[1]Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения пластов в скважине, преимущественно для цементирования обсадных колонн в условиях низких градиентов гидроразрыва пластов и наличия в скважине зон, склонных к поглощениям, а также для предупреждения нефтегазопроявлений и межпластовых перетоков.
[2]Известно устройство для разобщения пластов в скважине (а.с. №1027368, МПК Е21В 33/14, опубл. 07.07.1983, бюл. №25), включающее корпус с осевым каналом и кожух, образующие между собой кольцевую полость, выполненные с радиальными отверстиями золотник и втулку, установленные в кольцевой полости, и пакер с размещенным в кольцевой полости нажимным поршнем, камера над которым сообщена с осевым каналом корпуса, причем золотник выполнен со сквозными осевыми каналами и установлен под втулкой в кольцевой полости между радиальными отверстиями корпуса и кожуха.
[3]Известно также устройство для разобщения пластов в скважине (а.с. №1758207, МПК Е21В 33/12, опубл. 30.08.1992, бюл. №32), включающее ствол с осевым каналом и радиальными отверстиями, кожух, размещенный концентрично стволу и образующий с ним кольцевую полость, установленные на стволе упор, уплотнительную манжету и разжимной конус с конической торцовой поверхностью в нижней части, расположенной в кольцевой полости между стволом и кожухом. Кроме того, устройство снабжено разрезной обечайкой и дополнительной уплотнительной манжетой, расположенной в кольцевой полости под разжимным конусом, выполненной из материала, жесткость которого больше жесткости материала основной уплотнительной манжеты и сопряженной с последней по конической поверхности с углом конуса меньшим, чем угол торцовой поверхности разжимного конуса, причем разрезная обечайка выполнена из того же материала, что и разжимной конус.
[4]Общими недостатками этих устройств являются:
[5]- сложность конструкции;
[6]- зависимость от избыточного давления в обсадной колонне, которое в случае его превышения в процессе продавки может спровоцировать перекрытие данными устройствами затрубного пространства, что приведет к повышению давления на стенки скважины, вследствие чего могут произойти гидроразрыв нижерасположенных пластов и потеря цементного раствора, ведущая к его недоподъему до устья скважины.
[7]Известно устройство для манжетного цементирования (патент RU №51393, МПК 7 Е21В 33/13, 33/12, опубл. 10.02.2006, бюл. №4), содержащее уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жестко выполненными лепестками, и запорные элементы с целью турбулизации потока лепестки упора выполнены наклонно относительно центральной оси упора, а уплотнительная манжета установлена в упоре свободно с возможностью осевого перемещения вверх в процессе цементирования, причем упор с лепестками выполнен литым, также устройство снабжено ограничительным кольцом от осевого перемещения уплотнительной манжеты вверх.
[8]Недостатками данного устройства являются:
[9]- слабая фиксация манжеты в упоре за счет свободного ее расположения;
[10]- малая площадь прилегания уплотнительной манжеты к породе.
[11]Также известно устройство для разобщения пластов в скважине (патент RU №2164288, МПК 7 Е21В 33/13, 33/12, опубл. 20.03.2001, бюл. №8), включающее уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жесткими лепестками и хвостовиком, снабженным перегородками, на которых размещены скребки для стирания глинистой корки со стенок скважины и получения турбулентного движения тампонажного раствора.
[12]Это устройство наиболее близко по технической сущности к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа.
[13]Недостатком известного устройства является неплотное прилегание к стенкам необсаженной скважины, что может вызвать смешение бурового и цементного растворов вследствие утечки раствора и снизить прочность цементной крепи и качество его цементирования, снижая в целом надежность разобщения пластов.
[14]Технической задачей настоящего изобретения является создание надежного и герметичного устройства для разобщения пластов в скважине при цементировании обсадных колонн в условиях низких градиентов гидроразрыва пластов и наличия в скважине зон, склонных к поглощениям бурового и тампонажного растворов.
[15]Техническая задача решается путем использования манжетного разобщителя пластов, включающего спускаемый в скважину на обсадной колонне и закрепляемый на ней стопорными элементами корпус с установленной в нем уплотнительной манжетой с верхним концом, выполненным в виде воронки.
[16]Новым является то, что корпус выполнен в виде центратора обсадной колонны, верхняя цилиндрическая часть которого выполнена удлиненной с внутренней кольцевой проточкой, в которой установлена и закреплена стопорными элементами хвостовая часть манжеты, выполненная в виде цилиндра, при этом промежуток между верхней и нижней частями манжеты выполнен гофрированным в продольном направлении с условным наружным диаметром меньшим, чем диаметр ствола скважины, а в рабочем положении его диаметр больше или равен диаметру ствола скважины.
[17]Новым является то, что условный диаметр воронки манжеты не превышает условный диаметр центратора по его центрирующим ребрам.
[18]Новым является то, что в качестве материала манжеты выбран набухающий в жидкости эластомер, при этом в качестве набухающего эластомера выбран водонабухающий полимер или нефтенабухающий каучук.
[19]Новым является то, что в качестве стопорных элементов выбраны клин или болт.
[20]На фиг. 1 изображен корпус манжетного разобщителя пластов с манжетой в сборе с частичным продольным разрезом.
[21]На фиг. 2 изображено сечение манжеты по А-А (фиг. 1).
[22]На фиг. 3 представлен общий вид манжетного разобщителя в рабочем положении, спущенного в зону разобщения пластов, после окончания процесса цементирования с частичным продольным разрезом.
[23]На фиг. 4 изображено сечение корпуса разобщителя с манжетой по Б-Б (фиг. 3).
[24]Манжетный разобщитель пластов включает корпус 1 (фиг. 1), спускаемый на обсадной колонне труб 2 (фиг. 3) и закрепляемый к ней стопорными элементами 3 (фиг. 1). В корпусе 1 установлена уплотнительная манжета 4, изготовленная из набухающего в жидкости эластомера с верхним концом, выполненным в виде воронки 5, и хвостовой частью, выполненной в виде цилиндра 6. Корпус 1 выполнен в виде центратора с центрирующими ребрами 7, в верхней цилиндрической части 8 которого во внутренней ее стенке выполнена кольцевая проточка 9 для установки хвостовой части манжеты 4. Промежуток между верхней и нижней частями манжеты 4 выполнен гофрированным в продольном направлении с выступами 10 и впадинами 11 (фиг. 2).
[25]Манжетный разобщитель пластов работает следующим образом.
[26]По согласованию с геологической и технологической службами бурового предприятия уточняют место установки устройства. Перед спуском в скважину на трубе 2 (фиг. 3) обсадной колонны с помощью болтов 12 (фиг. 3) закрепляют корпус 1 (фиг. 1). Во внутреннюю кольцевую проточку 9 части центратора вводят цилиндр 6 хвостовой части манжеты 4 и плотно фиксируют к поверхности трубы 2 (фиг. 3) с помощью стопорных элементов 3 (фиг. 1). Выше и ниже разобщителя на расстоянии 0,5-1 м устанавливают центраторы-турбулизаторы потока, выполняющие защитную роль за счет центрирования трубы 2 (фиг. 3) на данном участке относительно необсаженных стенок ствола скважины, тем самым предохраняя манжету 4 разобщителя от возможного разрушения в процессе спуска в скважину.
[27]В собранном виде устройство спускают в скважину на колонне труб 2 (фиг. 3) до места установки. В процессе спуска обсадной колонны восходящий поток промывочной жидкости прижимает воронку 5 (фиг. 1) и гофрированную часть манжеты 4 разобщителя к поверхности обсадной трубы 2 (фиг. 3).
[28]Далее с помощью цементировочных агрегатов расчетный объем цементного раствора закачивают в заколонное пространство скважины. После заполнения заколонного пространства тампонажным раствором и остановки процесса цементирования под действием гидростатического давления столба цементного раствора гофрированная часть манжеты 4 (фиг. 1) с выступами 10 и впадинами 11 (фиг. 2) расширяется в радиальном направлении, плотно прижимаясь к стенкам скважины 13 (см. фиг. 3 и 4). Цементный раствор, проникая в образовавшееся пространство 14 между расправленной манжетой 4 (фиг. 1) и трубой 2 (фиг. 3), продавливает остатки бурового раствора через технологические отверстия (не показаны), расположенные в нижней части манжеты 4 (фиг. 1), под разобщитель. За счет разности плотностей двух жидкостей цементный раствор закупоривает технологические отверстия, в результате чего цементный раствор заполняет пространство 14 (фиг. 3). Манжета 4 (фиг. 1), полностью расправляясь, прижимается к стенкам ствола скважины. Таким образом, значительно снижается воздействие гидростатического столба цементного раствора на нижнюю часть цементного столба под разобщителем.
[29]Преимущества предложения:
[30]- конструкция манжетного разобщителя пластов позволяет повысить надежность разобщения пластов;
[31]- герметизация разобщаемого интервала предотвращает прорыв вод по суффозионным каналам.
