Результат интеллектуальной деятельности: Инструмент для заканчивания скважин

Изобретение относится к нейтегазодобывающей промышленности, а именно к заканчиванию нефтяных и газовых скважин.

Основным способом разобщения пластов в нефтяных скважинах является создание в затрубном пространстве ствола скважины взамен разрушенной при бурении естественной водоизолирующей перемычки искусственной, обычно представляющей собой оболочку из затвердевшего цементного камня [1]. Однако цементный раствор при цементировании обсадной колонны проникает в продуктивный пласт, загрязняя его. Это в свою очередь ведет к снижению продуктивности пробуренной скважины.

Этого недостатка лишен инструмент для заканчивания скважин, используемый в составе обсадной колонны и предотвращающий загрязнение нефтяного пласта цементным раствором [2].

Инструмент состоит из двойного цилиндрического корпуса с отверстиями, золотника с кольцевым пружинным фиксатором и пакеров, устанавливаемых над и под устройством. Открытие и закрытие отверстий в корпусе производится при перемещении золотника путем передвижения колонны насосно-компрессорных труб со специальным ключом, входящим в зацепление с золотником.

Фиксация золотника в двух противоположных направлениях производится кольцевыми пружинами, размещенными в кольцевых проточках золотника и входящими в зацепление с кольцевыми проточками в корпусе устройства.

Главным недостатком известного устройства являются затраты значительного времени на проведение операции перемещения золотника, так как она требует спуска колонны насосно-компрессорных труб при проведении операции открытия и закрытия отверстий в устройстве.

Задачей изобретения является снижение затрат времени на приведение устройства в действие.

Указанная задача решается тем, что устройство, состоящее из двойного цилиндрического корпуса с отверстиями и золотника с кольцевым пружинным фиксатором, дополнительно снабжено затвором с пиропатронами и с подпружиненным дифференциальным поршнем, взаимодействующим с подпружиненным золотником, и приемником сигналов для срабатывания пиропатронов, при этом отверстия корпуса перекрыты золотником с возможностью его передвижения для открытия отверстий колонной насосно-компрессорных труб, фиксации этого золотника в верхнем положении дифференциальным поршнем и перемещения золотника для закрытия отверстий при срабатывании пиропатрона.

Такая конструкция устройства позволяет выполнить операцию закрытия отверстий в корпусе устройства при помощи сигнала с поверхности, не затрачивая времени и средств для спуска колонны насосно-компрессорных труб. Это ведет к значительному сокращению затрат на приведение устройства в действие.

На фиг. 1 приведено устройство в исходном положении. На фиг. 2 - то же устройство после срабатывания золотника.

Устройство состоит из двойного цилиндрического корпуса 1 с отверстиями 2, золотника 3 с кольцевым пружинным фиксатором 4. Золотник подпружинен пружиной 5. В корпусе 1 установлен затвор 6 с пиропатронами 7 и дифференциальный поршень 8. Поршень 8 подпружинен пружиной 9. В корпусе 1 установлен также приемник сигналов 10 для срабатывания пиропатронов 7. Над и под устройством, так же как и в прототипе, установлены пакерующие устройства (не показаны).

Работает устройство следующим образом. Устройство вместе с пакерами устанавливается в составе обсадной колонны, спускаемой в скважину. При этом отверстия 2 перекрыты подпружинным золотником 3. После завершения спуска обсадной колонны проводят ее цементаж. Благодаря конструктивному выполнению устройства и наличию пакерующих устройств над и под ним цементный раствор в зоне продуктивного пласта не контактирует с продуктивной породой, проходя по кольцевому зазору Б двойного цилиндрического корпуса 1. После окончания процесса цементирования для открытия отверстия 2 в обсадную колонну спускаются насосно-компрессорные трубы 11 с закрепленным на них спецключом 12. Спецключ 12 механически соединяют с золотником 3 и перемещением НКТ вверх передвигают золотник в верхнее положение. При перемещении золотника в верхнее положение происходит сжатие пружины 5 и перемещение дифференциального поршня 8 под действием пружины 9 до упора в торец В. Таким образом, золотник будет зафиксирован в верхнем положении радиально расположенным дифференциальным поршнем 8, поджатым пружиной 9. Пружина 5 находится в сжатом состоянии (фиг.2).

При этом открываются отверстия 2, сообщающие внутреннюю полость обсадной колонны с продуктивным пластом. После поднятия колонны НКТ с отсоединенным спецключом можно проводить исследование продуктивного пласта.

Для закрытия отверстий 2 с устья подается команда. По дистанционно подаваемой команде с устья скважины сигнал принимается приемником 10, усиливается и подается на исполнительный элемент - пиропатрон 7. При срабатывании пиропатрона в камере А создается избыток давления, под действием которого дифференциальный поршень перемещается до упора в торец Д, и упор поршня утапливается в стенке устройства (фиг.1). Золотник 3 под действием пружины 5 перемещается до упора в торец Е и фиксируется в этом положении кольцевым пружинным фиксатором 4. Сжатый газ из камеры А через отверстие Г стравливается в имеющуюся свободную зону байпасной полости (не показана).

Общее количество срабатываний устройства определяется количеством установленных пиропатронов.

При этом сигнал на очередное срабатывание будет подаваться на следующий подготовленный к срабатыванию пиропатрон 7.

Использование предлагаемого инструмента для заканчивания скважины позволяет сократить время и затраты на его установку.

Источники информации

1. Гайворонский А.А., Цыбин А.А. Крепление скважин и разобщение пластов. М.: Недра, 1981, стр.76.

2. Патент США № 5203412, МКИ Е 21 В 23/04, 06.06.1991 (прототип).