тампонажное устройство

Формула изобретения

Тампонажное устройство для ликвидации поглощений и/или притоков пластовых флюидов, содержащее полый контейнер, включающий корпус с поршнем, разделяющий его на надпоршневую полость и рабочую полость, заполненную тампонажным материалом, переводник, установленный с возможностью вращения, импульсное устройство и пакерующий элемент, отличающееся тем, что импульсное устройство выполнено в виде ударного механизма, например в виде ясса, и сопряжено с поршнем посредством штока, шток соединен с ударным механизмом, размещен в надпоршневой полости, сопряжен с переводником и имеет возможности осевого перемещения и передачи крутящего момента корпусу, в стенке корпуса выполнены разгрузочные отверстия, на наружной стороне корпуса установлен хвостовик, имеющий сквозные отверстия, ответные разгрузочным отверстиям и совмещаемые с последними в процессе распакеровки устройства, а вдоль оси корпуса установлена циркуляционная труба, сопряженная с поршнем и штоком, при этом поршень выполнен кольцевым, а шток полым.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению и эксплуатации скважин, а именно к тампонажному устройству для ликвидации поглощений и/или притоков пластовых флюидов, для закрепления стенок скважин тампонажным и/или отверждающим материалами при любой их глубине.

Известно устройство для ремонта нефтяных и газовых скважин, содержащее контейнер для цементного раствора, насос, установленный в верхней части контейнера, для заполнения его цементным раствором, для подачи промывочной жидкости и создания необходимого давления на цементный раствор ( RU № 2134769 С1, Е 21 В 29/10, Е 21 В 27/02, Е 21 В 43/116, 1999.08.20).

Известна желонка для установки разделительных мостов в скважине, включающая корпус, толкатель, удерживаемый тягой, состоящей из штока и стержня (RU № 2137898 C1, Е 21 В 27/02, 1999.09.10).

Известно тампонажное устройство, содержащее полый контейнер, включающий корпус с поршнем, разделяющий его на надпоршневую полость и рабочую полость, заполненную тампонажным материалом, импульсное устройство в виде генератора гидравлических импульсов, состоящего из генератора импульсного тока с зарядным и разрядным контурами и рабочей камеры с электродами, установленной в верхней части корпуса (RU № 2057899 C1, E 21 B 27/02, 1996.04.10).

Известно тампонажное устройство, содержащее полый контейнер, включающий корпус с поршнем, разделяющий его на надпоршневую полость и рабочую полость, заполненную тампонажным материалом, импульсное устройство в виде струйного пульсатора (RU № 2054524 С1, Е 21 В 27/02, 1996.02.20).

Известные устройства содержат конструктивные элементы, требующие сложной и точной взаимосвязи для осуществления тампонирования, это усложняет эксплуатацию, снижает эффективность и функциональность известных тампонажных устройств.

Известно тампонажное устройство, содержащее полый контейнер, включающий корпус с поршнем, разделяющий его на надпоршневую полость и рабочую полость, заполненную тампонажным материалом, переводник, установленный с возможностью вращения относительно корпуса, импульсное устройство, и пакерующий элемент (RU № 2030547 С1, Е 21 В 27/02, 1995.03.10). Импульсное устройство выполнено в виде пульсатора с гидравлическим приводом.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатками.

Устройство прототипа содержит импульсное устройство в виде пульсатора с гидравлическим приводом, гидравлическое обеспечение пульсирующего давления требует сложной и точной взаимосвязи конструктивных элементов, это усложняет технологический процесс и снижает функциональные возможности устройства прототипа.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей повысить эффективность и надежность тампонирования скважины при любой ее глубине, упростить технологический процесс и расширить функциональные возможности устройства.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что тампонажное устройство для ликвидации поглощений и/или притоков пластовых флюидов содержит полый контейнер, включающий корпус с поршнем, разделяющий его на надпоршневую полость и рабочую полость, заполненную тампонажным материалом, переводник, установленный с возможностью вращения, импульсное устройство и пакерующий элемент.

Импульсное устройство выполнено в виде ударного механизма, например, в виде ясса, и сопряжено с поршнем посредством штока, шток соединен с ударным механизмом, размещен в надпоршневой полости, сопряжен с переводником и имеет возможности осевого перемещения и передачи крутящего момента корпусу, в стенке корпуса выполнены разгрузочные отверстия, на наружной стороне корпуса установлен хвостовик, имеющий сквозные отверстия, ответные разгрузочным отверстиям и совмещаемые с последними в процессе распакеровки устройства, а вдоль оси корпуса установлена циркуляционная труба, сопряженная с поршнем и штоком, при этом поршень выполнен кольцевым, а шток полым.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Выполнение импульсного устройства в виде ударного механизма, обеспечивающего вбивание тампонажного материала в трещины и поры в виде пробок и формирование равнопрочной, непроницаемой и относительно тонкой оболочки за счет последовательных и периодичных ударных импульсов, повышает эффективность тампонирования.

Сопряжение ударного механизма в виде ясса с поршнем посредством штока, соединение штока с ударным механизмом в виде ясса, сопряжение штока с переводником и размещение его в надпоршневой камере с возможностью осевого перемещения и передачи крутящего момента корпусу упрощают технологический процесс.

Наличие хвостовика со сквозными отверстиями и выполнение в корпусе разгрузочных отверстий с возможностями их совмещения повышают надежность тампонирования.

Установка циркуляционной трубы и размещение хвостовика на наружной поверхности корпуса расширяют функциональные возможности.

Прокручивание хвостовика вместе с корпусом облегчает извлечение устройства из скважины, упрощая технологический процесс.

Использование тампонажного устройства на любой глубине скважины, создание циркуляции жидкости и возможности передачи крутящего момента с устья до забоя расширяют его функциональные возможности.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображено тампонажное устройство, разрез.

Тампонажное устройство содержит:

полый контейнер 1;

переводник 2;

ударный механизм в виде ясса 3;

корпус 4,

разгрузочные отверстия (в стенке корпуса 4) 5;

кольцевой поршень (в корпусе 4) 6,

надпоршневую полость (над кольцевым поршнем 6) 7,

рабочую полость (под кольцевым поршнем 6) 8;

полый шток 9;

циркуляционную трубу (вдоль оси корпуса 4) 10;

хвостовик (на наружной стороне корпуса 4) 11,

сквозные отверстия (ответные разгрузочным отверстиям 5) 12,

опорную пяту (хвостовика 11) 13;

пакерующий элемент в виде уплотнительной манжеты 14.

Тампонажное устройство содержит полый контейнер 1, переводник 2, ударный механизм в виде ясса 3.

Полый контейнер 1 включает корпус 4, в стенке которого выполнены разгрузочные отверстия 5. В корпусе 4 установлен кольцевой поршень 6, который образует надпоршневую полость 7 и рабочую полость 8, заполненную вязкопластичным тампонажным материалом.

Ударный механизм в виде ясса 3 сопряжен с кольцевым поршнем 6 посредством полого штока 9. Полый шток 9 соединен с ударным механизмом в виде ясса 3 и размещен в надпоршневой полости 7. Полый шток 9 сопряжен с переводником 2 и имеет возможности осевого перемещения относительно корпуса 4 и передачи крутящего момента полому контейнеру 1 с хвостовиком 11.

В стенке корпуса 4 выполнены разгрузочные отверстия 5, на наружной стороне корпуса 4 установлен хвостовик 11, имеющий сквозные отверстия 12. Сквозные отверстия 12 ответны разгрузочным отверстиям 5. Сквозные отверстия 12 и разгрузочные отверстия 5 совмещаются после распакеровки тампонажного устройства.

Вдоль оси корпуса 4 установлена циркуляционная труба 10, сопряженная с кольцевым поршнем 6 и полым штоком 9.

Хвостовик 11 выполнен с опорной пятой 13.

Пакерующий элемент в виде уплотнительной манжеты 14 может быть установлен перед спуском тампонажного устройства в скважину.

Ударный механизм в виде ясса 3 установлен автономно на полом контейнере 1. Ударный механизм может быть установлен внутри корпуса или вне тампонажного устройства, например, на устье скважины. Ясс ударного механизма 3 может быть двойного действия или с направлением удара сверху вниз. Ударный механизм может быть в виде дизель-молота с установкой на устье скважины.

Внутренние стенки полого корпуса 4 и кольцевой поршень 6, а также другие поверхности, соприкасающиеся с тампонажным материалом, покрыты антиадгезионным слоем для облегчения процесса выгрузки вязкопластичного тампонажного материала, а также для очистки тампонажного устройства после его подъема.

Тампонирование осуществляют следующим образом.

Контейнер 1 заполняют необходимым объемом вязкопластичного тампонажного материала. Устанавливают пакерующий элемент в виде уплотнительной манжеты 14. Спускают контейнер 1 на трубах до забоя. При необходимости проводят промывку скважины или ее углубление. По достижении забоя тампонажное устройство нагружают осевым усилием с опорой на забой. Под действием усилия пакерующий элемент в виде уплотнительной манжеты 14 сжимается и перекрывает ствол скважины над тампонируемым интервалом. Сквозные отверстия 12 хвостовика 11 совмещаются с разгрузочными отверстиями 5 корпуса 4.

Запускают ударный механизм в виде ясса 3. Воздействие ударов посредством полого штока 9, соединенного с ударным механизмом в виде ясса 3, передается кольцевому поршню 6. Кольцевой поршень 6 перемещается вниз и вбивает вязкопластичный тампонажный материал в трещины и поры в виде пробок. Пробки формируют равнопрочную, непроницаемую и относительно тонкую оболочку.

Сигналом окончания операции может быть заход установочной трубы на расчетную длину или прекращение продвижения вниз.

Создают избыточное давление, закачивая в трубы жидкость. Проводят прокручивание тампонажного устройства, облегчая выход хвостовику 11 из зоны тампонирования.

После завершения работ тампонажное устройство поднимают и очищают от остатков вязкопластичного тампонажного материала.

Хвостовик 11 с опорной пятой 13 позволяет использовать тампонажное устройство для очистки забоя от осадка или частичного углубления его.

В предложенном тампонажном устройстве использованы детали и узлы, широко применяемые в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, это обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Заявляемое изобретение позволяет:

- повысить эффективность тампонирования, за счет выполнения импульсного устройства в виде ударного механизма;

- повысить надежность тампонирования, за счет выполнения сквозных отверстий в хвостовике и разгрузочных отверстий в стенке корпуса;

- упростить технологический процесс тампонирования, за счет установки штока, соединения его с ударным механизмом, сопряжение ударного механизма с поршнем посредством штока, сопряжение штока с переводником;

- расширить функциональные возможности тампонажного устройства, за счет наличия хвостовика, установки циркуляционной трубы и возможности использования его при любой глубине скважины.