Устройство для изоляции пластов

СОЮЗ СОВЕ ТГКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Я 1,0488 5 Е 21 ЮЕ ПАТЕНТНССРСР) ОСУДАР СТВ ЕДОМСТВО ОГПАТЕНТ ения ;Не(21) 4870547/03(56) Ашрафьян М.О, Технология разобдпластов в осложненных условиях. - Мдра, 1989, с. 11-14,Авторское свидетельство СССРМ 1550091, кл. Е 21 В 33/12, 1977. ОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛ(57) Областьприменения, при разобщении и изоляции пластов в скважинах. Обеспечивает повышение качества изоляции пластов за счет возможности использования устройства в составе обсадной колонны, принудительной подачи тампонажного материала в заколонное пространство скважины и его приготовление в забойных условиях, Сущность изобретения, устройство содержит полый корпус с радиальными каналами, В Изобретение относится к способу разобщения и изоляции пластов и техническим средствам, предназначенным для нефтегазоизвлечения из скважины или нагнетания флюида в скважину, Изобретение может найти применение и при формировании в породах техногенных образований, регулирующих и ускоряющих течение основных технологических процессов, например, при выщелачивании рудных тел.Целью изобретения является повышение качества изоляции пластов за счет возможности использования устройства в нижней его части - тонкостенный деформируемый участок. Он выполнен с возможностью деформации в поперечные гофры от осевой нагрузки. Внутри корпуса помещен контейнер. Он помещен против тон костенного участка, Контейнер выполнен с фиксатором относительно корпуса, Между корпусом и контейнером помещена оправка. Оправка, контейнер и корпус образуют верхнюю и нижнюю рабочие полости, Они сообщены с внешним пространством. Контейнервыполнен в виде гидроцилиндра, двух поршней с хвостовиками и кольцевой перегородки, Эта перегородка выполнена между поршнями и их хвостовиками верхнюю и нижнюю поршневые полости. Поршни установлены телескопически друг относительно друга, Обеспечено из встречное перемещение, Рабочие и межпоршневые полости заполнены компонентами тампонажного материала, Надпоршневые полости гидравлически связаны с внешним пространством. Подпоршневые полости связаны между собой. 5 ил,составе обсадной колонны, принудительной подачи тампонажного материала в заколенное пространство скважины и ее приготовления в забойных условиях,На фиг. 1 приведена общая схема устройства в транспортном положении, в процессе опускания обсадной колонны в скважину. на фиг, 2 - то же, в рабочем положении. в процессе установки и монтажа обсадной колонны в скважине и в процессе разобщения и изоляции несовместных пластов; на фиг. 3 - конструктиг нос исп. л нение функциональных блоков Ус 1 ргйствв впроцессе разобщения и изоляции несовместимых пластов; на фиг. 4 - конструктивное исполнение узла подачи гидростатического давления скважин на исполнительный механизм смешивания и вытеснения компонентов тампонажных растворов в заклонное пространство; на фиг, 5 - конструктивное исполнение узла фиксации блока,Устройство включает полый корпус 1 с радиальными каналами 2 и тонкостенным деформируемым участком 3 в нижней части. Он выполнен с возможностью деформации в поперечные гофры от осевой нагрузки. Внутри корпуса 1 против тонкостенного деформирующего участка 3 помещен извлекаемый контейнер 4, Он выполнен с фиксатором 5 относительно корпуса. Между корпусом и контейнером помещена оправка 6. Оправка 6, контейнер 4 и корпус 1 образуют над деформируемым участком 3 и непосредственно с ним верхнюю рабочую полость 7 и нижнюю рабочую полость 8. Эти полости сообщены с внешним пространством. Контейнер 4 выполнен в виде гидроцилиндра 9, помещенных в нем двух поршней 10 с хвостовиками 11 и кольцевой перегородкой 12 между поршнями 10. Кольцевая перегородка 12 образует с поршнями 10 и их хвостовиками 11 верхнюю 13 и нижнюю 14 межпоршневые полости. Поршни 10 установлены телескопически друг относительно друга с возможностью встречного перемещения, Верхние 7 и нижние 8 рабочие полости, а также верхняя 13 и нижняя 14 межпоршневые полости заполнены компонентами тампонажного материала. Надпоршневые полости 15 и 16 связаны с внешним пространством. Межпоршневые полости 13 и 14 связаны между собой,Кроме того, корпус 1 содержит дополнительные тонкостенные деформирующие участки 17 и размещенные против их извлекаемые контейнеры 18,Межпоршневые полости 13, 14 сообщаются между собой каналами 19, Надпоршневые полости 15, 16 сообщаются с внешним пространством управляемого золотника 20,Фиксаторы 5 выполнены в виде полых подпружиненных штифтов, Подлые штифты совместно с радиальными каналами 2 служат для подачи компонентов тампонажного материала во внешнее пространство (за корпус, обсадную колонну) в компонентах тампонажных растворах, химическим ингредиентам.Ко второй группе фиксаторов относятся температура породы. ее теплопроводность, количество содержащей в породе воды, размеры и формы поверхности фильтрационных каналов,В натуральных условиях действие указанных факторов может проявляться с рэз 5 личной интенсивностью для компонентовтампонажных растворов,В качестве тампонажных растворов-реагентов для разобщения пластов, а такжедля формирования в породах техногенных10 образований в процессе монтажа обсаднойколонны, предпочтительно использоватьполимерные материалы, например, полимерные смолы и отвердители, аэрированные растворы, например, пеностекло,15 Для примера предполагается, что верхняя и нижняя рабочие полости 7 и 8устройства заполнены жидким стеклом, амежпоршневые полости 13 и 14 пенообразователем с углеродсодержащим вещест 20 вом. При этом массовое соотношениежидкого стекла и пенообразователя, в зависимости и с учетом внешних факторов, может ва рьи роваться в и ределах 50:1 - 1000:1.А количество устройств, встраиваемых в об 25 садную колонну, выбирается минимальнымс учетом литологии скважин. Например, отказаться от заполнения тампонажными растворами заколонного пространства научастка горных массивов, сложенных не 30 проницаемыми пластами. При их значительной протяженности - формировать мосты -перемычки. Указанное позволит сократитьрасход тампонажных растворов,При установке и монтаже обсадной35 колонны со встроенными в нее предлагаемыми устройствами необходимо учитывать,также, следующее,При упоре низа обсадной колонны о забой или стенки скважины, тонкостенные40 деформирующие участки 3 будут воспринимать осевую нагрузку от массы вышележащей колонны, Величина осевой нагрузки наотдельные оболочки встроенных блоков будет возрастать с глубинной скважины, Под45 воздействием осевых нагрузок из тонкостенных деформируемых участков 3 будутформироваться гофры, Последние прижимаясь к стенкаМ скважины будут центрировать обсадную колонну в скважине,50 Учитывая вышеизложенное. можно,встраивая в обсадную колонну блоки с участками 3 одинаковой жесткости, и центрировать обсадную колонну в скважинепоследовательно - "снизу" "вверх",Можно, варьируя жесткостью участков 3центрировать обсадную колонну в скважинеодновременно, или в иной последовательности, Например, добиться центрирования обсадной колонны в последовательности"сверху-вниз",Призтом,гофрывышераспо- фобными свойствами и является превосложенных участков будут скользить и пере- ходным материалом для созданйя водомещаться по стенкам скважин, очищать их непроницаемых зон - перемычек междуот фильтрационной корки, и обеспечить, та- несовместимыми пластами.ким образом, последующий плотный кон После-полного вдвижения поршня в цитакт тампонажного раствора (камня) с линдр до полного смыкания их торцов (см,горными породами и обсадной колонной. фиг. 3), полная осевая нагрузка будет воспПосле опускания обсадной колонны риниматься участком 3(вышележащим),вместе с встроенными в нее участками 3 и Одновременно, с вдвижением оправки17 устройства в скважину, и при опоре низа 10 вцилиндр контейнер 4 будет перемещатьсяобсадной колонны о забой или стенки сква- относительно корпуса,жины, процесс разобщения и изоляции пла- После полного вдвижения оправки в цистов будет протекать в автоматическом линдр и достижения контеййером 4 крайнережиме, по мере снижения веса на крюке нижнего положения, произойдетперемещеспуско-подъемного механизма, применяе ние золотника 20, при котором гидростатимого при монтаже оборудования в последо- ческое скважинное давление подается навательности. дифференциальные поршни 10. (см, фиг,. 3),Предположим, что жесткость всех де- Под действием гидростатического давформируемых участков, встроенных в об- ления нэ поршнях 10 создаются осевыеусисадную колонну; по величине одна и та же; 20 лия,Тогда, по мере снижения веса на крюкеОсевые усилия перемещают поршни наспуско-подъемного механизма, участок 17 . встречудруг-другу,происходитсмешивание(самый нижний), воспринимая осевую на- компонентов тампонажных растворов и вгрузку от массы вышерасположенной ко- межпоршневых полостях 13 и 14 создаетсялонны, и кэк более нагруженный, будет 25 избыточноедавление.испытывать сжимающие нагрузки, Поддей- При движении , поршней навстречуствием таких нагрузок, участок 17 деформи- друг-другу будет происходить смешениеруется, уменьшаются его линейные компонентов, протекание окислительноразмеры, что приведет к вдвижению оправ- восстановительной реакции, а получаемоеки 6 в цилиндр. при этом пеностекло вытесняется избыточПри вдвикении оправки углеродсодер ным давлением в заколонное пространствожащее вещество поступает(впрыскивается) по каналам 2, В то же время, участок 3 (выв нижнюю рабочую полость 8, что вызовет шерасположейный), воспринимая массыизбыточное давление в ней. вышележащей колонны, будет подвергатьсяСжимающие нагрузки и избыточное деформации, с последующим протеканиемдавление в полости 8 вызовут формирова процессов получения порцийтампонажногоние из участка 17 нескольких гофр (по числу изолирующего материала - пеностекла и запоясков - ребер жесткости), которые прижи- полнения им заколонного пространства,маясь к стенкам скважины будут центриро- При перемещении поршня 10 в крайнеевать обсадную колонну и разделять нижнее положение, его клинообразныйнесовместимые пласты металлическими пе элемент, воздействуя на фиксатор 5, переремычками, местит его в радиальной плоскости, освоПоступление углеродсодержащего ве- бождая таким образом контейнеры отществэ в полость 8 (заполненную жидким механической связи с корпусом (обсаднойстеклом) и далее в заколонное пространст- колонны),во, вызовет окислительно-восстановитель Контейнеры удерживаются во внутную реакцию, где окислителем является ренней полостиобсадной колонныприродный ингредиент жидкого стекла, э цилиндрическими перемычками-штифтамивосстановителем углеродсодержащее ве- тампонажных растворов, образуемых в кащество - пенообразователь, нэлах,Получаемое при этом пеностекло, кото Таким образом, обеспечивается авторое представляет собой материал с равно- номное "срабатывание" всех встроенных эмерно распределенными в пластичной обсаднуюколоннутехнологических блоков,массе замкнутыми ячейками, заполненные обеспечивающих разобщение и изоляциюгазом, под действием обычного давления, несовместимых пластов, освобождение отбудут заполнять заколонное пространство 55 механической связи контейнеров с обсадвыше металлических перемычек, вытесняя ной колонной,скважинную жидкость, После проведения всех операций поПеностекло обладает высокими показа- разобщению и изоляции пластов, контейнетелями механической прочности и гидро- ры извлекаются из внутренней полости обсадной колонны, например, через посредство овершота на канате, для чего контейнер может быть снабжен ловильной шейкой,После осмотра, профилактики и снаряжения, контейнеры могут быть готовы к поворотному применению,Формула изобретения 1. Устройство для изоляции пластов, включающее полый корпус с радиальными каналами и тонкостенным деформируе.мым участком в нижней части, выполненным с возможностью деформации в поперечные гофры от осевой нагрузки, извлекаемый контейнер, помещенный внутри корпуса против тонкостенного участка и выполненный с фиксатором относительно корпуса, и оправку, помещенную между корпусом и контейнером, о т л и ч а ю щ е е. с я тем, что, с целью повышения качества изоляции пластов за счет возможности использования устройства в составе обсадной , колонны. принудительной подачи тампонажного материала в заколонное пространство скважины и его приготовления в забойных условиях, оправка, контейнер и корпус образуют над его деформируемым . участком и непосредственно с ним соответственно верхнюю и нижнюю рабочие 5 полости, сообщенные с внешним пространством, а контейнер выполнен в виде гидро- цилиндра, помещенных в нем поршней с хвостовиками и кольцевой перегородки между поршнями, образующий с поршнями 10 и их хвостовиками верхнюю и нижнююмежпоршневые полости, при этом поршни установлены телескопически друг отно- .сительно друга с возможностьюих встречного перемещения, верхнее и нижнее 15 рабочие и межпоршневые полости заполнены компонентами тампонажного материала, надпоршневые полости гидравлически связаны с внешним пространством,.э межпоршневые полости - между собой.20 2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества изоляции несовместимых пластов, корпус содержит дополнительные тонкостенные деформирующие участки и размещенные 25 против них извлекаемые контейнеры.1810488 Составитель В,ГришановТехред М,Моргентал Редактор Т,Иванова ктор А,Моты акаэВН твенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/54