устройство для разобщения межтрубного пространства скважины, оборудованной зацементированным хвостовиком

Формула изобретения

Устройство для разобщения межтрубного пространства скважины, оборудованной зацементированным хвостовиком, включающее полый корпус с посадочным седлом и плунжер-пробку с заглушкой и частью ее наружной поверхности, выполненной конической под посадочное седло корпуса, отличающееся тем, что плунжер-пробка имеет присоединительные резьбы на концах и размещена внутри корпуса, при этом корпус и плунжер-пробка выполнены на одном конце с центрирующими ребрами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и найдет применение при герметизации межтрубного пространства скважины с целью предохранения обсадной колонны от действия высокого давления и агрессивных сред.

Известно устройство для разобщения пространства скважины, содержащее ствол, уплотнительный элемент с верхним и нижним упорами, коническую втулку со шлицами и пружинами, полый отсекатель, в котором установлено диафрагменное устройство с полостью низкого давления и заполненную жидкостью полость, снизу закрытой поршнем, соединенным со стволом, отсекатель, соединенный с конической втулкой и закрытый плунжером-втулкой [1].

Известное устройство сложно по конструкции и, поскольку центральный канал закрыт поршнем, находит ограниченное применение, препятствует спуску приборов и инструментов.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для разобщения межтрубного пространства скважины, оборудованной зацементированным хвостовиком, включающее полый корпус с посадочным седлом и плунжер-пробку с заглушкой и частью ее наружной поверхности, выполненной конической под посадочное седло корпуса [2].

Данное устройство также сложно по конструкции, требует для приведения уплотнительных элементов в рабочее состояние расчетный объем эластичной полимерной композиции.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для разобщения межтрубного пространства скважины, оборудованной зацементированным хвостовиком, включающее полый корпус с посадочным седлом и плунжер-пробку с заглушкой и частью ее наружной поверхности, выполненнoй конической под посадочное седло корпуса, согласно изобретению плунжер-пробка имеет присоединительные резьбы на концах и размещена внутри корпуса, при этом корпус и плунжер-пробка выполнены на одном конце с центрирующими ребрами.

Hа фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого устройства, в частичном продольном разрезе; на фиг. 2 - вид А по фиг. 1, где видны центрирующие ребра корпуса и плунжера-пробки и зазоры между ними; на фиг. 3 - процесс обработки продуктивных пластов импульсно-имплозивным методом - созданием глубокой депрессии на обрабатываемый пласт.

Устройство для разобщения межтрубного пространства скважины содержит полый корпус 1 (см. фиг. 1) с посадочным седлом 2, присоединительной резьбой 3 и центрирующими ребрами 4, выполненными на его верхнем конце. Корпус снабжен плунжером-пробкой 5, размещенным в нем, с присоединительными резьбами 6 и 7 на концах и конической поверхностью 8, выполненной под седло 2 корпуса 1, центрирующими ребрами 9.

Уплотнительные элементы 10 плунжера с помощью колец 11 и упора 12 поджаты к кольцевому уступу плунжера 5. При создании глубокой депрессии на обрабатываемый пласт к нижней резьбовой нарезке 7 плунжера завинчивают заглушку 13 (см. фиг. 3), образуя таким образом "плунжер-пробку".

Работа устройства заключается в следующем.

Корпус 1 перед спуском в скважину освобождают от плунжера-пробки 5 и завинчивают его к верхнему концу хвостовика 14 (см. фиг. 3) и цементируют вместе с ним. Установка хвостовика цементированием связана с необходимостью герметизации эксплуатационных колонн, отключением верхних и промежуточных заводненных пластов, восстановлением малодебитных и бездействующих скважин зарезкой вторых стволов. Годовой объем таких работ в настоящее время только в АО "Татнефть" составляет 120-150 скважин и имеет тенденцию к интенсивному увеличению.

После ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента) насосно-компрессорные трубы (НКТ), на которых спускают хвостовик 14, отсоединяют автоотцепом (не показан) и поднимают на поверхность. Далее продуктивный пласт вскрывают одним из известных способов.

При необходимости в зависимости от вида работ в скважине плунжер 5 оснащают заглушкой 13, после чего его на колонне НКТ 15, снабдив последнюю обратным клапаном 16 и сбивным клапаном 17, спускают в скважину, а устье скважины герметизируют сальниковым уплотнением 18. При достижении плунжером корпуса 1 он своей конической поверхностью 8 садится на седло 2 корпуса, тем самым разобщая внутритрубное пространство 19 хвостовика от межтрубного пространства 20 скважины. Последняя готова для проведения различных технологических операций, при которых стенки скважины уже защищены от действия высокого давления, благодаря чему устройство позволяет:

- провести обработку призабойной зоны (ОПЗ) продуктивных пластов добывающих и нагнетательных скважин импульсивно-депрессионным способом путем создания многократного воздействия на пласт;

- выполнить ОПЗ и водоизоляционные работы с применением различных химических реагентов под давлением без использования извлекаемых пакеров традиционным способом;

- защитить эксплуатационную колонну нагнетательных скважин от высоких давлений нагнетания;

- установить газовый якорь - зонд над корпусом устройства, при этом плунжер будет играть роль нижних уплотнительных манжет. Надежная герметичность плунжер-корпуса обеспечивает безотказный период работы погружных насосов в процессе эксплуатации скважин.

Обработку ПЗП продуктивных пластов импульсивно-депрессионным способом с применением предлагаемого устройства осуществляют следующим образом.

Спускают плунжер-пробку с заглушкой 13 на колонне НКТ 15, снабдив их обратным и сбивным клапанами 16 и 17 соответственно, до посадки плунжера своей конической поверхностью 8 на седло 2 корпуса 1, зацементированного вместе с хвостовиком 14 заранее. При этом обратный клапан 16 служит для снижения уровня скважинной жидкости и участия в создании необходимой депрессии на пласт. После посадки плунжера 5 на седло 2 корпуса инструмент разгружают с целью выталкивания плунжера из корпуса скважинным избыточным давлением. Затем снижают уровень жидкости в скважине до необходимой величины с помощью компрессора (свабированием), после чего устье разгерметизируют и плунжер 5 путем натяжения освобождают от корпуса 1, поднимая примерно на 1 м. Резкое увеличение нагрузки на крюке свидетельствует о выходе плунжера из корпуса. При этом под плунжером создается разряжение - глубокая депрессия, приводящее к интенсивной очистке призабойной зоны пласта.

Этот процесс далее повторяют 3-4 раза. При этом создаваемая депрессия в скважине манипулированием плунжера согласовывается с заказчиком (НГДУ). Исходя из этого определяют количество и глубину установки обратных клапанов 16. Причем, как показывает практика, депрессия на пласт не должна быть более 15,0 МПа для эксплуатационной колонны диаметром 168 мм, 20 МПа - для эксплуатационной колонны диаметром 146 мм. Кроме того, при разобщенности непроницаемым пропластком осваиваемого или обрабатываемого пласта и находящегося сверху или снизу от него невскрываемого перфорацией водоносного или обводнившегося пласта, перепад давления на 1 м высоты цементного кольца должен быть не более 20 кгс/см. По окончании работы по созданию глубокой депрессии на пласт сбивной клапан 17 разрушают, что предотвращает излив скважинной жидкости при подъеме инструмента, и колонну НКТ 15 с плунжером поднимают на поверхность. После промывки забоя скважины путем создания циркуляции жидкости, скважину сдают в эксплуатацию.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.

Его применение исключает использование дорогостоящих разобщающих устройств, упрощает проведение различных технологических операций (ОПЗ, цементирование, изоляционные работы и т. д. ), при этом расширяется область его применения, например создание импульсно-депрессионного эффекта.

Источники информации

1. RU 2057896 C1, 10.04.1996.

2. SU 983255 A, 23.12.1982.