Устройство для разобщения заколонного пространства при цементировании скважин

(9) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(5)5 Е 21 В 33/14 РЕТЕНИ НИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение отйосится к горному делу На фиг.1 показано уст и может быть использовано при сооружении ске его в скважийу и устан технОлогических скважин для подземного интервале до приведения выщелачивания руд.: ние; на фиг.2 - устройство его в рабочее положение; н Целью изобретения является повыше- ство при подаче цементно ние надежности спуска обсадных колонн че- колонное пространство. реэ эауженные участки ствола скважины, Устройство представля диаметр которых равен номинальному диа- ленный на эксплуатационн метру долота, которым бурилась скважина невый рукав переменно Фройство при спуовке в заданном в рабочее состояпри приведении. а фиг. 3- устройго раствора в эзет собой закрепой колонне 1 ткзпериметра,12(21) 4845084/03:: секции частично заполняются сыпучим и нз- (22) 03.05;90 ": . бухающим материалами. Секции разделены (46) 30.04,93. Бюл, М 16разрушаемыми промежуточнымикольцами, (71) Производственное объединение "Юж- прочность которыхменьшепрочноститкаполиметэлл", невого рукава и верхней заделки, также (72) А.Г.Иванов, В.В.Гнеушев, А,Я,Беляков и имеющей прочность меньше прочности ткэ- Н;К).Лебедев . . . невого рукава, Обратный клапан располагз- (56) Иоансен К,В. Спутник буровика. Спра- ют в интервале- верхней секции. После вочник,2 изд. М,: Недра, 1986. с. 294,:. спуска в заданный интервал при созданииАвторское свидетельство СССР . избыточного давления жидкости внутри ус- Ь 1605612, кл. Е 21 В 33/141989; . тройства происходит сначала разрушение (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗОБЩЕНИЯ ЗА-: промежуточных, а затем верхнего крепеж- КОЛОННОГО ПРОСТРАНСТВА ПРИ ЦЕ- ного колец, При этом смесь сыпучего и на-, МЕНТИРОВАНИИ СКВАЖИН бухающего материалов перемещается в, интервал нижней секции над разделитель-(57) Использование: для сооружения техно- ной манжетой, заполняя кольцевое про-, . логических скважин подземного вйщелачи- странство между эксплуатационнойвания металлов, На эксплуатационной колойной и стенками скважины и образуя колоннезакрепляют обратный клапан и ткэ- непроницаемый мост вследствие заполненевый рукав, разделенный до приведения в ния пор сыпучего материала набухающим в рабочее положение на секции, причем ниж- водной среде материалом, например:бентоняя секция имеет больший, а верхние сек- . нитовым глинопорошком, Подача цементции меньший периметры, чем ствол ного раствора в эаколонное пространство скважины в интервале установки устройст- производйтся через обратный клапан уства. в нижней секции установлена эластич- ройства.поверх созданного моста из сыпу-. в ная разделительная манжета, а остальные чего и набухающего материала. 3 ил00велбольшего в нижней части 2 и меньшего в верхней части 3. Наружный периметр рукава в нижней части больше периметра ствола скважины 4 в месте установки, При спуске устройства в скважину до приведения в рабочее йоложение оно разделено на секции 5 с помощью разрушаемых промежуточных колец 6, Прочность этих колец при создайии внутри рукава избыточного гидравлического давления меньше прочности материала рукава и прочности верхнего крепежного кольца 7, Прочность верхнего крепежного кольца меньше прочности материала рукава и нижней заделки 8: Для предотвращения смещения колец по эксплуатационной колонне наобсадной трубе в месте их установки выполнены кольцевые проточки 9, В нижней секции установлена эластичная разобщающая манжета 10, а остальные секции частично заполнены сыпучим материалом 11 с добавками набухающего материала 12,Для приведения устройства в рабочее положейие при подаче буферной жидкости 13 и цементного раствора. 14 в состав эксплуатационной колонны ниже верхней за- делкй ткайевого рукава включается обратный клапан 15, Подача буферной жид. кости и цементного раствора производится по апущеиным внутрь эксплуатационной колонны бурильным трубам 16, причем межтрубное пространство при этом перекрывается верхним 17 и. нижним 18 внутриколойными пакерами. Между паке- рами в интервале установки обратного клапана бурильныетрубы имеют перфорированные отверстия 19.В качестве сыпучего материала выбираются пески различнОГо гранулометрического состава с максимально возможным коэффициентом неоднородйости, представляющего собой соотношениеРбрР 1 Огде , - коэффициент неоднородности;Р 60, Р 10 - диаметр частиц, соответству. ющих соответственно 60 и 10 содержанию в сыпучем материале.Применение сыпучего материала с большим коэффициентом неоднородности обьясняется тем, что пористость сыпучих материалов уменьшается с увеличением коэффициента неоднородности, Так, д=1 соответствует пористость 47; у=5 - пористость 38 О:н =10 - пористость 35,5.Объем сыпучего материала в каждойсекции подбирается так, чтобы высота слоя засыпки каждой фракцией, заполняющейотдельные секции, была не менее 101 (1 -размер кольцевого зазора между эксплуатационной колонной и стенками скважины в5 интервале минимального диаметра стволаскважины),.Объем набухающего материала в каждой секции составляет не менее 40 от объема сыпучего материала в каждой секции.10 Объем секции выбирается так, чтобы по-,сле заполнения не более чем на 80;, обеспечивался беспрепятственный спускустройства. через зауженные интервалы.ствола скважины вследствие частичного вы 15 теснения материала заполнения в свободный объем секции,Объем нйжней секции выбирается иэусловия20ЧнЧ. Устройство работает следующим обра .зом.После спуска эксплуатационной колойны 1 с устройством в заданный интервал скважйны внутрь этой колонны опускаются бурильные. трубы 16 с пакерами 17 и 18, 30 между которыми выполнены перфорирован-ные отверстия 19. При подаче буферной жидкости 13 по бурильным трубам 16 через перфорированные отверстия 19 и обратный клапан 15 внутрь устройства при избыточ ном давлении большем; чем механическаяпрочность колец 6,происходит разрушение .этих колец И сыпучий. материал с набухающим материалом перемещается из интерва ла секций тканевого рукава. меньшего 40 периметра 3 в интервал нижней секции тканеаого рукава большего периметра 2 йоверх упругой разделительной манжеты фиг,1 б).При дальнейшем повышении давления подачи буферной жидкости происходит разрушение верхнего крепежного кольца 7 исначала буферная жидкость 13, а затем цементный раствор 14 в необходимом количе- стве подаются в заколонное пространство.Подача цементного раствора сопровож дается увеличением перепада давлениямежду столбами жидкости выше и ниже разделительной упругой манжеты и моста изматериала засыпки; причем увеличение перепада давления сопровождается уплотне нием сыпучего материала,Набухание материала происходит в контакте с водной фазой бурового раствора в процессе спуска устройства в скважину, установки и приведения его в заданном интервале в рабочее положение, При