пакерующее гидромеханическое устройство

Формула изобретения

Пакерующее гидромеханическое устройство для поинтервальной обработки продуктивных пластов методом селективной закачки изоляционных материалов или реагентов в заданные интервалы пласта, а также для направленной закачки изоляционных материалов в приствольную зону через технологические отверстия в обсадной колонне при ликвидации межпластовых перетоков, состоящее из верхнего и нижнего уплотнительных узлов, соединенных трубами, и клапанного узла между ними, отличающееся тем, что верхний уплотнительный узел выполнен в виде ствола с уплотнительными манжетами, расположенными между опорами, причем нижняя опора выполнена в виде цилиндра, соединенного трубой с клапанным узлом, в цилиндре расположен поршень, закрепленный на стволе верхнего уплотнительного узла, а под нижним уплотнительным узлом установлен гидравлический якорь.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин, предназначено для поинтервальной обработки продуктивных пластов методом селективной закачки изоляционных материалов и реагентов в заданные интервалы пласта, а также для направленной закачки изоляционных материалов в приствольную зону через технологические отверстия в обсадной колонне при ликвидации межпластовых перетоков.

Известен пакер типа ПРС (прототип), применяемый для проведения ремонтно-изоляционных работ в скважинах с негерметичными обсадными колоннами [Е.И. Бухаленко и др. Оборудование и инструмент для ремонта скважин. М.: Недра, 1991, с.261].

Пакер предназначен для поинтервальной опрессовки обсадных колонн с целью поиска мест негерметичности и проверки качества ремонта.

Пакер состоит из 3-х основных частей: верхнего и нижнего уплотнительных узлов и клапанного узла.

Уплотнительные узлы представляют собой ствол, на котором установлены подпружиненные втулки. На втулках закреплен уплотнительный элемент рукавного типа. Клапанный узел состоит из корпуса с двумя рядами радиальных отверстий, на который надета подпружиненная дифференциальная втулка, также содержащая два ряда радиальных отверстий, причем ряд совмещен с рядом отверстий в корпусе. При спуске устройства в скважину заполнение и опорожнение колонны НКТ осуществляется через отверстия клапанного узла.

В начале закачки, при давлении в пакере менее 2 МПа, возникает циркуляция. При повышении давления циркуляция прекращается, т.к. дифференциальная втулка смещается, перекрывая отверстия в корпусе клапана; уплотнительные элементы верхнего и нижнего узлов запакеровываются. При давлении 4 МПа и выше происходит совмещение отверстий корпуса клапана со вторым рядом отверстий подвижной дифференциальной втулки, и давление поднимается в интервале обсадной колонны между запакерованными узлами пакера. Если отсеченный запакерованными узлами интервал обсадной колонны герметичен, давление в нем поднимают до величины, необходимой для опрессовки; если не герметичен, то давление устанавливается на величине, соответствующей приемистости пласта и расходу жидкости.

Пакер ПРС рекомендуется также для селективной закачки изоляционных материалов в обводнившуюся часть продуктивного пласта; для ликвидации межпластовых перетоков.

Однако устройство имеет следующие недостатки, затрудняющие и даже исключающие его применение с этой целью.

1. Поступление в пласт или в заколонное пространство значительного объема буферной промывочной жидкости из насосно-компрессорных труб (НКТ) из-за ранней запакеровки уплотнительных узлов, связанной с ростом давления в пакере. При низкой приемистости пласта это может ограничить объем задавливаемого в него тампонажного материала.

2. Затруднение или невозможность вымывания излишков этого материала из отсеченного интервала после завершения закачки в пласт, т.к. верхний уплотнительный узел может остаться запакерованным. В результате вероятен прихват пакерующего устройства в обсадной колонне.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, обеспечивающего свободное удаление из интервала ремонта буферной жидкости, отсечение уплотнительными узлами участка обсадной колонны при селективной закачке под давлением в пласт или заколонное пространство заданного объема изоляционного материала и последующее беспрепятственное вымывание его излишка.

Указанная цель достигается тем, что в пакерующем устройстве верхний уплотнительный узел выполнен в виде ствола с уплотнительными манжетами, расположенными между опорами, причем нижняя опора выполнена в виде цилиндра, соединенного трубой с клапанным узлом; в цилиндре расположен поршень, закрепленный на стволе верхнего уплотнительного узла, а под нижним уплотнительным узлом установлен гидравлический якорь.

Предлагаемое пакерующее устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в транспортном положении, его компоновка;

на фиг.2 - устройство при циркуляции жидкости и создании в нем давления;

на фиг. 3 - устройство при запакеровке верхнего уплотнительного узла и закачке изоляционного материала в пласт.

Компоновка устройства включает: верхний уплотнительный узел - 1; нижний гидравлический уплотнительный узел - 2; клапан - 3; гидравлический якорь - 4; соединительные трубы - 5; заглушку - 6 и колонну бурильных или насосно-компрессорных труб - 7. Верхний уплотнительный узел состоит из ствола 8, соединенного с верхней опорой 9. На стволе размещены уплотнительные манжеты 10 и нижняя опора - цилиндр 11, соединенный трубой 5 с клапаном 3. В цилиндре расположен поршень 12, закрепленный на стволе 8.

Пакерующее устройство работает следующим образом.

Устройство (фиг.1) спускается в обсадную колонну на глубину, при которой фильтр пласта, выбранного для закачки изоляционных материалов, будет располагаться между верхним 1 и нижним 2 уплотнительными узлами. При спуске скважинная жидкость заполняет бурильную колонну через совмещенные отверстия клапанного узла 3. Приготовляется расчетный объем изоляционного материала и производится его закачка в бурильную колонну с производительностью, при которой избыточным давлением гидравлический якорь 4 сцепляется с обсадной колонной, нижний уплотнительный узел 2 пакеруется, а через открытый клапанный узел 3 возникает циркуляция (фиг.2). Буферная жидкость из колонны НКТ свободно удаляется по обсадной колонне. После удаления буферной жидкости производится разгрузка колонны НКТ или бурильных труб на якорь 4, цилиндр 11 при этом остается неподвижным, т.к. опирается через клапан 3 и нижний уплотнительный узел 2 на гидравлический якорь 4. Верхняя опора 9, ствол 8 и поршень 12 смещаются на величину h, соответствующую полной запрессовке уплотнительных манжет 10 (фиг.3).

В отсеченном интервале обсадной колонны между узлами 1 и 2 давление поднимается до величины, необходимой для закачки заданного объема изоляционного материала в пласт. После завершения закачки колонна труб приподнимается на величину h, манжеты 8 уплотнительного узла 1 переходят в транспортное положение; излишки изоляционного материала беспрепятственно вымываются из скважины продавочной жидкостью.

Предложенное устройство позволяет значительно сократить трудоемкость и повысить эффективность работ по закачке изоляционных материалов в отдельные интервалы пласта. В частности снимается необходимость выполнения операций по предохранению нижних продуктивных пластов (заполнение ствола песком, установка цементного моста, взрывного пакера, с последующим их удалением). Давление, создаваемое в отсеченном интервале при селективной закачке материалов в пласт, может значительно превышать опрессовочное давление обсадной колонны; снижается опасность размывания тампонажного материала скважинной жидкостью.