Устройство для герметизации заколонных перетоков

Устройство для герметизации заколонных перетоков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к ремонтно-изоляционным работам в скважинах нефтяных и газовых месторождений, а именно к средствам восстановления крепи скважин.

Известен способ устранения заколонных перетоков расширением отдельных участков обсадной колонны в интервалах перетоков (Пат. РФ №1813873, БИ №17, 1993 г.). Для реализации способа в патенте используют гидравлический якорь.

Однако гидравлический якорь в этом применении имеет ряд недостатков: не создает полного кольцевого расширения, его плашки передают лишь давление жидкости, но не увеличивают усилия, деформирующего обсадную колонну. Это приводит к низкой эффективности герметизации заколонных перетоков, требует применения очень высоких по величине давлений.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство, включающее корпус с клиновыми участками, взаимодействующие с ним плашки и гидравлический привод, приводящий их в действие (см. Справочник по нефтепромысловому оборудованию, под ред. Е.И.Бухаленко, М.: Недра, 1983 г., стр.315). Но это устройство недостаточно эффективно при герметизации заколонных перетоков из-за низкого усилия на плашки, развиваемого гидроприводом. Дискретность расширений по окружности приводит к неполному перекрытию всей окружности обсадной колонны и необходимости поворота устройства для получения кольцевого расширения. Все это приводит к необходимости очень больших усилий для деформации обсадной колонны и, в целом, к усложнению работ и снижению эффективности герметизации заколонных перетоков.

Технической задачей предлагаемого устройства является повышение эффективности и упрощение работ по герметизации заколонных перетоков.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, включающим корпус с клиновыми участками, взаимодействующие с ними плашки и гидравлический привод, приводящий их в действие.

Новым является то, что гидравлический привод выполнен многоступенчатым, клиновые участки выполнены по всему поперечному периметру корпуса и образуют усеченную пирамиду, в исходном состоянии боковые поверхности плашек находятся в непосредственной близости, а наружными поверхностями образуют цилиндрические грани призмы.

Также новым является то, что плашки выполнены с поперечными выступами на наружной поверхности.

Сущность изобретения заключается в том, что одноцилиндровый гидропривод не обеспечивает требуемого для расширения обсадной колонны усилия (до 140 т), что обеспечивает многоцилиндровый гидропривод. Для равномерного расширения определенного интервала обсадной колонны и пережатия каналов перетоков клиновые поверхности выполнены без промежутков и размещены по всему поперечному периметру корпуса, и образуют усеченную пирамиду, а плашки в исходном состоянии установлены вплотную друг к другу. Наружными поверхностями плашки образуют цилиндрические грани призмы. Выполнение плашек с поперечными выступами на наружной поверхности позволяет уменьшить площадь контакта плашек с внутренней поверхностью обсадной колонны и снизить требуемые для ее деформации усилия. В продольном по оси устройства сечении выступы плашек могут быть, например, прямоугольного, треугольного, трапециевидного, закругленного и др. сечения. Причем наружная поверхность плашек или наружная поверхность поперечного выступа выполнены радиусом, близким к внутреннему радиусу обсадной колонны. На фиг.1 показана схема устройства.

Устройство содержит корпус 1 с клиновым участком 2, образующим в данном примере шестигранную усеченную пирамиду и взаимодействующим с плашками 3, которые приводятся в действие гидроприводом 4 через тягу 5 и сепаратор 6. Гидропривод состоит из 5 цилиндров 7, внутри которых перемещаются поршни 8 со штоками 9. Устройство с помощью муфты 10 соединяют с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ).

На фиг.2 приведен поперечный разрез устройства по плашкам 3 и клинообразному участку 2.

На фиг.3 показан вариант выполнения устройства с выступами 11 на плашках.

На фиг.4 показано расширение обсадной колонны 12 устройством.

На фиг.5 показано расширение обсадной колонны 12 устройством с плашками, имеющими выступы 11.

Работает устройство следующим образом.

Соединив через муфту 10 с колонной НКТ, устройство спускают в скважину до нижней точки интервала перетоков. После этого в колонну НКТ закачивают жидкость под давлением 15-20 МПа. Под действием давления жидкости поршни 8 гидропривода 4 перемещаются внутри цилиндров 7 вверх, втягивая через штоки 9 тягу 5, которая через сепаратор 6 вталкивает плашки 3 на клиновые поверхности 2.

Двигаясь по клиновой поверхности, плашки 3 раздвигаются в радиальном направлении, упираются во внутреннюю поверхность обсадной колонны 12 (фиг.4) и расширяют ее.

На фиг.5 показано расширение обсадной колонны при использовании плашек с выступами 11.

Выдержав устройство под этим давлением в течение 20-30 секунд, сбрасывают давление, приподнимают устройство на 0,5-1,5 м и вновь поднимают давление в НКТ. При движении устройства вверх под действием трения плашек 3 об обсадную колонну 12 последние возвращаются в исходное положение, а под действием давления вновь происходит раздвижение плашек 3 и расширение обсадной колонны.

Эти операции повторяют по всей длине интервала перетоков. В результате каналы перетоков, образовавшиеся из-за плохого сцепления цемента с обсадной колонной или породой, а также за счет пористости или трещин в самом цементном камне, оказываются пережатыми во многих местах. Благодаря этому происходит ликвидация заколонных перетоков.

Для деформации обсадной колонны гладкими плашками требуются осевые усилия гидропривода порядка 120-140 т, что потребует при давлении 25 МПа применения 8-цилиндрового гидропривода. При использовании плашек с поперечными выступами потребуется усилие около 60-70 т, что может быть обеспечено 5-цилиндровым гидроприводом.

Таким образом, устройство позволяет за одну спускоподъемную операцию осуществить равномерное кольцевое расширение определенного интервала обсадной колонны на площади, обеспечивающей надежность ликвидации заколонных перетоков между пластами при снижении усилий для деформации обсадной колонны.

1. Устройство для герметизации заколонных перетоков, включающее корпус с клиновыми участками, взаимодействующие с ними плашки и гидравлический привод, приводящий их в действие, отличающееся тем, что гидравлический привод выполнен многоступенчатым, клиновые участки выполнены по всему поперечному периметру корпуса и образуют усеченную пирамиду, в исходном состоянии боковые поверхности плашек находятся в непосредственной близости, а наружными поверхностями образуют цилиндрические грани призмы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плашки выполнены с поперечными выступами на наружной поверхности.