SU1357540A1 - Способ разобщени межтрубного пространства скважины - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нефт ной пром-ти и позвол ет повысить надежность разоб1пе1 и  межтрубного пространства сква- жнны. Способ включает спуск в скважину на колонне труб термостойкого накера с уплотнительным элементо.м (УЭ) в виде па- бора из термостойких 20, 22 и низкотемпературных термоп.частпчиых угкпотпительны.х колец 21. Далее перекрывают межтрубнос пространство УЭ путем воздействи  осевой нагрузки, передаваемой от колонны труб при и.х вращении. Пакер фиксируют в об- садпой колонне и закачивают теплоноситель (Т) в скважнну. При этом он расплавл ет низкотемпературпые уплотнительные кольца 21 УЭ. Осуществл ют эксплуатацию накера, в процессе Koropoii обеспечивают непосредственную гидродинамическую св зь закачиваемого Т с расплавленным материалом (Д ) колец 21. Ирп этом объем раснлавленного М колец 21 посто нно восполн ют в процессе закачки Т в скважипу готовой расплавленной жидкотекучей фазой указапного Л. Это обеспечивает посто нный контакт УЭ с по- вер.хностью обса. шой колоппы. 2 ил. (С (Л со СП СП О

Description

Изобретение относитс  к нефт ной промышленности , а именно к способам разобщени  межтрубного пространства скважины с применением термостойких пакеров, преимущественно в паронагнетательных скважинах .

Цель изобретени  - повыщение надежности разобщени  межтрубного пространства скважины.

На чертеже изображен термостойкий пакер, иллюстрирующий способ, исходное положение, на фиг. 2 - то же, рабочее положение .

Термостойкий пакер состоит из ствола 1, охватываемого кожухом 2, образующего со стволом 1 в верхней части подвижное соединение. Между кожухом 2 и стволом 1 образован кольцевой зазор 3, гидравлически св занный радиальным каналом 4 в стволе 1 пакера с его осевым каналом 5. На нижнем конце кожуха 2 установлен корпус гидроцилиндра 6, в котором установлен поршень 7 с конусом 8. В стенке корпуса гидроцилиндра 6 выполнены окна 9, в которых установлены шлипсы 10  кор , охватывающие конус 8. Кольцевые зазоры между корпусом гидроцилиндра 6, стволом 1 и поршнем 7 перекрыты уплотнени ми 11 и 12. На верхнем конце кожуха 2 выполнена резьба 13, на которую навинчена муфта 14. На муфте 14 закреплена шлицева  гайка 15, образующа  подвижное шлицевое соединение с ответными шлицами 16 на стволе 1. Ниже места расположени  шлицев 16 ствол 1 содержит торцовый клапан 17. В месте подвижного сопр жени  со стволом 1 кожух 2 содержит посадочное место 18 дл  торцового клапана 17. На наружной поверхпости кожуха 2 между муфтой 14 и корпусом гидроцилиндра 6 установлен уплотпительный узел пакера в виде набора колец. Уплотнительный узел пакера состоит Из антиэкструзионных шайб 19, верхних термостойких употнительных колец 20 промежуточного опорного уплотни- тельного кольца 21 с низкой температурой плавлени  и нижних термостойких уплотни- тельных колец 22. Верхние 20 и нижние 22 уплотнительные кольца выполнены коническими и установлены по направлению к промежуточному кольцу 21. На внутренней по- п фхности кожуха 2 внутри кольцевого зазора установлена кольцева  емкость 23, за- глу1ненна  снизу и открыта  сверху, заполненна  термопластичным материалом 24. В месте установки промежуточного кольца 21 в кожухе 2 выполнены радиальные каналы 25, соедин ющие в месте установки внутреннюю полость кольцевой емкости 23 с наружной поверхностью кожуха 2 и уплот- нительного кольца 21. На нижнем конце ствола I пакера установлена стопорна  втулка 26 и посадочное седло-дроссель 27 дл  перекрыти  осевого канала 5 ствола 1 кла- папом 28.

0

Термостойкий пакер работает следующим образом.

На колонне насосно-компрессорных труб пакер опускаетс  на определенную глубину

в скважину.

Перекрывают осевой канал 5 ствола 1 пакера путем подачи с поверхности клапана 28 с посадкой на седло-дроссель 27. Подают в осевой канал 5 под давлением рабоQ чую жидкость, котора  через радиальное отверстие 4 поступает в гидроцилиндр 6. Порщень 7 перемещаетс  в гидроцилиндре. 6 вниз и конусом 8 выводит.из окон 9 шлипсы 10 до упора их в стенку обсадной колонны, что приводит к закреплению пакера. Прекра5 щают подачу давлени . Вращением колонны насосно-компрессорных труб осуществл ют перекрытие межтрубного пространства уп- лотнительным элементом пакера.

При этом шлипсы 16 на стволе 1 взаимодействуют с ответными шлицами шлицевой гайки 15, котора  жестко св зана с муфтой 14, Муфта 14 навинчиваетс  на резьбу кожуха 2, неремещаетс  вниз и сжимает верхние 20 и нижние 22 уплотнительные кольца уплотнительного элемента пакера до

5 контакта с обсадной колонной. Перемещают вниз ствол 1 до посадки клапана 17 на посадочное место 18 в кожухе 2. Освобождают осевой канал ствола 1 пакера от клапана 28 известными способами. Пакер подготовлен дл  подачи теплоносител  в пласт.

0 Во врем  закачки теплоносител  в полость скважины в пакере происход т следующие  влени , способствующие повышению качества герметизации.

Происходит прогрев ствола 1 пакера и элементов конструкции. При достижении

5 определенной температуры происходит рас- п;1авление термопластичного материала 24 в кольцевой е.мкости 23. В пластическое состо ние переходит также и промежуточное уплотнительное кольцо 21 уплотнительного

Q элемента пакера. Под действием давлени  теплоносител , сообщаемого в кольцевой зазор 3 через радиальный канал 4 в стволе 1 пакера, расплав термопластичного материала из кольцевой емкости 23 поступает через радиальный канал 25 в кожухе 2 в уплотни5 тельный элемент пакера, поддержива  тем самым в нем избыточное, давление, превосход щее давление теплоносител  под паке- ром. Избыточное давление в уплотнительном элементе, превьпиающее поднакерное, поддерживаетс  посто нно в течение всего пе0 риода закачки теплоносител  за счет существовани  местного гидравлического сопротивлени , а именно сужени  осевого канала 5 седлом-дросселем 27 ствола 1 пакера. В процессе прогрева пласта и обсадной колонны происходит изменение осевых и радиальных размеров обсадной колонны в сторону их увеличени , что приводит к снижению внутренних напр жений в уплотнительном элементе пакера. В этот момент происходит нодача под давлением в уплотнитель расплавленного термопластичного материала из кольцевой емкости 23 необходимого объема, что восстанавливает напр жение в уплотнителе. Нижние уплотнительные кольца 22 из термостойкого материала при этом работают под небольшим перепадом давлени , направленным и действующим на них изнутри, что способствует дополнительному их поджиму к стенке обсадной колонны. Верхние уплотнительные кольца 20 уплот- нительного элемента пакера наход тс  под полным перепадом давлени  со стороны расплавленного термопластичного материала, который во много раз превосходит по в зкости уплотн емую рабочую среду - пар. При утечке части расплавленного термопластичного материала через кольцевой зазор между уплотнительным элементом пакера и обсадной колонной в межтрубное пространство над пакером, происходит его посто нна  компенсаци  путем подачи под давлением рабочей среды - пара термопластичного Материала из кольцевой емкости 23. Объем кольцевой емкости 23 задаетс  конструктивно из услови  обеспечени  длительной эксплуатации пакера.

Наличие расплава термопластичного материала между верхними 20 и нижними 22 уплотнительными кольцами и посто нна  компенсаци  под давлением его объема обеспечивает посто нный контакт уплотнитель- ного элемента с поверхностью обсадной колонны .

При прекращении подачи теплоносител  происходит остывание конструкции пакера и обсадной колонны. В этом случае происходит термическое изменение размеров в сторону их уменьшени .

Расплавленный термопластичный мате- риа.т находитс  в процессе остывани  в посто нном контакте со стенкой обсадной колонны , что обеспечивает герметичность пакера и в состо нии охлаждени  скважины.

При повторной подаче теплоносител  вновь происходит разогрев пакера, расплавление термопластичного материала 24 и подача его под давлением в полость между верхними 20 и нижними 22 уплотнительными кольцами с обеспечением контакта с обсадной колонной.

Съем пакера с места установки осуществл етс  простым нат жением колонны насос- но-компрессорных труб. При этом стопорна  втулка 26 входит во взаимодействие с поршнем 7 и перемещает его вверх внутрь гидроцилиндра 6. Поршень 7 упираетс  в днище гидроцилиндра 6 и перемещает его вместе с кожухом 2 и уплотнителем пакера, тем самым происходит съем пакера с места уста- новки.

Пакер извлекаетс  из скважины. Замен ют элементы упл.отнительного узла. Кольцевую емкость 23 заполн ют термопластичным материалом 24 и пакер вповь готов к эксплуатации.

В качестве термопластичного материала

дл  различных условий эксплуатации, обусловленных температурой теиносител  и давлением закачки, рекомендуетс  до температуры 260°С примен ть теплопластикн, например полиэтилен. Прп более высоких темQ пературах целесообразно применение легкоплавких сплавов т желых металлов на основе висмута, сурьмы, свинца, которые обладают повышенной в зкостью, химической инертностью к соединени м, имеющимс  в скважине и не кип т до температуры

пор дка 500°С.

Предлагаемый способ с использованием термостойкого пакера позвол ет повысить надежность разобщени  межтрубного пространства скважины при циклических коле .. бани х температуры и гермическо1 о изменени  размеров пакера и обсадной колонны. Применение в уплотнителе пакера легкоплавкого тер.мопластичного материала, из которого состоит его промежуточуюе уплот- нительное кольцо п заполнена кольцева 

5 емкость, с обеспечением передачи давлени  на расплавленный термопластичный материал дает возможность посто нно поддерживать его контакт со стенкой обсадной колонны как в раснлав.чснном, так и в твердом состо нии.

0

При этом посто нное восполнение в уп- лотнительном эле.менте пакера расплавленного термопластичного материала позвол ет исключить отрицательное вли ние на работоспособность пакера геометрии обсадной

5 колонны, различных дефектов ее внутренней поверхности, поскольку расплавленный термопластичный материал, подаваемый под избыточным давлением в промежуток между верхними и нижними уплотнктельными эле0 ментами пакера, полностью повтор ет форму уплотн емой поверхности. Наличие седла- дроссел  в осевом канале ствола пакера позвол ет поддерживать избыточное давление на уплотн емой поверхности и обеспечивать поджим шлипсов  кор пд.его узла

5 порщнем с клином в течение всего периода эксплуатации.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ разобщени  межтрубного про- 0 странства скважины, включающий спуск в скважину на колонне труб термостойкого пакера с уплотнительным элементом в виде набора из термостойких и низкотемпературных термопластичных уплотнительных колец, перекрытие межтрубного пространства уплотнительным элементом пакера путем воздействи  осегюй нагрузки, передаваемой от колонны труб, фиксацию пакера в обсадной колонне, закачку теплоносител  в скважину , воздействие теплоносител  на уплот- нительный элемент пакера и расплавление его низкотемпературных уплотнительных Ko;ien, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности разобщени  межтруб- мого пространства скважины, в процессе эксплуатации пакера обес 1ечивают непосредственную гидродинамическую св зь закачиваемого теплоносител  с расплавленным термопластичным материалом низкотемпературных колец уплотнительного элемента , при этом объем расплавленного тер мопластичного материала уплотнительных колец носто нно восполн ют в процессе закачки теплоносител  в скважину готовой расплавленной жидкотекучей фазой указанного термопластичного материала.

   (иг.2

   I e. uiKTop С. 11ат|)у1||св;| Заказ 5497/29

   (л) ста китель Л. Фарукшин

   Техред И. ВересКорректор О. Кравцова

   Тираж оЗЗПодписное

   ВНИИПИ Госу, 1арст1КЧ111()го комитета ((Х;Р но делам изобретений и открытий

   13035, Москва. Ж -35, Раушска  наб., д. 4/5 11ромзр одст1 е |но-иоли1 рафическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4