Устройство для манжетного цементирования, модернизированное (умц-м)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для манжетного цементирования скважины и направлено на сохранение коллекторских свойств пластов путем снижения гидростатического давления столба цементного раствора, а также для разобщения пластов в скважине в условиях низких градиентов гидроразрыва пластов и наличия в скважинах зон, склонных к поглощениям, а также для предупреждения нефтегазопроявлений и межпластовых перетоков. Устройство содержит уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жестко выполненными лепестками и стопорные элементы, с целью турбулизации потока лепестки упора выполнены наклонно относительно центральной оси упора, а уплотнительная манжета установлена в упоре с возможностью осевого перемещения вверх в процессе цементирования, причем упор с лепестками выполнен литым. Устройство также снабжено ограничительным кольцом осевого перемещения уплотнительной манжеты вверх.
Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для манжетного цементирования скважины и направлено на сохранение коллекторских свойств пластов путем снижения гидростатического давления столба цементного раствора, а также для разобщения пластов в скважине в условиях низких градиентов гидроразрыва пластов и наличия в скважинах зон, склонных к поглощениям, а также для предупреждения нефтегазопроявлений и межпластовых перетоков.
Известно устройство для разобщения пластов в скважине, содержащее корпус с осевым каналом и кожух, образующие между собой кольцевую полость, золотник и втулку, установленные в кольцевой полости, и пакер с размещенным в кольцевой полости нажимным поршнем (см. описание к А.с. №1027368 под названием «Устройство для ступенчатого цементирования скважин», опубл. в Б.И. №25, 83 г.).
Известно также устройство для разобщения пластов в скважине (см. А.с. №1758207 «Устройство для разобщения пластов в скважине», опубл. в Б.И. №32, 92 г.), содержащее ствол с осевым каналом и радиальными отверстиями, кожух, размещенный концентрично стволу и образующий с ним кольцевую полость, установленные на ствол упор, уплотнительную манжету и разжимной конус с конической торцевой поверхностью в нижней части, расположенной в кольцевой полости между стволом и кожухом. Кроме того, устройство содержит разрезную обечайку и дополнительную уплотнительную манжету.
Общим недостатком известных устройств является сложность конструкции, а также то, что, поскольку они работают от избыточного давления в обсадной колонне, в случае повышения давления в ней, а также в
случае повышения давления в процессе продавки цементного раствора данные устройства перекроют заколонное пространство, что приведет к повышению давления продавки и соответственно к увеличению давления на стенки скважины.
В результате может произойти гидроразрыв нижерасположенных пластов и потеря цементного раствора, а это свою очередь ведет к недоподъему цементного раствора. Произвести процесс ценментирования уже невозможно. Потребуются сложные работы по исправлению первичного цементирования.
Известно также «Устройство для разобщения пластов в скважине», используемое в качестве манжетного цементирования скважины (см. патент RU №2164288, МПК 7 Е 21 В 33/13, 33/12, опубл. в Б.И. №8, 20.03.01 г.).
Известное устройство содержит уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жестко выполненными лепестками и запорные элементы.
Указанное устройство по технической сущности более близко к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа.
Не умаляя достоинства известного устройства, отметим, что оно сложно в изготовлении и металлоемко.
Задачей настоящей полезной модели является устранение перечисленных недостатков.
Поставленная задача решается описываемым устройством для манжетного цементирования, содержащим уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жестко выполненными лепестками и запорные элементы.
Новым является то, что 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.
Новым является и то, что устройство снабжено ограничительным кольцом осевого перемещения уплотнительной манжеты вверх.
Представленные рисунки поясняют сущность заявляемой полезной модели, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для манжетного цементирования, спущенного в скважину в собранном виде на обсадной колонне перед цементированием скважины.
На фиг.2 - то же, что и на фиг.1 положение элементов устройства после окончания процесса цементирования скважины.
На фиг.3 - вид на I, где видны положения деталей устройства в зацементированной скважине в увеличенном виде.
На фиг.4 - общий вид стопорного элемента выполненного в виде клина.
На фиг.5 - то же, что и на фиг.3, вид сверху на наклонную плоскость клина, где видны продольно расположенные выступы для фиксации устройства к стенке обсадной колонны.
Устройство для манжетного цементирования содержит уплотнительную манжету 1 (см. фиг.1) самоуплотняющегося типа, размещенную в конусообразном упоре 2 с лепестками 3, выполненными в расширенной части конуса. Нижняя часть 4 упора выполнена в виде кольца с окнами 5 для стопорного элемента 6, выполненного в виде клина, (см. фиг.4) на наклонной плоскости которого выполнены продольно расположенные фиксирующие выступы 7, в сечении напоминающие треугольник.
Между лепестками 3 имеются зазоры 8 для прохода бурового цементного раствора, при этом лепестки выполнены наклонно относительно центральной оси конусообразного упора 2 для турбулизации потока с целью удаления излишков глинистой корки со стенки скважины.
Уплотнительная манжета 1 установлена в упоре 2 с возможностью осевого перемещения до упора об муфту обсадной колонны или ограничительного кольца 9, который входит в состав устройства.
Устройство работает следующим образом.
По согласованию с геологической и технологической службами бурового предприятия уточняют места установки устройства в скважине. Особую необходимость вызывает установка его над продуктивными пластами, с целью предотвращения загрязняющего действия фильтрата цементного раствора под действием его высокого гидростатического давления, а также для разобщения пластов в скважине в условиях низких градиентов гидроразрыва пластов и наличия в скважинах зон, склонных к поглощениям и для предупреждения нефтегазопроявлений и межпластовых перетоков, установив устройство над указанными пластами.
Перед спуском в скважину его одевают в собранном виде, как это изображено на фиг.1 на обсадную трубу 10 и закрепляют стопорными клиньями 6 или другими известными техническими средствами, например, шпильками.
В процессе цементирования закачиваемы цементный раствор, попадая из трубного пространства через башмак колонны обсадных труб в затрубное и достигая лепестков 3 и проходя между ними, получает турбулентное движение, что приводит к обеспечению более полного замещения бурового раствора тампонажным, уменьшая вероятность включения в цементное кольцо в затрубном пространстве бурового раствора, повышая тем самым надежность разобщения пластов.
Тампонажный раствор, проходя через зазоры лепестков, поднимает уплотнительную манжету 1 вверх до упора об ограничительное кольцо 9, и далее, отгибая края уплотнительной манжеты, проходит через образовавшийся зазор вверх, заполняя затрубное пространство над устройством. После закачки тампонажного раствора расчетного объема
насос цементировочного агрегата останавливают, при этом столб тампонажного раствора за колонной начинает оказывать гидростатическое давление на уплотнительную манжету. Последняя самоуплотняясь от действия созданного давления перекрывает ствол скважины, снижая давление столба цементировочного раствора и предохраняя от высокого гидростатического давления защищаемые пласты от гидроразрыва и ухода цементного раствора в пласт или загрязняющего действия фильтрата цементного раствора на продуктивные пласты 11.
В зависимости от состояния ствола скважины таких устройств на обсадной колонне может быть установлено несколько, например, над каждым продуктивными пластом, если скважина многопластовая, над кавернозными, проницаемыми и поглощающими пластами 12 и где имеется опасность межпластовых перетоков.
Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.
Использование устройства, как показали предварительные промысловые испытания обеспечивает качественное цементирование в кавернозных участках ствола скважин, а также пластов склонных к поглощениям, надежно разобщая при этом нижележащие пласты от верхних. Устройство обладает высокой эффективностью, в части защиты продуктивных пластов от загрязняющего действия фильтрата цементного раствора под действием его высокого гидростатического давления, что позволяет в конечном итоге сократить материальные затраты и сроки освоения скважины, повысить эксплуатационную надежность скважины.
Применение устройства на буровых предприятиях при строительстве скважин даст ощутимые экономические выгоды.
1. Устройство для манжетного цементирования, модернизированное, содержащее уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жестко выполненными лепестками и стопорные элементы, отличающееся тем, что с целью турбулизации потока лепестки упора выполнены наклонно относительно центральной оси упора, а уплотнительная манжета установлена в упоре с возможностью осевого перемещения вверх в процессе цементирования, причем упор с лепестками выполнен литым.
2. Устройство для манжетного цементирования по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено ограничительным кольцом осевого перемещения уплотнительной манжеты вверх.
