Устройство для ликвидации локальных дефектов в цементном кольце обсадной колонны
Полезная модель относится к области геофизических исследований скважин и предназначена для контроля за цементированием обсаженных скважин и вскрытия колонн для ремонтных работ с целью изоляции вскрытых дефектов. Решаемая задача заключается в повышении надежности изоляции локальных дефектов в заколонном пространстве, увеличении безаварийного периода времени работы скважины и снижении себестоимости ремонтных работ. Поставленная задача достигается тем, что устройство для ликвидации локальных дефектов в цементном кольце обсадной колонны, содержащее модуль вскрытия обсадной колонны, включающий корпус, спускаемый в скважину на каротажном кабеле, вращатель, индикатор дефекта изоляции обсадной колонны, выдвижное сверло с приводом, выдвигающийся прижимной рычаг, емкость с тампонирующей жидкостью, соединенная каналом с полостью, которая изолируется от внутреннего пространства обсадной колонны герметизирующим башмаком во время прижатия модуля к стенке скважины, дополнительно снабжено модулем перекрытия высверленного отверстия в обсадной колонне, выполненным в виде раздвигаемого взрывом пакера, в исходном состоянии образующего герметичную полость цилиндрической формы со стенками из эластичного материала, с крышкой и дном, внутри которой помещен фугасный заряд небольшой мощности, порядка Юг в тротиловом эквиваленте, снабженный поджигающим электродом, к которому подведена одна из токоведущих жил каротажного кабеля.
Полезная модель относится к области геофизических исследований скважин и предназначена для контроля за цементированием обсаженных скважин и вскрытия колонн для ремонтных работ с целью изоляции вскрытых дефектов.
Известна желонка цементировочная, содержащая корпус с окнами, головку для ввода бронированного кабеля, закупоривающий материал, заглушку и взрывное устройство, отличающаяся тем, что дополнительно содержит наконечник, соединенный с корпусом посредством резьбы, наконечник имеет центральное сквозное отверстие, перекрываемое разрушаемым под действием взрыва стеклянным диском, на определенном расстоянии от которого установлен взрывной патрон, закрепленный относительно продольной оси желонки, посредством крепежного устройства в виде крестовины, которая одновременно является токопроводящей частью электровзрывной цепи, причем технологическое отверстие под заглушку расположено в нижней боковой части корпуса, кроме того, желонка имеет защитный кожух (Пат. РФ 
2477782, приоритет 20.04.2011 г. опубл. 27.10.2012 г.).
При срабатывании взрывного патрона энергия расширяющихся газов, выбивая деревянную пробку, одновременно выбрасывает порцию цементного раствора через боковое технологическое и центральное сквозное отверстие. Цементный раствор за счет большей плотности (скважинная жидкость 1,17-1,20 г/см3) вытекает через центральный сквозной канал наконечника и боковое отверстие.
Изобретение обеспечивает повышение эффективности проводимых работ по созданию цементного разобщающего моста, который позволяет вести различные скважинные операции.
Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не предназначено для ликвидации локальных дефектов в заколонном пространстве, так как его цель заключается в создании сплошной цементной пробки-моста, отсекающего одну часть колонны от другой.
Известно устройство для локального вскрытия обсадной колонны в месте дефекта и закачки в полость дефекта цементного состава (Авт. Свид. 1506078, приоритет 27.07.1987 г., опубл. 07.09.1989 г.). Устройство для вскрытия обсадной колонны содержит цилиндрический корпус с размещенным в нем выдвижным сверлом с приводом и тампонирующим узлом, пульт управления. Корпус выполнен в виде емкости с тампонирующей жидкостью, сообщенной с источником давления и каналом для сообщения ее с каналом выхода сверла. Последний выполнен с управляемым клапаном. Устройство имеет индикатор дефекта изоляции обсадной колонны, выполненный с углом раскрытости в горизонтальной плоскости не более 30 град. Индикатор выполнен в виде датчика шумового акустического поля. Наличие дефекта в затрубье подтверждается наличием аномалии на записи интенсивности. При этом повторно вращают корпус до того момента, пока регистрируемая запись не достигнет максимальных значений, соответствующих записи первого контрольного замера. В этот момент вращение корпуса останавливают, что соответствует положению индикатора напротив дефекта изоляции и закачивают тампонирующую жидкость в просверленный канал в обсадной колонне.
Недостатком конструкции известного устройства является низкая надежность изоляции локальных дефектов в заколонном пространстве, которая осуществляется с помощью закачки тампонирующей жидкости через высверленное отверстие в обсадной колонне со стороны ее внутренней полости. Тампонирующая жидкость, образуя «цементную пробку», обладает слабой адгезией с металлом колонны, которая с течением времени еще более ослабевает из-за постоянных переменных гидродинамических нагрузок поверхности колонны (опрессовка, спуско-подъемные операции и т.д.). «Цементная пробка» внутри высверленного отверстия начинает пропускать скважинную жидкость в заколонное пространство, нарушая изоляцию.
Задача предлагаемой полезной модели, заключается в повышении надежности изоляции локальных дефектов в заколонном пространстве, увеличении безаварийного периода времени работы скважины и снижении себестоимости ремонтных работ.
Поставленная задача решается тем, что устройство для ликвидации локальных дефектов в цементном кольце обсадной колонны, содержащее модуль вскрытия обсадной колонны, включающий корпус, спускаемый в скважину на каротажном кабеле, вращатель, индикатор дефекта изоляции обсадной колонны, выдвижное сверло с приводом, выдвигающийся прижимной рычаг, емкость с тампонирующей жидкостью, соединенная каналом с полостью, которая изолируется от внутреннего пространства обсадной колонны герметизирующим башмаком во время прижатия модуля к стенке скважины, в отличие от известного, дополнительно снабжено модулем перекрытия высверленного отверстия в обсадной колонне, выполненным в виде раздвигаемого взрывом пакера, в исходном состоянии образующего герметичную полость цилиндрической формы со стенками из эластичного материала, с крышкой и дном, внутри которой помещен фугасный заряд небольшой мощности, порядка Юг в тротиловом эквиваленте, снабженный поджигающим электродом, к которому подведена одна из токоведущих жил каротажного кабеля, при этом крышка и дно цилиндра изготовлены с расчетом их отделения от стенок цилиндра в момент взрыва фугасного заряда, а корпус пакера изготовлен с ослабленным сечением в месте присоединения его к корпусу модуля вскрытия обсадной колонны. Кроме того, токоведущая жила в месте ввода в герметичную полость снабжена герметичным электровводом.
На фигуре 1 дана принципиальная схема устройства для ликвидации локальных дефектов в цементном кольце обсадной колонны.
На фигуре 2 разрез по А-А.
Заявляемое устройство содержит модуль вскрытия обсадной колонны, включающий корпус 1, спускаемый в скважину на каротажном кабеле 2, вращатель 3, индикатор 4 дефекта изоляции обсадной колонны 5, привод 6 выдвижного сверла, действующий через карданный вал 7 на выдвижное сверло 8 и выдвигающийся прижимной рычаг 9 (привод, пульт управления механизмом прижатия устройства и подачи сверла общеизвестны и на фигуре не показаны). В нижней части модуля размещен тампонирующий узел (емкость 10 с тампонирующей жидкостью), соединенный каналом К с полостью А, которая изолируется от внутреннего пространства обсадной колонны герметизирующим башмаком 11 во время прижатия модуля к стенке скважины. В цилиндрической части емкости 10 размещен поршень 12, на который воздействуют давлением, создаваемым гидросистемой модуля или давлением с поверхности. В модуле предусмотрен датчик 13 давления и расхода тампонирующей жидкости. В канале К установлен управляемый клапан 14.
К корпусу 1 модуля вскрытия дефектов изоляции обсадной колонны, ниже емкости 10, подвешен модуль перекрытия высверленного отверстия в обсадной колонне в виде пакера 15 со стенками из эластичного материала, образующего в исходном состоянии герметичную полость 16 с крышкой 17 и дном 18 в виде цилиндра, внутри которого помещен фугасный заряд 19 небольшой мощности, порядка 10 г в тротиловом эквиваленте, снабженный поджигающим электродом 20, к которому подведена одна из токоведущих жил каротажного кабеля 2. При этом крышка 17 и дно цилиндра 18 изготовлены с расчетом их отделения от стенок пакера 15 или разрушения в момент взрыва фугасного заряда 19, а цилиндр пакера изготовлен также с возможностью отделения от стенок емкости с тампонирующей жидкостью, например, с ослабленным сечением 21, для среза в момент взрыва фугасного заряда. Кроме того, токоведущая жила в месте ввода в герметичную полость 16 снабжена герметичным электровводом 22.
Корпус 1 с пакером 15 опускают в обсадную колонну 23, изолированную цементным кольцом 24 от породы 25. Полость Б образована в результате дефекта цементирования и заполняется тампонирующей жидкостью из емкости 10 тампонирующего узла через отверстие 26 выхода сверла 8 и перекрывается стенками пакера 15.
Устройство работает следующим образом.
Связка модулей протягивается вверх с нижней точки исследуемого интервала, при этом вращатель 3 вращает корпус 1, а индикатором 4 контролируется состояние цементного кольца за обсадной колонной. При обнаружении заколонного дефекта, вращатель выключается и устройство останавливается. Включается привод 6, приводящий прижимной механизм, который посредством рычага 9 осуществляет прижатие устройства к стенке скважины. В момент прижатия полость А изолируется от внутреннего пространства обсадной колонны герметизирующим башмаком 11. Одновременно привод вращает через карданный вал 7 сверло 8 и создает ему осевую подачу для высверливания отверстия 26 в обсадной трубе и сообщения полости А с полостью Б - дефекта в цементном кольце. После того, как в обсадной трубе высверлено отверстие, создают давление под поршнем 12, в результате чего тампонирующая жидкость из емкости 10 поступает в полость А через отверстие 26 в обсадной трубе и заполняет полость Б дефекта, о чем судят по положению датчика давления 13.
После заполнения полости Б тампонирующей жидкостью, прижимной рычаг 9 отжимается при помощи привода 6 устройство перемещают вверх с таким расчетом, чтобы пакер 15 разместился напротив высверленного отверстии 26. Затем прижимной рычаг 9 выдвигается, чтобы обеспечить жесткую фиксацию корпуса 1 устройства в обсадной колонне. Затем по токоведущей жиле каротажного кабеля 2 подается электрический импульс на поджигающий электрод 20, воспламеняющий фугасный заряд 19, находящийся внутри герметичной полости 16 пакера 15, который взрываясь, ударной волной развальцовывает (отделяет крышку 17 и дно 18) стенки пакера, (который может быть выполнен в виде герметичного цилиндра с эластичными или гофрированными стенками), и прижимает его стенки к обсадной колонне. Одновременно, во время взрыва место крепления 21 пакера срезается и пакер освобождается от сцепления с корпусом 1.
В результате действия ударной волны стенки пакера 15 прижимаются к внутренней поверхности обсадной трубы, надежно изолируя высверленное в ней отверстие 26, а вибрация, созданная сработавшим зарядом, ускоряет схватывание тампонирующей жидкости, закаченной в высверленный канал в заколонном пространстве.
Устройство для ликвидации локальных дефектов в цементном кольце обсадной колонны, содержащее модуль вскрытия обсадной колонны, включающий корпус, спускаемый в скважину на каротажном кабеле, вращатель, индикатор дефекта изоляции обсадной колонны, выдвижное сверло с приводом, выдвигающийся прижимной рычаг, емкость с тампонирующей жидкостью, соединенную каналом с полостью, которая изолируется от внутреннего пространства обсадной колонны герметизирующим башмаком во время прижатия модуля к стенке скважины, отличающееся тем, что дополнительно снабжено модулем перекрытия высверленного отверстия в обсадной колонне, выполненным в виде раздвигаемого взрывом пакера, в исходном состоянии образующего герметичную полость цилиндрической формы с эластичными стенками, крышкой и дном, внутри которой помещен фугасный заряд небольшой мощности, порядка 10 г в тротиловом эквиваленте, снабженный поджигающим электродом, к которому подведена одна из токоведущих жил каротажного кабеля, при этом крышка и дно цилиндра изготовлены с расчетом их отделения от стенок цилиндра в момент взрыва фугасного заряда, а корпус пакера изготовлен с расчетом отделения от корпуса модуля вскрытия обсадной колонны, кроме того, токоведущая жила в месте ввода в герметичную полость снабжена герметичным электровводом.
