EA009148B1 - Способ и устройство для расширения тела под избыточным давлением - Google Patents

Abstract

Способ для расширения тела (10, 22) под избыточным давлением и растираемое тело (10, 22), при этом тело (10, 22) сформировано из материала (12, 24) со значительной долей полостей, при этом тело (10, 22) сжимается, будучи помещенным в область избыточного давления, и его расширяют посредством полостей, наполняемых флюидом.

Description

Изобретение относится к способу для расширения тела под избыточным давлением. Более точно, оно относится к расширению тела из эластичного материала, имеющего значительную долю закрытых полостей, причем материал предоставляет возможность диффузии текучей среды через материал и в полости. Способ является особенно подходящим для работ в грунте, в котором тело подобного вида, когда его опускают в требуемое положение, сжимается существующим избыточным давлением, из-за которого текучая среда диффундирует, по прошествии некоторого времени, через материал и в полости. В качестве альтернативы полости открыты и удерживаются в сжатом состоянии во время ввода в область повышенного давления. Изобретение также включает устройство для осуществления заявленного способа.

Тела подобного вида могут иметь различные применения, например в качестве кольцевого пакера в подземной скважине. В данном описании для иллюстрации изобретения такое применение взято в качестве отправной точки. Пример никоим образом не ограничивает использование тела этим примером.

Завершение формирования нефтяной скважины посредством песчаного экрана в открытом шпуре является простым и надежным способом для заполнения секции резервуара. Нефтяная скважина обычно пронизывает пласты с изменяющимися свойствами естественного выхода. Эти различные свойства могут приводить к появлению нежелательного скважинного флюида в области течения через песчаный экран и, далее того, в эксплуатационную трубу.

Таким образом, может быть желательна блокировка области поступления флюида. Эта блокировка должна иметь место в кольце между песчаным экраном и отверстием скважины.

Согласно предшествующему уровню техники такая блокировка совершается, например, посредством надувных кольцевых пакеров, которые размещаются в требуемом месте и которые затем активируются с помощью относительно сложного оборудования.

Посредством использования пакеров данного вида иногда оказывается трудно достичь герметичности под давлением.

Патент Норвегии № 312478 раскрывает пакер из разбухающего материала. После того, как пакер помещен в необходимое место, материал пакера абсорбирует текущую среду и таким образом разбухает до закупоривания кольцевой полости. В некоторых скважинах, например, где добывается сухой газ, может быть трудно добиться достаточного набухания материала пакера.

Целью изобретения является исправление недостатков предшествующего уровня техники.

Цель изобретения достигается благодаря признакам, раскрытым в приведенном ниже описании и в последующей формуле изобретения.

При помещении тела из эластичного материала со значительной долей закрытых полостей, допускающего диффузию текучей среды через материал в полости, в область с избыточным давлением материал будет сжиматься, в частности, благодаря снижению объема полостей и, как следствие, материала.

Со временем окружающая текучая среда диффундирует через материал в полости, в силу этого тело расширяется до его, по существу, исходного размера, возможно, до тех пор, пока его дальнейшему расширению не начинают препятствовать прилегающие тела.

В качестве альтернативы эластичный материал может быть сформирован с множеством открытых полостей, причем материал удерживается под давлением, например, посредством сжатия материала, с тем, чтобы полости были, по меньшей мере, частично сжаты во время ввода материала в область повышенного давления. После того, как материал помещен в данную область, материал высвобождается из сжатого состояния, в силу чего текучая среда втекает в полости материала. Материал, таким образом, расширяется до своего, по существу, исходного размера.

Тела подобного вида подходят для применения также в водных скважинах и скважинах сухого газа, в которых набухающие материалы пригодны к эксплуатации только в ограниченной степени.

В дальнейшем описан не ограничивающий изобретение пример предпочтительного варианта его осуществления со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг. 1 показывает эксплуатационную трубу с песчаным экраном в подземной скважине, в которой имеются кольцевые пакеры согласно изобретению, чтобы ограничивать область протекания текучей среды через песчаный экран;

фиг. 2 - в большем масштабе сечение по фиг. 1;

фиг. 3 - расширяемую трубу, которая снабжена на внешней ее части гильзы из расширяемого материала, находящегося в сжатом состоянии до того, как произошло расширение; и фиг. 4 - такую же трубу, как на фиг. 3, после того, как произошло расширение расширяемой трубы и материала.

На чертежах ссылочный номер 1 показывает подземную скважину в продуктивном пласте 2. Эксплуатационная труба 4, включающая песчаный экран 6, помещена в подземную скважину 1. Скважинный флюид (текучая среда), показанный на фиг. 1 стрелкой 8, протекает из продуктивного пласта 2 в эксплуатационную трубу 4 через песчаный экран 6. Подземная скважина 1 формирует область избыточного давления, обусловленного высотой столба флюида скважины.

Для того, чтобы прекратить приток флюида в эксплуатационную трубу 4 из соседних областей, установлены кольцевые пакеры 10.

Кольцевые пакеры 10, см. фиг. 2, изготовлены из эластичного материала 12 со значительной долей

- 1 009148 закрытых полостей 14, т.е. материала, позволяющего осуществление диффузии флюида через материал 12 в полости 14. Материал 12 может быть, например, нитриловой резиной. Материал 12 может быть выполнен с одним или более усилениями 16, например, в форме волокнистой ткани.

Кольцевой пакер 10 имеет несколько больший поперечный размер, чем поперечный размер отверстия, которое он должен заполнить. Когда кольцевой пакер 10 опускается в подземную скважину 1, полости 14 материала сжаты из-за нарастающего статического давления. Тем самым, кольцевой пакер 10 может быть легко перемещен вперед в заданное положение.

Диффузия флюида через материал 12 в полости 14 материала 12 начинается немедленно. Полости 14, тем самым, наполняются, так что давление в полостях 14 будет приблизительно эквивалентно существующему давлению в кольцевом пакере 10. Таким образом, кольцевой пакер 10 будет принимать свою исходную форму. Если диаметр подземной скважины меньше, чем исходный диаметр кольцевого пакера 10, кольцевой пакер 10 будет уплотнять стенку 18 пласта подземной скважины 1 или, в качестве альтернативы, оболочку (не показанную), если подземная скважина 1 в оболочке.

В альтернативном варианте осуществления изобретения, см. фиг. 3 и 4, расширяемая труба 20 оснащается охватывающей гильзой 22 материала 24, который имеет открытые подобные порам полости. До вставления в подземную скважину 1 материал 24 гильзы 22 сжат посредством охватывающего материала 26 предварительной загрузки. Материал 26 предварительной загрузки может быть сформирован, например, из волокнистой ткани.

После того, как расширяемая труба 20 размещена в требуемом положении, расширяемая труба 20 расширяется, в силу чего предварительно загруженный материал 26 разрывается.

Расширение гильзы 22 затем происходит посредством флюида, втекающего в полости материала 24, в силу чего гильза 22 расширяется до ее исходной формы.

Claims (4)

1. Способ расширения тела (10, 22) под избыточным давлением, в котором тело (10, 22) формируют из эластичного материала (12, 24) со значительной долей закрытых полостей (14) и при помещении тела (10, 22) в область (1) избыточного давления тело сжимают, отличающийся тем, что тело (10, 22) расширяют посредством диффузии флюида, проникающего в тело (10, 22) через эластичный материал (12) и в полости (14).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тело (10, 22) при его помещении в область (1) избыточного давления сжимают действующим давлением.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что тело (10, 22) сжимают посредством материала (26) предварительной загрузки до того, как помещают тело (10, 22) в область (1) избыточного давления.

4. Расширяемое тело (10, 22), сформированное из эластичного материала (12, 24) со значительной долей закрытых полостей и выполненное с возможностью его помещения в сжатом виде в область избыточного давления, отличающееся тем, что тело (10, 22) изготовлено из допускающего диффузию материала.