Устройство для цементирования скважин

(59 Е 21 В 33 1-3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ НИЕ ИЗ ОБРЕТЕНИЯЛИСТВУ(53) 62 56) 1. монт не Недра Капитальный реых скважин, И.,тельство СССР33 132 1973 2. Авторское свидеР 764428, кл. Е 21 В /(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающеес камерой сгорания, камерой для тампонажного раствора, поршень, основной пороховой заряд и дополнительнпороховой заряд, размещенный в полти корпуса, сообщенной с полостьюскважины, и пакерующие элементы,установленные в верхней и нижнейчастях корпуса, о т л и ч а ю щ ес я тем, что, с целью повышения ндежности его опорожнения путем снижения давлений импульсного характерна тампонажный раствор, оно снабже еиентикорпус ый ос лни- рвлени опого К АВТОРСКОМУ СВИ но кожухом, подвижным относительно корпуса и образую)зим с ним против камеры сгорания наружную кольцевую полость,и втулкой-толкателем,установленной на корпусе против камеры для тампонажного раствора, при эум корпус против кожуха выполнен с верхними радиальными отверстиями, сообщающими камеру сгорания с наружной кольцевой полостью, нижними перекрытыми кожухом радиальными отверстиями, против которых камера сгорания выполнена с аккумулирующей полостью, и нагнетательными отверстиями против втулки-толкателя, установленной с возможностью открытия нагнетательных отверстий при открытии нижних ради- ЕО альных отверстий корпуса, полость которого под дополнительный пороховой заряд выполнена между пакерующими элементами.2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что допо тельный пороховой заряд устано с воэможностью срабатывания пр рожнении камеры для тампонажно раствора.1082932 пороховой заряд выполнена между пакерующими элементами,КРоме того, устройство снабженодополнительным пороховым зарядом,установленным с возможностью срабатывания при опорожнении камеры длятампонажного раствора.На фиг. 1 - 3 представлено предлагаемое устройство.устройство состоит.иэ корпуса 1О с камерой 2 сгорания и с размещенным в ней пороховым зарядом 3, Кроме того, в корпусе выполнена камера 4 для тампонажного раствора, которая перекрыта в нижней части разрывной диафрагмой 5. В камере 4 длятампонажного раствора размещен рабочий 6 и промежуточный 7 поршни. Между корпусом 1 и промежуточным порю"нем 7 находится расширительная камера 8, заполненная машинным маслом.Кроме того, устройство снабжено кожухом 9, установленным подвижно относительно корпуса 1. Кожух 9 образуетс корпусом 1 против камеры 2 сгорания наружную кольцевую полость 10,На корпусе против камеры 4 для там-.понажного раствора установлена такжевтулка-толкатель 11. Камера 2 сгорания в нижней части выполнена с аккумулирующей полостью 12. Корпус 1 против кожуха 9 выполнен с верхними радиальными отверстиями 13, сообщающими камеру 2 сгорания с наружной коль"ценой полостью 10,нижними радиальными отверстиями 14, перекрытыми кожухом 9, и нагнетательными отверстиями 15 против втулки-толкателя 22,установленной с возможностью открытия нагнетательных отверстий 15 приоткрытии нижних радиальных отверстий 14. Камера 4 для тампонажногораствора сообщена с камерой 16 перетока газов каналом 17. В корпусе 1выполнены также направляющие радиальные отверстия, в которых размещенышлипсы 18. В кольцевой проточке корпуса размещен пакерующийэлемент19, в исходном положении закрытыйсъемным кожухом 20, между внутренней торцовой поверхностью которогои буртом 21 прикладывают рабочеедавление, передаваемое через радиальный канал 22, Между кожухом 9,втулкой-толкателем 11 на корпусе 1установлен дополнительный пороховойзаряд 23.Между промежуточным поршнем 7 иразрывной диафрагмой 5 в.кольцевойвыточке на поверхности корпуса размещены шлипсы 24, пакерующий элемент25 и стакан 26. Причем шлипсы смонтированы на втулке 27 с возможностьюосевого перемещения и закреплены. накорпусе устройства пружинным замком28 и шариковым (не показано). В торцовой части втулки расположен клаИзобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частнос-ти к устройствам для цементирования скважин, например, для герметизации дефектов при ремонте обсадных колонн, при проведении подземных и капитальных ремонтов и т,д.Известно устройство для цементнрования скважин, включающее корпус с открывающимся дном и шарнирным клапаном 1 Д .1Недостатком данного устройства является длительность самопроизвольного опорожнения его от цементного раствора.наиболее близким к предлагаемому является устройство для цементирования скважин, включающее корпус с камерой сгорания, камерой для тампонажного раствора, поршень, основной пороховой заряд и дополнительный по роховой заряд, размещенный в полости корпуса, сообщенной с полостью скважины, и пакерующие элементы, установленные в верхней и нижней частях корпуса 2 .25Недостатком известного устройства является низкое качество цементирования скважин, так как оно не обеспечивает задавливания тампонажного раствора в пласт. Это происходит из за кратковременности процесса и рез" кого скачка давления, возникающего при горении заряда.Цель изобретения - повышение надежности опорожнения устройства пу тем снижения давлений импульсного характера на тампонажьый раствор.Поставленная цель достигается тем, что устройство для цементирования скважин, включающее корпус с камерой 40 сгорания, камерой для тампонажного раствора; поршень, основнойпороховой заряд и дополнительный пороховой заряд, размещенный в полости корпуса, сообщенной с полостьюскважины и пакерующие элементы, установленныеф 45 в верхней и нижней частях корпуса, набжено кожухом, подвижным относи-тельно корпуса и образующим с ним против камеры сгорания наружную кольцевую полость, и втулкой-толкателем, установленной на корпусе против камеры для тампонажного раствора, при этом корпус против кожуха выполнен с верхними радиальными отверстиями, сообщающими камеру сгорания с наруж-:,55 ной кольцевой полостьюнижними перекрытыми кожухом радиальными отверстиями, против которых камера сгорания выполнена с аккумулирующей полостью, и нагнетательными отверстия- бО ми против втулки-толкателя, установленной с возможностью открытия нагнетательных отверстий при открытии нижних радиальных отверстий корпуса, полость которого под дополнительный бпан 29 с пружинным замком, Корпус устройства соединен с кабелем 30 посредством головки 31. Между головкой и шлипсами 18 в корпусе выполнена взрывающая перегородка 32 и датчик 33 давления, Скважина обсажена обсЗдной колонной 34.Устройство работает следующим образом.Перед спуском в скважину камеру 4 устройства заполняют тампонажным 10 раствором (цементный раствор с водой) в количестве 0,2 м, а камеру 8 - машинным маслом в количестве 1,5 л. На кабеле 30 устройство с наружным диаметром 116 и внутреннйм 15 100 мм, длиной 20 м спускают в интервал цементирования скважин на глубину 1240 м.В устройстве использованы стандартные пороховые заряды марки АДС20 диаметром 40 и 140, высотой 500 мм, весом 2 и б кгСигналом, поданным с поверхности земли, воспламеняют пороховой заряд. При его горении вы- . деляются газы, которые поступают во 25 внутреннюю полость устройства. Давление газов передается на шлипсы 18, которые, выдвигаясь, входят в зацепление с обсадной колонной 34 и фиксируют устройство. Одновременно под 39 действием давления газов через радиальные каналы 22 кожух 20 снимается с пакерующего элемента 19, который, раскрываясь, перекрывает сечение скважины. Через верхние радиальные З 5 отверстия 13 давление газов передается на кожух 9 и сдвигает его, при этом открываются нижние радиальные отверстия 14 и происходит заполнение наружной кольцевой полости скважин- . 4 О ной жидкостью. Давление также передается на поршень б, который сдвигается вниз и давит на тампонажный раствор в камере 4. Поршень б, опускаясь, садится на промежуточный поршень 7 и заставляет его перемещаться 45 вниз. Это вызывает рост давления Э камере 8,приводящий в движение втулку-толкатель 11, которая своим торцом сжимает пакерующий элемент 25, а последний, расширяясь, перекрывает 50 обсадную колонну 34. одновременно с этим передается давление на шлипсы 24, которые входят в.зацепление с обсадной колонной, втулка-токлкатель 11 при этом открывает нагнетательные 55 отверстия 15. Движение втулки-толкателя происходит до срабатывания замка 28.С началом движения поршня б давление передается на диаФрагму 5, кото- бО рая при достижении предельного зна чения давления разрушается, Тампонажный раствор иэ корпуса, устройства выдавливается в скважину. Происходит процесс заполнения скважины тампонажным раствором. Пропорционально .уменьшению объема раствора внутри устройства падает давление. Снижение давления до расчетной величины служит сигналом к воспламенению дополнительного порохового заряда 23, что фиксируется, например, на шлейфовом осциллографе Н 041 У (находящемся на устье скважины) с помощью датчика 31 давления. Газы высокого давления, выделяющиеся при горении порохового заряда 23, поступают по кольцевому зазору между стенками корпуса устройства и обсадной колонны через нагнетательные отверстия 15 в камеру 4, эадавливая тампонажный раствор в пласт,При этом внутренняя полость устройства для цементирования скважин выполняет роль аккумулятора давления, который, запасая и сглаживая первичный импульс, гарантирует плавное снижение давления, позволяющее постепенно задавливать тампонажную смесь в пласт.Время окончания продавки тампонажного раствора устанавливают по понижению избыточного давления в корпусе устройства, что фиксируют, например, на осциллографе Н 041 У при помощи датчика давления. Подъем устройства осуществляют следующим образом. Сигналом, поданным с поверхности земли, взрывают перегородку, при этом давление в устройстве выравнивается с давлением в скважине, Шлипсы 18 возвращаются в транспортное положение. Устройство извлекают на поверхность, а в скважине остаются эластичная манжета 25 и шлипсы 24, зафиксированные шариковым замком на втулке 27. Центральный канал перекрыт клапаном 29, что исключает возможность вытеснения тампонажного раствора из пласта под действием пластового давления.. После окончания работ разбуривают цементный стакан и опрессовывают обсадную колонну при давлении, например, 100 кг/см на герметичность. Известные устройства,для цементирования скважин не обеспечивают воэможности задавливания тампонажного раствора в пласт, следовательно, требуются повторные обработки. С применением предлагаемого устройства проводить повторное цементирование скважин нет необходимости. Наличие в устройстве аккумулятора давления и дополнительного порохового заряда повышает качество цементирования,так как оно позволяет не только доставлять тампонажный раствор в зону изоляции скважины, но и задавливать его в пласт.1082932ггСоставитель В.НикулинРедактор Л.филь Техред А.Вабииец Корректор А.Зимокосоаказ 1730 Тираж 5 б 4 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/илиал ППП "Патег.ужгород, ул,Проектная,