RU1819986C - Способ креплени скважин потайными колоннами и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: в строительстве нефт ных и газовых скважин в услови х аномально высоких пластовых давлений и может быть применено на этапе креплени  скважин. Сущность изобретени : дл  предотвращени  возникнове- ни  межпластовых перетоков за счет улучшени , герметизации промывку осу- . ществл ют за пакером при обратной циркул ции с одновременным созданием избыточного давлени  на пласт, а герметизацию межколонного пространства производ т в конце ОЗЦ. Осуществление способа креплени  потайными колоннами возможно только при использовании пакера, снабженного подвижной втулкой, перекрывающей циркул ционные отверсти . 7 ил., 2 с.п. ф-лы.

Description

Изобретение относитс  к бурению скважин и может быть использовано, в частности, при креплении скважин потайными колоннами в услови х аномально высоких пластовых давлений (АВПД).

Известно разобщение пластов с применением муфты ступенчатого цементировани  с установленным выше муфты пакером.

После цементировани  первой ступени в процессе твердени  цементного раствора поддерживают давление на пласт при промывке через отверсти  муфты. Но это не исключает образовани  каналов дл  перетока газа за счет неполного вытеснени  бурового раствора и плохого контакта тампонажНого раствора с обсадной колонной.

Установка пакера обычной конструкции не решает проблему, т.к. в процессе цементировани  второй ступени возможно .проникновение газа из пласта по каналам, образовавшимс  по вы- . шеуказанным причинам, а противодавление после цементировани  второй ступени создать невозможно, так как отверсти  муфты уже закрыты и про- . мывку за пакером осуществить невозможно . Это  вл етс  недостатком ступенчатого цементировани .

Известна конструкци  пакерующего устройства с уплотнительными элементами , деформируемыми механическим путем дл  создани  герметичной промывки .

00

ю ю

00 Os

Недостатком пакерующего устройства  вл етс  невозможность включить его в работу после. ОЗЦ из-за наличи  затвердевшего цементного раствора в кольцевом пространстве вокруг пакера .

В качестве прототипа, содержащего общие признаки по способу и по устройству за вленного технического решени , принимаетс  устройство дл  подвески потайных обсадных колонн.

Оно состоит из разъединител  с левой гайкой, св занного с втулкой, несущего ствола взаимодействующего с рычагами замка стыковывающего устройства , промежуточной колонны, пакерно го устройства, что в комплексе позвол ет обеспечивать крепление глубоких скважин при малых межколонных зазорах .

Это устройство позвол ет осуществить подвеску потайной обсадной колонны на клинь х, герметизацию межколонного пространства и цементировочные работы, в малых межколонных зазорак.

Указанное устройство имеет недостатки:

1. Оно не обеспечивает восстановление циркул ции в скважине за паке- ром в процессе затвердевани  цементного раствора.

2. Деформаци  при пакеровке резиновых элементов осуществл етс  кратковременным сжатием за счет массы спусковой колонны, что не обеспечивает надежной герметизации межколонног пространства.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности герметизации пакеров за счет создани  возможности промывки межколонного пространства между пакером и обсадной колонной за счет предотвращени  возможности возникновени  межколонных про влении.

Предлагаемый способ креплени  потайной колонной осуществл етс  промывкой скважины за пакерным узлом при обратной циркул ции и избыточном давлении на пласт с последующим е.го поддержанием в процессе затвердевани  цементного раствора, а герметизацию межколонного пространства производ т в конце процесса затвердеваний цементного раствора.

Указанна  цель в устройстве осуществл етс  за счет того, что оно снабжено втулкой с циркул ционными

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

отверсти ми, зафиксированной на корпусе между неподвижным упором и уп- лотнительным элементом, втулка размещена на корпусе с возможностью осевого перемещени  дл  перекрыти  циркул ционных отверстий и выполнена в верхней части с эксцентриситетом на резьбовом участке и пересекающимис 

продольной и поперечной прорез ми, i

На фиг.1 (а и б) изображено предлагаемое устройство, на фиг.2 - устройство после подвески потайной колонны на клинь х, на фиг.З - момент отсоединени  бурильной колонны от обсадной, на фиг. - положение спусковой колонны при обратной циркул ции во врем  ОЗЦ, на фиг.5 - положение пакера в рабочем состо нии при креплении скважины потайной колонной , на фиг.6 - сечение разрезной - втулки пакера.

Устройство (см. фиг. 1а, б) в статическом состо нии состоит из несколько функционально св занных частей: пакера 1, клиновой подвески 2, разъединител  3, цементировочной головки Ц, подвесной и разделительной пробок 5 и 6, срезного седла 7, шара 8 и ловушки 9.

Пакер 1 состоит из корпуса 10 с размещенными на нем нажимной втулкой 11, набором разделительных и уплот- нительных элементов 12, 13 и разрезной втулки 1.

В разъединитель 3 ввернута труба 15, на которой срезными винтами 16 закреплена подвесна  пробка 6.

В транспортном положении соединение разъединител  3 с корпусом 10 герметизируетс  уплотнением 17, а при цементировании - уплотнени ми 18 и 19.

В нижней части корпуса пакера расположены циркул ционные отверсти  20, которые при их закрытий герметизируютс  уплотнени ми 21. Центратор 22 соедин ет корпус пакера 10 и корпус подвески 23.

На корпусе выполнены клиновые выступы 24, ниже размещен цилиндр 25 с поршнем 26 и уплотнени ми 27. Поршень закреплен срезными винтами 28, соединён с т гами 29 и плашками 30.

В нижней части потайной колонны 31 (см. фиг.1,6) на рассто нии 20- 30 м от башмака 32 устанавливаетс  ловушка 9 и на 10м выше ловушки расположен срезной клапан 7, в кото51

ром срезными винтами 33 закреплено седло 3.

Подшибник разъединител  35 установлен над корпусом пакера, а гайка 36 расположена внутри корпуса дл  сн ти  осевой нагрузки с левой резьбы .

Кран 37 служит дл  закачки цемент1 ного раствора. Устройство содержит плашку превентора 38, стопор 39 цементировочной головки. Краны включены в дополнительную обв зку.

Работа устройства.

После сборки и спуска в скважину потайной колонны 31 к ней подсоедин  етс  клинова  подвеска 23, центратор 22, пакер и спускова  колонна через разъединитель. Потайна  колонна допускаетс  до заданной глубины и промываетс .

Во врем  промывки в колонну сбрасываетс  шар 8. При посадке шара в срезной клапан 7 перекрываетс -отверстие в нем ив колонне поднимаетс  давление до 10-15 МПа. Происходит срез винтов 28 поршн  26 и т ги 29 надвигают плашки 30 на клиновые вы- .ступы 2k.

Колонну подают вниз и подвешивают на -клинь х (фиг.2), после чего разгружают на клинь  всю массу потайной колонны и сверх нее еще 50-100 кН за счет массы спусковёй колонны. Эту перегрузку воспримет подшибник 35 и гайка 36 освободитс  от осевой нагрузки . Вращением вправо спусковой колонны не менее 15 оборотов отсоедин ют ее от потайной и оставл ют в положении разгрузки на подшибник (фиг.З) 100-150 кН. Создают в колонне давление 20-25 МПа и срезают винты 33 срезного клапана, части которого падают на ловушку и они не мешают работе обратного клапана. Закачивают расчетный объем цементного раствора через кран 37 превентор 38 открыт, освобождают пробку 5 из цементировочной головки k стопором 39 и, открыв краны 1 и (0 и закрыв кран 37, закачивают продавочную жидкость . При посадке пробки 5 в подвесную пробку 6 произойдет повышение давлени  продавки на 5-7 МПа, при этом срезаютс  винты 16 и дальнейшее движение обе пробки осуществл ют вместе до посадки их на срезной клапан 7, давление поднимают на 3 МПа

199866

выше давлени  продавки и на этом процесс цементировани  заканчивают. Спусковую колонну принимают на

- 15-20 см, при этом труба 15 (фиг.) выдаетс  из втулки с уплотнением 19 (фиг.4), закрывают кран 37 и превен- тер 38, промывают скважину через кран k2. При этом цемент, подн тый выше

10 пакера, будет вымыватьс  через отверсти  20, трубу 15, разъединитель 3 и головку А (фиг.4). Краны АО и k прикрывают длл создани  расчетного давлени  на пласт. Конструктивно втулка

15 1 имеет совмещенные с корпусом пакера отверсти  20 и в исходном положении размещена так, что предохран ет уплотнени  21 от повреждени  при промывке. Втулку можно было бы раз20 местить выше отверстий корпуса 1;, но в этом случае уплотнение 21 и канавка подвергались бы опасности загр знени  или нарушени , от чего надежность устройства значительно снизи25 лась.

Разрезна  втулка И (фиг.6) выпол н ет несколько функций:

предохран ет уплотнени  от повреждени ,

30 перекрывает циркул ционные отверсти ,

служит стопором и нижним упором уплотнений пакера.

Резьба выполнена из эксцентричной части втулки, входит .в зацепление с

резьбой корпуса и удерживает втулку от самопроизвольного перемещени  вниз. При вращении нажимной втулки 11 пакера начнетс  перемещение всего

-0 пакета уплотнений вместе с втулкой, котора  при создании на нее давлени  освободитс  в резьбовой части за счет разжати  разрезной части и передвинетс  до упора в центратор 32, после

„. чего начнетс  сжатие уплотнительных элементов (13).

Промывка осуществл етс  за паке- ром, что позвол ет повысить надежность герметизации.

50 В предлагаемом способе устройство позвол ет осуществл ть промывку за пакером, создава  противодавление на пласт и предотвраща  проникновение газа через цементный раствор. Однако

55 это не исключает возможности образовани  каналов в цементном камне, за счет неполного замещени  бурового раствора цементным и плохого контакта цементного раствора с колонной,

поэтому пакер необходимо включать в работу в конце ОЗЦ. Дл  того,чтобы обеспечить надежную герметичность па- кера, промывку во врем  ОЗЦ осуществ- л ют за пакером, что не позвол ют существующие конструкции пакеров. На фиг.5 показано окончательное положе- ние устройства после пакеровки.

.. - .. . . .л /

Технические преимущества за вл емого способа, заключающиес  в.том, что промывку осуществл ют за пакером при обратной циркул ции и избыточном давлении на пласту а герметизацию межколонного пространства производ т в. конце процесса затвердеваний цементного раствора, станов тс  возможными при использовании пакера с циркул ционными отверсти ми, перекры- ваемыми втулкой.

Предлагаемое изобретение способ- ствует повышению надежности герметизации и сокращению затрат, завис щих от расхода тампонажного материалаj числа агрегатоопераций, продолжительности проведени  операций на 20-303 от существующих.

Claims (1)

1. Способ креплени  скважин потайными колоннами, включающий спуск в скважину на бурильных трубах потайной колонны, подвешивание ее на кли- нь х в ранее спущенной обсадной колонне , отсоединение бурильной колонны от потайной колонны с сохранением гидравлической св зи, закачку и продувку цементного раствора, гермети- зацию межколонного пространства па- керным узлом в верхней части потайной колонны, перемещение бурильной колонны вверх и промывки скважины дл  §ы- мыва излишков цементного раствора, о тли ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  надежности креплени  за счет предотвращени  возможности возникновени  межколонных про влений,

промывку скважины осуществл ют за па- керным узлом при обратной циркул ции и избыточном давлении на пласт с последующим его поддержанием в процессе затвердевани  цементного раствора, а герметизацию межколонного пространства производ т в конце процесса затвердевани  цементного раствора. j 2 Устройство дл  креплени  сква- жин потайными колоннами, содержащее пакерный узел с полым корпусом с размещенными На нем верхним нажимным и нижним неподвижным упорами и установленным между ними уплотнительным элементом ,  корный узел, размещенный на корпусе под пакерным Узлом, разъединитель , соединенный с верхней частью корпуса, верхним нажимным упором и с центральной трубой с закрепленной на нижнем ее конце разделительной пробкой , размещенной концентрично внутри корпуса, 6 т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью повышени  надежности креплени  за счет предотвращени  возможности возникновени  межкрлонных про влений, оно снабжено втулкой с циркул ционными отверсти ми,зафиксированной на корпусе между неподвижным упором и уплотнительным элементом j а корпус выполнен с рез ьбовым участкбм на внешней поверхности и циркул ционными отверсти ми, совме-. щёнными с циркул ционными отверсти ми ; втулки, центральна  втулка уплотнена по наружной поверхности ниже И выше циркул ционных отверстий корпуса , втулка установлена с возможностью осевого перемещени  и перекрыти  циркул ционных отверстий корпуса в нижнем положении и выполнена в верхней части с эксцентричным резьбовым участком с пересекающимис  продольными и поперечными прорез ми, взаимодействующим с резьбовым участком корпуса , а центральна  трубка установлена с возможностью осевого перемещени  и размещени  нижнего ее торца выше нижнего уплотнени . Г.

4f 40

8

7

Л J4

/.

J/

J/

фиг.{

v ь $Ј:$ StsSfe fcfc Sfc. 3

lt t t

UA-X

sO 00 CT

cn oo

Ц г Ц Ц fcS§ «9 u 5fe « KXE jgjgS; iQ

SZ

0/7 //7

9866L81

III W

M

J-A

Фиг.6