устройство для заканчивания буровых скважин

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКАНЧИВАНИЯ БУРОВЫХ СКВАЖИН, содержащее корпус с элементами для связи с обсадной колонной и с отверстиями на боковой поверхности, в каждом из которых размещена направляющая втулка с выдвижным заглушенным элементом, выполненным с внутренней полостью, перекрытой с обращенной к внутренней части корпуса стороны, хвостовиком, размещенным в полости корпуса, и инструмент для вскрытия внутренней полости выдвижного заглушенного элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности в работе за счет увеличения проходного сечения отверстия выдвижных элементов и сокращения времени освоения пласта, инструмент для вскрытия внутренней полости выдвижного заглушенного элемента выполнен длиной не менее длины перфорированного участка корпуса, а заглушенная часть каждого из выдвижных элементов расположена в полости корпуса, при этом внутренняя полость каждого из выдвижных элементов выполнена открытой с противоположной от хвостовика стороны и заполнена многофазной вязкой смесью с частицами твердой фазы или вставкой из эластичного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству скважин, в частности к технике для создания перфорационных каналов, соединяющих продуктивный пласт с внутренней полостью обсадной колонны, и может быть использовано при цементировании последней.

Известно устройство для заканчивания буровых скважин, включающее обсадную колонну, в радиальных отверстиях которой установлены механизмы с телескопически выдвигающимися патрубками [1] .

Недостатком данного технического решения является то, что оно не обеспечивает надежного сообщения колонны с продуктивной породой и имеет сложную конструкцию, так как в процессе спуска устройства размещение снаружи обсадной колонны кислоторастворимая пробка и чашеобразное уплотнение могут механически повреждаться о стенки скважины.

Известно устройство для заканчивания буровых скважин, выбранное в качестве прототипа, содержащее обсадную колонну, в радиальных отверстиях которой установлены направляющие втулки с размещенными в них подвижными телескопическими элементами и кислоторастворимыми конически заостренными пробками, а также заглушки с хвостовиками [2] .

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает надежного сообщения колонны с продуктивной породой и имеет сложную конструкцию. Это объясняется тем, что коническая кислоторастворимая пробка при внедрении ее в пористую породу пласта сдвигает и уплотняет последнюю, кроме того, продукты последующего растворения пробки в кислоте осаждаются на породе, происходит закупоривание и нарушение естественной структуры поровых каналов, а также сравнительно малопроходное сечение образованного при растворении пробки канала из-за размещения в одном радиальном отверстии обсадной колонны нескольких коаксиальных друг другу подвижных элементов и конической формы конца пробки, тем самым ухудшаются условия притока пластового продукта в скважину.

Целью изобретения является повышение эффективности в работе за счет увеличения проходного сечения отверстий выдвижных элементов и сокращения времени освоения пласта.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус с элементами для связи с обсадной колонной и с отверстиями на боковой поверхности, в каждом из которых размещена направляющая втулка с выдвижным заглушенным элементом, выполненным с внутренней полостью, перекрытой с обращенной к внутренней части корпуса стороны хвостовиком, размещенным в полости корпуса, и инструмент для вскрытия внутренней полости выдвижного заглушенного элемента, инструмент для вскрытия внутренней полости выдвижного заглушенного элемента выполнен длиной не менее длины перфорированного участка корпуса, а заглушенная часть каждого из выдвижных элементов расположена в полости корпуса, при этом внутренняя полость каждого из выдвижных элементов выполнена открытой с противоположной от хвостовика стороны и заполнена многофазной вязкой смесью с частицами твердой фазы или вставкой из эластичного материала.

Выполнение подвижных элементов в виде стаканов, установленных кольцевыми кромками наружу обсадной колонны, позволяет уменьшить площади контактов подвижных элементов с породой, отсюда уменьшить силу давления гидросреды на подвижный элемент, повысить герметичность стыков элементов с породой, сохранить естественную структуру поровых каналов породы в области примыкания к ней глухих отверстий элементов. Наличие же у них глухих выступающих в полость колонны частей дает возможность при завершении процесса цементирования открыть соединяющие с поровым пространством породы каналы, проходные сечения которых больше аналогичных в известных устройствах, так как в заявляемом только одно подвижное соединение, размещенное в каждом радиальном отверстии колонны.

Выполнение длины глухих отверстий подвижных элементов позволяет создать надежный и герметичный контакт с породой, обеспечить последующее вскрытие каналов и надежное сообщение полости колонны с поровым пространством породы.

Коническое заострение кольцевых кромок подвижных элементов снаружи обеспечивает уменьшение их площади контакта с породой, повышает герметичность стыков элементов с ней, позволяет сохранить естественную структуру участка стенки скважины, соприкасаемого с глухим отверстием элемента, ибо разрушение структуры породы происходит лишь по месту контакта с ней наружного конического заострения, что не влияет на надежность сообщения колонны с породой. Выполнение кольцевых кромок из мягкого или эластичного материала позволяет при контакте их с крепкими породами достичь смятия кромок о поверхность стенки скважины, при которой происходит вдавливание кромок в неровности, щели, трещины, и обеспечить герметичность контакта.

Использование в качестве инструмента для срезания выступающих частей заостренной с одного конца втулки, имеющей клиновидные резцы, общая длина которой с цементировочной пробкой больше длины перфорированного участка колонны, позволяет избежать воздействия возникающего при срезании выступающих частей давления продавочной или буферной жидкости, находящейся выше цементировочной пробки, на подвижные элементы, прорыва через них в кольцевое затрубное пространство продавочной среды, так как к моменту вскрытия режущим инструментом нижнего ряда подвижных элементов в колонне верхние отверстия будут еще перекрыты цементировочной пробкой. Срезание глухих выступающих частей нижних подвижных элементов приведет к падению давления в среде выше цементировочной пробки и выравниванию его с давлением под пробкой.

Заполнение глухих отверстий подвижных элементов высоковязкой средой, растворяемой пластовой жидкостью или кислотой, с крупнодисперсным наполнителем (речной песок, древесный опил, резиновая крошка и т. п. ) позволяет в случае неполного закрытия трещин породы кольцевыми кромками вытеснить под давлением продавочной среды цементный раствор, проникший через неплотности в полость глухого отверстия подвижного элемента, и за счет наполнителя закупорить их. Для той же цели при наличии более крупных щелей и каналов в породе используют эластичные вставки.

На фиг. 1 показана колонна с установленными в ней подвижными элементами, поперечный разрез; на фиг. 2 - колонна с выдвинутым подвижным элементом, продольный разрез; на фиг. 3 - подвижный элемент, глухое отверстие которого заполнено высоковязкой средой с наполнителем; на фиг. 4 - момент вскрытия глухого отверстия и закупоривания трещины; на фиг. 5, 6 - функционирование эластичной вставки.

Устройство для заканчивания буровых скважин состоит из обсадной колонны 1, в стенке которой размещены направляющие втулки 2 с подвижными элементами 3, установленными кольцевыми кромками 4 наружу колонны и в которых выполнены глухие отверстия 5. Направляющие втулки 2 имеют уплотнения 6. Во внутренней полости 7 колонны размещены глухие части подвижных элементов и ограничители 8, препятствующие выпаданию в эту полость подвижных элементов при спуске колонны, а также инструмент 9 для срезания выступающих частей, который опирается клиновидными резцами 10 на вальцующие выступы 11 направляющих втулок.

Для предотвращения выпадания подвижных элементов из направляющих втулок наружу колонны 1 в глухих частях первых выполнены упоры 12 (фиг. 2). На этой же фигуре изображены цементировочная пробка 13, стенка скважины 14, затрубное пространство 15.

Глухие отверстия 5 подвижных элементов 3 могут быть заполнены высоковязкой средой 16 с крупнодисперсным наполнителем 17 (фиг. 3) для последующего закупоривания трещин 18 стенки скважины 14. В них могут также быть размещены эластичные вставки 19, выполненные из кислотонестойкой резины.

Устройство работает следующим образом.

После определения места расположения продуктивного пласта в скважину 14 спускают обсадную колонну 1, в которой размещены направляющие втулки 2 с подвижными элементами 3, число и расположение которых определяется количеством, мощностью подлежащих соединению с внутренней полостью 7 колонны, в которую затем закачивают цементный раствор для заполнения затрубного пространства 15. За счет перепада давления между ним и внутренней полостью 7 подвижные элементы 3 выдвигаются в затрубное пространство и внедряются кольцевыми кромками 4 в мягкую пластичную породу стенки скважины 14. Или в случае твердой породы кромки 4 деформируются о ее поверхность, заполняя неровности, трещины, щели. Тем самым создается плотный герметичный стык.

По колонне вслед за цементным раствором и буферной жидкостью давлением продавочной среды проталкивается до забоя цементировочная пробка 13, которая, опустившись на инструмент 9, срезает его резцами в начале вальцующие выступы 11, затем - глухую часть подвижных элементов 3. Тем самым открываются отверстия 5 и за счет сопутствующего срезанию смятия выступов 11 происходит завальцовка элементов 3, что препятствует возвращению элементов и образованию разрывов их контактов с породой.

После вскрытия нижнего ряда отверстий 5 усилие резания исчезает, давление продавочной среды становится близким по величине к давлению буферной жидкости под пробкой. При использовании высоковязкой среды 16 с крупнодисперсным наполнителем 17 в момент вскрытия глухих отверстий 5 под действием давления буферной жидкости цементный раствор, проникший через трещины 18 породы, вытесняется высоковязкой средой в затрубное пространство 15. При этом крупнодисперсные частицы наполнителя 17 закупоривают трещины. При наличии крупных трещин используются эластичные вставки 19, которые под давлением продавочной среды вдавливаются в трещины, вытесняя из них цементный раствор. После окончания цементирования до затвердевания раствора в колонне поддерживается избыточное давление. Затем в необходимых случаях закачивается раствор кислоты, растворяющей эластичные вставки.

Использование заявляемого устройства позволяет упростить конструкцию и обеспечить более надежное сообщение полости колонны с продуктивной породой.