Устройство для изоляции перфорации скважины

Устройство для изоляции перфорации скважины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для очистки зумпфа от шлама, песка, парафина, смол и т.д. при ремонте скважин с большим количеством сыпучих компонентов, поступающего из коллектора.

Известно устройство для опережающего упрочнения массива горных пород (пат. №2065922, кл. Е21В 33/13), которое представляет собой смонтированную на буровых шлангах буровую коронку с пакером и трубой. В центре буровой коронки выполнены каналы истечения промывочной жидкости, на трубе - перфорированные отверстия. Под давлением закрепляющий раствор поступает под пакер надувного типа, обеспечивая прижатие устройства к стенкам скважины и инъекцию закрепляющего раствора в массив.

Однако в устройстве не предусмотрена изоляция перфорации при пескопроявлениях во время проведения промывки скважины, пакер служит для впрыска закрепляющего раствора в массив, а не для изоляции призабойной зоны.

Известен гидромеханический пакер (пат. №2235850, кл. Е21В 33/12), который состоит из ствола, соединенного через переходник с колонной труб. С внешней стороны на переходнике установлен корпус гидроцилиндра с образованием кольцевой камеры, в которой установлен поршень с разжимным конусом. Корпус гидроцилиндра снабжен металлической уплотнительной оболочкой. Ствол пакера снабжен разрезной цангой, головки которой входят внутрь металлической уплотнительной оболочки и охватывают разжимной конус. На внешней стороне разрезной цанги, ниже места расположения металлической уплотнительной оболочки, установлены зубцы якоря. В осевом канале ствола установлена ступенчатая подпружиненная втулка с седлом и шаровым клапаном. В осевом канале ступенчатой подпружиненной втулки установлен обратный клапан. В теле ствола ниже места расположения седла выполнены радиальные отверстия. Ступенчатая подпружиненная втулка связана со стволом тарированным срезным элементом. Посадка пакера ведется путем установки шарового клапана на седло и подачей избыточного давления на поршень с вводом разжимного конуса внутрь головок разрезной цанги, их радиальной деформации совместно с металлической уплотнительной оболочкой до контакта со стенкой обсадной колонны. Одновременно зубцы якоря внедряются в тело трубы, тем самым осуществляется фиксация пакера.

Однако в устройстве не предусмотрена изоляция перфорации при пескопроявлениях во время проведения промывки скважины, пакер не предназначен для изоляции призабойной зоны.

Известно устройство для изоляции пластов в скважине (пат. №2074306, кл. Е21В 33/12), которое снабжено ступенчатыми втулками. Их большие ступени размещены в кольцевых полостях. Пакеры размещены на меньших ступенях ступенчатых втулок. Узел установки верхнего пакера выполнен в виде патрубка, тяги с внутренней кольцевой канавкой и муфты с радиальными каналами. Она образует с наружной поверхностью патрубка и внутренней поверхностью тяги рабочую полость. В рабочей полости помещена втулка с кольцевой канавкой. С верхней частью тяги связана накидная гайка. Ее нижняя часть связана с кольцевым конусом. В радиальных каналах муфты размещены кулачки. Они фиксируют тягу относительно муфты и взаимодействуют со втулкой. Втулка зафиксирована срезными винтами относительно тяги и установлена с возможностью перемещения вверх относительно муфты узла установки верхнего пакера до упора в накидную гайку после среза винтов.

Однако в устройстве не предусмотрена изоляция перфорации при пескопроявлениях во время проведения промывки скважины, при установленном пакере невозможно проведение промывки скважины.

Известен клапанно-пакерный механизм (пат. №2219330, кл. Е21В 33/12), взятый за прототип, который содержит клапанное устройство с отверстиями, забойный пакер, хвостовик с радиальными отверстиями и сальник. Клапанное устройство выполнено в виде пустотелой трубы, помещенной в полости забойного пакера, и установлено навинчиванием одновременно с забойным пакером на переводник с возможностью перемещения вниз для сообщения трубного пространства с подпакерным пространством при пакерировании. Забойный пакер выполнен с внешней резьбой на его нижней части для крепления хвостовика.

Задачей изобретения является изоляция зоны перфорации при промывке скважины с повышенным пескопроявлением.

Задача решается тем, что устройство для изоляции перфорации скважины, представляющее собой пакерующий механизм, включающий забойный пакер, который перекрывает межтрубное пространство за счет увеличения диаметра при осевом сжатии, трубу, помещенную в полость забойного пакера, на которой забойный пакер может перемещаться в вертикальном направлении при осевом сжатии, содержит два пакерующих механизма, в верхнем из которых труба в полости забойного пакера имеет дно с отверстиями и упор для забойного пакера, введена наружная труба, которая располагается ниже забойного пакера и соосно ему, имеет внутренний диаметр и обработку поверхности для скольжения по наружной поверхности трубы в полости забойного пакера, снабжена на торцах упорами для забойного пакера, нижний пакерующий механизм идентичен верхнему пакерующему механизму, находится в перевернутом положении ниже последнего и соосно ему, имеет с верхним пакерующим механизмом общую наружную трубу, насосно-компрессорная труба проходит внутри обоих пакерующих механизмов через центральные отверстия доньев, остальные отверстия доньев соединяют межтрубное пространство скважины и полость между насосно-компрессорной трубой и наружной трубой, муфты насосно-компрессорной трубы, находящиеся выше верхнего пакерующего механизма и ниже нижнего пакерующего механизма, являются ограничителями вертикального перемещения доньев.

Согласно закону Бернулли в потоке промывочной жидкости снижается давление, создается перепад давлений между коллектором и скважиной, сопровождающийся перетеканием пластового флюида с выносом сыпучих фракций в скважину, что усложняет процесс промывки. Устройство позволяет изолировать перфорацию скважины с повышенным пескопроявлением во время осуществления промывки.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами, где на фиг.1 показано положение деталей устройства в транспортном положении, на фиг.2 - положение деталей устройства в рабочем положении, где: 1 - обсадная колонна; 2 - НКТ; 3 - забойный пакер; 4 - труба в полости забойного пакера; 5 - упор; 6 - дно; 7 - наружная труба; 8 - муфта НКТ.

Устройство состоит из двух пакерных механизмов. Каждый пакерный механизм содержит: забойный пакер 3, служащий для разобщения кольцевого пространства скважины за счет увеличения своего диаметра при осевом сжатии, трубу 4, находящуюся в полости забойного пакера 3, которая является его поверхностью скольжения и имеет упор 5 для его опоры, труба 4 имеет дно 6 с отверстиями, центральное из которых соответствует по размеру наружному диаметру НКТ, наружную трубу 7, надетую на трубу 4, имеющую внутренний диаметр и обработку поверхности, предназначенные для скольжения по наружной поверхности трубы 4, и снабженную на торцах упорами для забойного пакера 3. Наружная труба 7 является общей для обоих пакерных механизмов.

НКТ 2 проходит внутри обоих пакерных механизмов через центральные отверстия доньев 6.

Устройство согласно предлагаемому изобретению работает следующим образом.

При спуске устройства в скважину забойные пакеры 3, не испытывающие осевых нагрузок, имеют минимальный наружный диаметр и максимальную длину. За счет своей длины забойные пакеры 3, оказывая давление на упоры наружной трубы 7 и упоры 5, прижимают донья 6 к муфтам НКТ, находящимся выше верхнего пакерующего механизма и ниже нижнего пакерующего механизма.

Устройство располагают в скважине с таким расчетом, чтобы зона перфорации находилась ниже верхнего пакерующего механизма и выше нижнего пакерующего механизма.

При проведении, например, обратной промывки скважины через кольцевое пространство протекает поток промывочной жидкости высокой скорости и давления, который смещает вниз дно верхнего пакерующего механизма и деформирует забойный пакер 3. Давление посредством наружной трубы 7 передается обоим забойным пакерам. При деформации забойный пакер уменьшается по длине и увеличивается в диаметре, что приводит к герметизации зоны перфорации, находящейся между пакерующими механизмами.

Поток промывочной жидкости протекает вниз по кольцевому пространству скважины, отверстиям дна 6 верхнего пакерующего механизма, полости, образованной наружной поверхностью НКТ 2 и внутренней поверхностью наружной трубы 7, отверстиям дна 6 нижнего пакерующего механизма, кольцевому пространству скважины до зумпфа и вверх через НКТ.

Площадь отверстий дна 6 выбирают с таким расчетом, чтобы поток промывочной жидкости оказывал давление, достаточное для деформации забойных пакеров, причем гидравлическое сопротивление отверстий дна должно иметь допустимое значение для осуществления промывки скважины.

При осуществлении прямой промывки поток промывочной жидкости воздействует на дно нижнего пакерующего механизма, в остальном аналогичен описанному выше. Поток промывочной жидкости протекает вниз через НКТ и вверх по кольцевому пространству скважины, отверстиям дна 6 нижнего пакерующего механизма, полости, образованной наружной поверхностью НКТ 2 и внутренней поверхностью наружной трубы 7, отверстия дна 6 верхнего пакерующего механизма, кольцевому пространству скважины.

При остановке потока промывочной жидкости прекращается воздействие осевого усилия на донья пакерующих механизмов, забойные пакеры трансформируются в транспортное положение.

Применение способа и устройства для его осуществления позволит сократить время промывки скважины с повышенным пескопроявлением и осуществить его с высоким качеством.

Устройство для изоляции перфорации скважины, представляющее собой пакерующий механизм, включающий забойный пакер, который перекрывает межтрубное пространство за счет увеличения диаметра при осевом сжатии, трубу, помещенную в полость забойного пакера, на которой забойный пакер может перемещаться в вертикальном направлении при осевом сжатии, отличающееся тем, что устройство содержит два пакерующих механизма, в верхнем из которых труба в полости забойного пакера имеет дно с отверстиями и упор для забойного пакера, введена наружная труба, которая располагается ниже забойного пакера и соосно ему, имеет внутренний диаметр и обработку поверхности для скольжения по наружной поверхности трубы в полости забойного пакера, снабжена на торцах упорами для забойного пакера, нижний пакерующий механизм идентичен верхнему пакерующему механизму, находится в перевернутом положении ниже последнего и соосно ему, имеет с верхним пакерующим механизмом общую наружную трубу, насосно-компрессорная труба проходит внутри обоих пакерующих механизмов через центральные отверстия доньев, остальные отверстия доньев соединяют межтрубное пространство скважины и полость между насосно-компрессорной трубой и наружной трубой, муфты насосно-компрессорной трубы, находящиеся выше верхнего пакерующего механизма и ниже нижнего пакерующего механизма, являются ограничителями вертикального перемещения доньев.