Патент на изобретение №2305753

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВОДОИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ В СКВАЖИНЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Обеспечивает повышение качества водоизоляционных работ. Устройство содержит колонну труб с башмаком. Башмак выполнен в виде полой втулки с конусной поверхностью снизу, выполненной с возможностью ограниченного перемещения вверх относительно колонны труб. Полая втулка оснащена снаружи самоуплотняющейся манжетой, а снизу хвостовиком с технологическим пазом на наружной поверхности и якорным узлом. Последний выполнен в виде стакана с возможностью осевого перемещения относительно хвостовика и оснащенного центраторами с плашками и штифтом, взаимодействующим с технологическим пазом. Центраторы подпружинены наружу. Плашки поджаты вовнутрь и снабжены изнутри наклонной к оси колонны труб направляющей, выполненной с возможностью взаимодействия с конусной поверхностью полой втулки в рабочем положении. В нижней части колонна труб снабжена перемычкой. Выше и ниже перемычки выполнены соответственно верхние и нижние радиальные каналы, нижние из которых выполнены с возможностью перекрытия полой втулкой при ее перемещении вверх. 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для проведения водоизоляционных работ в скважине.

Известно устройство для проведения водоизоляционных работ в скважине, осуществляющее способ (см. патент RU №2188929 Е21В 33/13, бюл. №28 от 10.09.2002 г.), состоящее из спущенной в скважину колонны лифтовых труб с расположенной внутри нее колонной труб.

Наиболее близким является устройство для ликвидации негерметичности обсадных колонн и заколонного пространства скважины тампонированием под давлением, осуществляющее способ (см. «Повторное цементирование при строительстве и эксплуатации скважин» авторы И.А.Серенко, Н.А.Сидоров, А.Т.Кошелев – М.: Недра, 1988 г., стр.111), состоящее из колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с башмаком на конце.

Как аналогу, так и прототипу присущи общие недостатки:

во-первых, невозможно использовать колонное пространство скважины в качестве осреднительной емкости при приготовлении водоизоляционного состава;

во-вторых, нестабильные химические показатели закачиваемого в скважину водоизоляционного состава, поскольку невозможно осуществить циркуляцию водоизоляционного состава через колонну труб в скважине при его приготовлении, что приводит к снижению качества изоляционных работ в скважине и, как следствие, к скорым повторным работам.

Задачей изобретения является исключение осреднительной емкости из технологического процесса приготовления водоизоляционного состава, а также повышение качества водоизоляционных работ.

Поставленная задача решается устройством для проведения водоизоляционных работ в скважине, состоящим из спущенной в скважину колонны труб с башмаком на конце.

Новым является то, что башмак выполнен в виде полой втулки с конусной поверхностью снизу, выполненной с возможностью ограниченного перемещения вверх относительно колонны труб и оснащенной снаружи самоуплотняющейся манжетой, пропускающей снизу вверх, а снизу хвостовиком с технологическим пазом на наружной поверхности и якорным узлом, выполненным в виде стакана, выполненного с возможностью осевого перемещения относительно хвостовика и оснащенного центраторами с плашками и штифта, взаимодействующего с технологическим пазом, выполненного в виде длинного и короткого продольных пазов, соединенных фигурным пазом так, что при возвратно-поступательном перемещении стакана относительно хвостовика штифт последовательно располагается то в коротком продольном пазу – транспортное положение, то – в длинном продольном пазу – рабочее положение, при этом центраторы подпружинены наружу, а плашки поджаты вовнутрь и снабжены изнутри наклонной к оси колонны труб направляющей, выполненной с возможностью взаимодействия с конусной поверхностью полой втулки в рабочем положении, причем в нижней части колонна труб снабжена перемычкой, выше и ниже которой выполнены соответственно верхние и нижние радиальные каналы, нижние из которых выполнены с возможностью герметичного перекрытия полой втулкой при ее перемещении вверх.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.

На фиг.2 изображена развертка технологического паза.

Устройство для проведения водоизоляционных работ в скважине состоит из спущенной в скважину 1 (см. фиг.1) колонны труб 2 с башмаком 3 на конце.

Башмак 3 выполнен в виде полой втулки 4 с конусной поверхностью 5 снизу, выполненной с возможностью ограниченного перемещения вверх на длину L относительно колонны труб 2 и оснащенной снаружи самоуплотняющейся манжетой 6, пропускающей снизу вверх. Снизу в полую втулку 4 башмака 3 навернут хвостовик 7, имеющий технологический паз 8 на наружной поверхности.

Напротив технологического паза 8 на наружной поверхности хвостовика 7 установлен якорный узел 9, выполненный в виде стакана 10, имеющего возможность осевого перемещения относительно хвостовика 7. Стакан 10 оснащен центраторами 11 с плашками 12 и штифтом 13, взаимодействующим с технологическим пазом 8.

Технологический паз 8 (см. фиг.2) выполнен в виде длинного 14 и короткого 15 продольных пазов, соединенных фигурным пазом 16 так, что при возвратно-поступательном перемещении стакана 10 относительно хвостовика 7 штифт 13 последовательно располагается то в коротком продольном пазу 15 – транспортное положение, то – в длинном продольном пазу 14 – рабочее положение.

Центраторы 11 (см. фиг.1) подпружинены наружу посредством пружин 17, а плашки 12 поджаты вовнутрь и снабжены изнутри наклонной к оси колонны труб направляющей 18, выполненной с возможностью взаимодействия с конусной поверхностью 5 полой втулки 4 в рабочем положении.

В нижней части колонна труб 2 снабжена перемычкой 19, выше и ниже которой выполнены соответственно верхние 20 и нижние 21 радиальные каналы. Нижние радиальные каналы 21 выполнены с возможностью герметичного перекрытия посредством уплотнительного кольца 22 полой втулкой 4 при ее перемещении вверх.

Устройство для проведения водоизоляционных работ в скважине работает следующим образом.

Перед началом водоизоляционных работ производят компоновку устройства, которое по мере сборки постепенно спускают в скважину 1.

С этой целью сначала в скважину 1 спускают башмак 3 (см. фиг.1), который компонуют из труб, представляющих собой хвостовик 5, при этом напротив технологического паза 8, выполненного на наружной поверхности одной из труб хвостовика 5 посредством штифта 13, устанавливают якорный узел 9, причем штифт 13 (см. фиг.2) располагают в верхней части короткого продольного паза 15 технологического паза 8 – в транспортном положении. Затем на верхний конец верхней трубы хвостовика 5 наворачивают полую втулку 4 с самоуплотняющейся манжетой 6, при этом полую втулку 4 предварительно закрепляют на нижней трубе колонны труб 2. Таким образом, башмак 3 полностью собран. Далее производят спуск колонны труб 2 в скважину 1 до тех пор, пока нижний конец хвостовика 5 не окажется напротив изолируемого интервала, например, перфорационных отверстий 23 изолируемого водоносного пласта 24.

В процесс спуска колонны труб 2 в скважину 1 находящаяся в ней жидкость свободно перетекает снизу вверх благодаря самоуплотняющейся манжете 6, пропускающей снизу вверх, благодаря чему исключается излив жидкости из скважины 1 на устье, а само устройство центрируется относительно оси скважины посредством центраторов 11 якорного узла 9. Далее приподнимают устройство на 1 метр вверх и опускают вниз, при этом все детали устройства, кроме деталей якорного узла 9 (стакана 10, центраторов 11, плашек 12, штифта 13, пружин 17), благодаря контакту центраторов 11 с внутренними стенками скважины 1 совершают возвратно-поступательное перемещение относительно вышеуказанных деталей якорного узла 9.

В результате штифт 13 при подъеме устройства из верхней части короткого продольного паза 15 опускается вниз и попадает в нижнюю часть длинного продольного паза 14, откуда при последующем спуске перемещается в верхнюю часть длинного продольного паза 14, занимая рабочее положение, при этом направляющая 18 плашек 12 вступает во взаимодействие с конусной поверхностью 5 полой втулки 4, при этом колонна труб 2 своей нижней трубой упирается в верхний торец верхней трубы хвостовика 5, причем нижние радиальные каналы 21 колонны труб 2 герметично посредством уплотнительного кольца 22 перекрываются полой втулкой 4.

В итоге подпружиненные наружу посредством пружин 17 плашки 12 под действием веса устройства расходятся радиально наружу и прижимаются к внутренним стенкам скважины 1, о чем свидетельствует полная потеря веса устройства на индикаторе веса, установленного на устье скважины 1.

Далее начинают приготовление водоизоляционного состава.

Для этого закачкой жидкости в колонну труб 2 через верхние радиальные каналы 20 колонны труб 2 и далее вверх по межколонному пространству 25, поскольку самоуплотняющаяся манжета 6 прижимается к внутренним стенкам скважины 1 и не пропускает сверху вниз, а затем вновь в колонну труб 2, круговой циркуляцией приготавливают водоизоляционный состав (межколонное пространство 25 между колонной труб 2 и скважиной 1 используется в качестве осреднительной емкости). Таким образом, круговую циркуляцию водоизоляционного состава продолжают до стабилизации его химических показателей.

После этого колонну труб 2 приподнимают вверх относительно полой втулки 4, имеющей возможность ограниченного осевого перемещения на длину L, при этом верхние 20 и нижние 21 радиальные каналы колонны труб 2, разделенные между собой перемычкой 19, сообщаются посредством межколонного пространства 25, при этом конусная поверхность 5 полой втулки 4 продолжает находиться во взаимодействии с направляющей 18 плашек 12 якорного узла 9.

Далее герметизируют на устье пространство между скважиной 1 и колонной труб 2. Затем в межколонное пространство 25 с устья скважины 1 закачивают расчетный объем продавочной жидкости, оставив примерно 100 литров водоизоляционного состава в межколонном пространстве 25 с учетом того, чтобы после продавки верхний уровень водоизоляционного состава был выше верхних радиальных каналов 20 колонны труб 2 с целью исключения смешивания продавочной жидкости с водоизоляционным составом, находящимся внутри колонны труб 2. Производят продавку водоизоляционного состава из межколонного пространства 25 сквозь нижние радиальные каналы 21 колонны труб 2, поскольку самоуплотняющаяся манжета 6 под давлением продавки плотно прижимается к внутренним стенкам скважины 1 и не пропускает сверху вниз, и далее через внутренние пространства полой втулки 4, хвостовика 5 в скважину 1 и сквозь перфорационные отверстия 23 в изолируемый водоносный пласт 24.

Далее герметизируют на устье скважины межколонное пространство 25 и закачивают в колонну труб 2 расчетный объем продавочной жидкости, оставив примерно 100 литров водоизоляционного состава в колонне труб 2, и производят продавку водоизоляционного состава из колонны труб 2 через верхние радиальные каналы 20 колонны труб 2 и далее через межколонное пространство 25 сквозь нижние радиальные каналы 21 колонны труб 2, поскольку самоуплотняющаяся манжета 6 под давлением продавки плотно прижимается к внутренним стенкам скважины 1 и не пропускает сверху вниз, через внутренние пространства полой втулки 4, хвостовика 5 в скважину 1 и сквозь перфорационные отверстия 23 в изолируемый водоносный пласт 24.

Вновь опускают колонну труб 2 вниз до полной потери веса устройства, о чем свидетельствуют показания индикатора веса, установленного на устье скважины, то есть упора нижней трубы колонны труб 2 на торец верхней трубы хвостовика 5, при этом колонна труб 2, смещаясь вниз герметично, посредством уплотнительного кольца 22 перекрывает нижние радиальные каналы 21 колонны труб 2 в полой втулке 4.

Разгерметизируют на устье скважины межколонное пространство 25. Прямой (подачей промывочной жидкости в колонну труб 2) или обратной промывкой (подачей промывочной жидкости в межколонное пространство 25) вымывают остатки водоизоляционного состава из колонны труб 2 и межколонного пространства 25.

Далее приподнимают устройство на 1 метр вверх и опускают вниз, при этом все детали устройства, кроме деталей якорного узла 9 (стакана 10, центраторов 11, плашек 12, штифта 13, пружин 17), благодаря контакту плашек 12 с внутренними стенками скважины 1 совершают возвратно-поступательное перемещение относительно вышеуказанных деталей якорного узла 9.

В результате штифт 13 при подъеме устройства из верхней части длинного продольного паза 14 опускается вниз и попадает в фигурный паз 16, откуда при последующем спуске перемещается в верхнюю часть короткого продольного паза 15, занимая транспортное положение, при этом направляющая 18 плашек 12 выходит из взаимодействия с конусной поверхностью 5 полой втулки 4, о чем свидетельствует появление полного веса устройства на индикаторе веса, установленного на устье скважины 1.

При дальнейшем подъеме верхние 20 и нижние 21 радиальные каналы колонны труб 2, разделенные перемычкой 19, начинают сообщаться между собой посредством межколонного пространства 25, исключая излив жидкости, находящейся в скважине 1 на устье.

Далее устройство полностью извлекают из скважины 1.

Предлагаемое устройство позволяет исключить использование осреднительной емкости, в связи с чем упрощается технология приготовления водоизоляционного состава, а продавка водоизоляционного состава в изолируемый водоносный пласт осуществляется после стабилизации химических показателей водоизоляционного состава, что позволяет повысить качество изоляционных работ и исключить вероятность повторных работ.

Формула изобретения

Устройство для проведения водоизоляционных работ в скважине, состоящее из спущенной в скважину колонны труб с башмаком на конце, отличающееся тем, что башмак выполнен в виде полой втулки с конусной поверхностью снизу, выполненной с возможностью ограниченного перемещения вверх относительно колонны труб и оснащенной снаружи самоуплотняющейся манжетой, пропускающей снизу вверх, а снизу хвостовиком с технологическим пазом на наружной поверхности и якорным узлом, выполненным в виде стакана, выполненного с возможностью осевого перемещения относительно хвостовика и оснащенного центраторами с плашками и штифтом, взаимодействующим с технологическим пазом, выполненным в виде длинного и короткого продольных пазов, соединенных фигурным пазом так, что при возвратно-поступательном перемещении стакана относительно хвостовика штифт последовательно располагается то в коротком продольном пазу – транспортное положение, то в длинном продольном пазу – рабочее положение, при этом центраторы подпружинены наружу, а плашки поджаты во внутрь и снабжены изнутри наклонной к оси колонны труб направляющей, выполненной с возможностью взаимодействия с конусной поверхностью полой втулки в рабочем положении, причем в нижней части колонна труб снабжена перемычкой, выше и ниже которой выполнены соответственно верхние и нижние радиальные каналы, нижние из которых выполнены с возможностью перекрытия полой втулкой при ее перемещении вверх.

РИСУНКИ