного кольца 7, Прочность верхнего крепежного кольца меньше прочности материала рукава и нижней заделки 8: Для предотвращения смещения колец по эксплуатационной колонне на обсадной трубе в месте их установки выполнены кольцевые проточки 9. В нижней секции установлена эластичная разобщающая манжета 10, а остальные секции частично заполнены сыпучим материалом

11 с добавками набухающего материала 12.

Для приведения устройства в рабочее положейие при подаче. буферной жидкости

13 и цементного раствора 14 в состав эксплуатационной колонны ниже верхней за делкй ткайевого рукава : включается обратный клапан 15, Подача буферной жид. кости и цементного раствора производится по апущеиным внутрь эксплуатационной колонны бурильным трубам 16, причем межтрубное пространство при этом перекрывается верхним 17 и нижним 18 внутриколойными пакерами. Между пакерами в интервале установки обратного клапана бурильные трубы имеют перфорированные отверстия 19.

В качестве сыпучего материала выбираются пески различноГо гранулометрическо го состава с максимально возможным коэффициентом неоднородйости, представляющего собой соотношение с °

D 1o где ф „- коэффициент неоднородности:

Deo, D1o — диаметр частиц, соответствующих соответственно 60 и 10 содержанию в сыпучем материале.

Применение сыпучего материала с большим коэффициентом неоднородности обьясняется тем, что пористость сыпучих материалов уменьшается с увеличением коэффициента неоднородности, Так, у н =1 соответствует пористость 47 ; r н =5 — пористость 38%; y < =10 — пористость 35,5 .

Объем сыпучего материала в каждой секции подбирается так, чтобы высота слоя засыпки каждой фракцией, заполняющей отдельные секции, была не менее 10t (t— размер кольцевого зазора между эксплуатационной колонной и стенками скважины в

5 интервале минимального диаметра ствола скважин ы),.

Объем набухающего материала в каждой секции составляет не менее 40% от объема сыпучего материала в каждой секции.

"0 Объем секции выбирается так, чтобы по-, сле заполнения не более чем на 80%, обеспечивался беспрепятственный спуск устройства через зауженные интервалы .ствола скважины вследствие частичного вы15 теснения материала заполнения в свободный объем секции.

Объем нйжней секции выбирается иэ условия

V„) Ч1.

Устройство работает следующим обра25 -зом.

После спуска эксплуатационной колой-ны 1 с устройством в заданный интервал скважйны внутрь этой колонны опускаются бурильные. трубы 16 с пакерами 17 и 18, 30 между которыми выполнены перфорирован-" ные отверстия 19. При подаче буферной жидкости 13 по бурильным трубам 16 через перфорированные отверстия 19 и обратный клапан 15 внутрь устройства при избыточ35 ном давлении большем; чем механическая прочность колец 6, происходит разрушение . этих колец и сыпучий материал с набухающим материалом перемещается из интерва: ла секций тканевого рукава. меньшего

40 периметра 3 в интервал нижней секции тканеаого рукава большего периметра 2 йоверх упругой разделительной манжеты {фиг,1б).

При дальнейшем повышении давления подачи буферной жидкости происходит раэру45 шение верхнего крепежного кольца 7 и .. сначала буферная жидкость 13, а затем цементный раствор 14 в необходимом количе стве подаются в заколонное пространство.

Подача цементного раствора сопровож50 дается увеличением перепада давления между столбами жидкости выше и ниже разделительной упругой манжеты и моста из материала засыпки; причем увеличение перепада давления сопровождается уплотне55 нием сыпучего материала.

Набухание материала происходит в контакте с водной фазой бурового раствора в процессе спуска устройства в скважину, установки и приведения его в заданном интервале в рабочее положение, При

1812301

Составитель А.Иванов

Техред M.Mîpãåíòçë

Корректор НМилюкова

Редактор

Заказ 1563 Тираж Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

1f

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

5 6 перемещении из верхних секций в нижнюю заделку, сыпучий и набухающий материал, секцию набухающий материал перемеши- о т л и ч à ю щ е е с я тем, что, с целью вается с сыпучим материалом, формируя повышения надежности спуска обсадных

flpM этом непроницаемый мост. труб, тканевый рукав в интервале нижней, Использование предлагаемого устрой- 5 секции имеет периметр больше, чем вышества по сравнению с существующим павы- расположенные секции, а объем нижней сит надежность спуска обсадных колонн секции определяют из соотношения без заклинивания при прохождении устройства через зауженные участки ствола скаджины, . дйаметр которых равен 10 VH X . номинальному диаметру долота, которым бурилась скважина, где VH — объем нижней секции;

Фо рмула изобретения % — объемсыпУчегоинабУхающегоМа, устройстводля разобщения заколонно- 15 теР а а в каждой секции, РасположеНно1 ространства при цементировании скважин; содержащее закрепленные на " ис о секц и с материалом, эксплуатационной колонне обратный кла- . при этом верхние секции заполйенЫ сыпупан; разделенный на секций тканевьй ру .. чим и набу"ающим материалом; нижняя часть нижней секции снабжена эластичной . верхнюю заделку, неразрушаемую нижнюю г