УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВОДОИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для проведения водоизоляционных работ в скважине.
Известно устройство для проведения водоизоляционных работ в скважине, осуществляющее способ (см. патент RU №2188929 Е 21 В 33/13, бюл. №28 от 10.09.2002 г.), состоящее из спущенной в скважину колонны лифтовых труб с расположенной внутри нее колонной труб.
Наиболее близким является устройство для ликвидации негерметичности обсадных колонн и заколонного пространства скважины тампонированием под давлением, осуществляющее способ (см. «Повторное цементирование при строительстве и эксплуатации скважин» авторы И.А.Серенко, Н.А.Сидоров, А.Т.Кошелев Москва, Москва «Недра», 1988 г., стр.111), состоящее из колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с башмаком на конце.
Как аналогу, так и прототипу присущи общие недостатки:
во-первых, невозможно использовать колонное пространство скважины в качестве осреднительной емкости при приготовлении водоизоляционного состава;
во-вторых, нестабильные химические показатели закачиваемого в скважину водоизоляционного состава, поскольку невозможно осуществить циркуляцию водоизоляционного состава через колонну труб в скважине при его приготовлении, что приводит к снижению качества изоляционных работ в скважине и, как следствие, к скорым повторным работам.
Задачей полезной модели является исключение осреднительной емкости из технологического процесса приготовления водоизоляционного состава, а также повышение качества водоизоляционных работ.
Поставленная задача решается устройством для проведения водоизоляционных работ в скважине, состоящее из спущенной в скважину колонны труб с башмаком на конце.
Новым является то, что башмак выполнен в виде полой втулки с конусной поверхностью, при этом полая втулка выполнена с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно верхнего и нижнего кольцевых упоров колонны труб, причем сверху полая втулка снаружи оснащена самоуплотняющейся манжетой, пропускающей снизу вверх, а снизу полая втулка оснащена технологическим пазом на наружной поверхности
и якорным узлом, выполненным в виде стакана, выполненного с возможностью осевого перемещения относительно полой втулки и оснащенного центраторами с плашками и штифта, взаимодействующего с технологическим пазом, выполненного в виде длинного и короткого продольных пазов, соединенных фигурным пазом так, что при возвратно-поступательном перемещении стакана относительно полой втулки штифт последовательно располагается то в коротком продольном пазу - транспортное положение, то в длинном продольном пазу - рабочее положение, при этом центраторы подпружинены наружу, а плашки поджаты во внутрь и снабжены изнутри наклонной к оси колонны труб направляющей, выполненной с возможностью взаимодействия с конусной поверхностью полой втулки в рабочем положении, причем ниже верхнего кольцевого упора в колонне труб жестко установлена перемычка, выше и ниже которой выполнены соответственно верхние и нижние радиальные каналы, нижние из которых выполнены с возможностью герметичного перекрытия полой втулкой при ее перемещении вверх.
На фигуре 1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.
На фигуре 2 изображена развертка технологического паза.
Устройство для проведения водоизоляционных работ в скважине состоит из спущенной в скважину 1 (см. фиг.1) колонны труб 2 с башмаком 3 на конце.
Башмак 3 выполнен в виде полой втулки 4 с конусной поверхностью 5. Полая втулка 4 выполнена с возможностью ограниченного осевого перемещения на длину L относительно верхнего 6 и нижнего 7 кольцевых упоров колонны труб 2.
Полая втулка 4 сверху снаружи оснащена самоуплотняющейся манжетой 8, пропускающей снизу вверх. Снизу полая втулка 4 оснащена технологическим пазом 9 на наружной поверхности.
Напротив технологического паза 9 на наружной поверхности полой втулки 4 установлен якорный узел 10, выполненный в виде стакана 11, имеющего возможность осевого перемещения относительно полой втулки 4. Стакан 11 оснащен центраторами 12 с плашками 13 и штифтом 14, взаимодействующим с технологическим пазом 9.
Технологический паз 9 (см. фиг.2) выполнен в виде длинного 15 и короткого 16 продольных пазов, соединенных фигурным пазом 17 так, что при возвратно-поступательном перемещении стакана 11 относительно полой втулки 4 штифт 14 последовательно располагается то в коротком продольном пазу 16 - транспортное положение, то в длинном продольном пазу 17 - рабочее положение.
Центраторы 12 (см. фиг.1) подпружинены наружу посредством пружин 18, а плашки 13 поджаты во внутрь и снабжены изнутри наклонной к оси колонны труб направляющей 19, выполненной с возможностью взаимодействия с конусной поверхностью
5 полой втулки 4 в рабочем положении. Ниже верхнего кольцевого упора 6 в колонне труб 2 жестко установлена перемычка 20, выше и ниже которой выполнены соответственно верхние 21 и нижние 22 радиальные каналы. Нижние радиальные каналы 22 выполнены с возможностью герметичного перекрытия посредством уплотнительного кольца 23 полой втулкой 4 при ее перемещении вверх.
Устройство для проведения водоизоляционных работ в скважине работает следующим образом.
Перед началом водоизоляционных работ в скважине 1 производят компоновку устройства, которое по мере сборки постепенно спускают.
С этой целью на колонну труб 2 устанавливают в сборе башмак 3 (см. фиг.1), при этом напротив технологического паза 9 полой втулки 4 башмака 3, посредством штифта 14, устанавливают якорный узел 10, причем штифт 14 (см. фиг.2) располагают в верхней части короткого продольного паза 16 технологического паза 9 - в транспортное положение. Далее спускают колонну труб 2 в скважину 1 до тех пор, пока нижний конец колонны труб 2 не окажется напротив изолируемого интервала, например, перфорационных отверстий 24 изолируемого водоносного пласта 25.
В процессе спуска устройства башмак 3, находящийся на наружной поверхности колонны труб 2 между верхней 6 и нижней 7 кольцевыми упорами, верхним концом полой втулки 4 уперт в верхний кольцевой упор 6 колонны труб 2, в следствии плотного контакта самоуплотняющейся манжеты 6 с внутренними стенками скважины 1.
Кроме того, в процессе спуска колонны труб 2 в скважину 1 находящаяся в ней жидкость свободно перетекает снизу вверх через самоуплотняющуюся манжету 8, пропускающую снизу вверх, благодаря чему исключается излив жидкости из скважины 1 на устье, а само устройство в процесс спуска в скважину 1 центрируется относительно оси скважины 1 посредством центраторов 12 якорного узла 10.
Далее приподнимают устройство вверх примерно на 2-3 метра и опускают вниз, при этом сначала колонна труб 2 благодаря контакту центраторов 12 с внутренними стенками скважины 1 поднимается вверх относительно башмака 3, который нижним концом полой втулкой 4 упирается в нижний кольцевой упор 7 колонны труб 2, а затем все детали устройства, кроме деталей якорного узла 10 (стакана 11, центраторов 12, плашек 13, штифта 14, пружин 18), также благодаря контакту центраторов 12 с внутренними стенками скважины 1 совершают возвратно-поступательное перемещение относительно выше указанных деталей якорного узла 10.
В результате штифт 14 (см. фиг.2) при подъеме устройства из верхней части короткого продольного паза 16 опускается вниз и попадает в нижнюю часть длинного продольного
паза 15, откуда при последующем спуске перемещается в верхнюю часть длинного продольного паза 15, занимая рабочее положение, при этом направляющая 19 (см. фиг.1) плашек 13 вступает во взаимодействие с конусной поверхностью 5 полой втулки 4. В итоге подпружиненные наружу посредством пружин 18 плашки 13 под действием веса устройства расходятся радиально наружу и прижимаются к внутренним стенкам скважины 1, о чем свидетельствует полная потеря веса устройства на индикаторе веса, установленного на устье скважины 1. Разгрузку колонны труб 2 продолжают, и она опускается вниз относительно находящегося неподвижно полой втулки 4 башмака 3, благодаря фиксации последнего якорным узлом 10 к внутренним стенкам скважины 1, до упора верхнего конца полой втулки 4 башмака 3 в кольцевой упор 6 колонны труб 2, причем нижние радиальные каналы 22 колонны труб 2 герметично посредством уплотнительного кольца 23 перекрыты полой втулкой 4. Далее начинают приготовление водоизоляционного состава.
Для этого закачкой жидкости в колонну труб 2 через верхние радиальные каналы 21 колонны труб 2 и далее вверх по межколонному пространству 26, поскольку самоуплотняющаяся манжета 8 прижата к внутренним стенкам скважины 1 и не пропускает сверху вниз, а затем вновь в колонну труб 2, круговой циркуляцией приготавливают водоизоляционный состав (межколонное пространство 26 между колонной труб 2 и скважиной 1 используется в качестве осреднительной емкости). Таким образом, круговую циркуляцию водоизоляционного состава продолжают до стабилизации его химических показателей водоизоляционного состава.
После этого колонну труб 2 приподнимают вверх относительно полой втулки 4 башмака 3 на длину - L (до появления веса колонны труб 2 на индикаторе веса, установленного на устье скважины), при этом колонна труб 2 своим нижним кольцевым упором 7 вступает во взаимодействие с нижним торцом полой втулки 4 башмака 3, а верхние 21 и нижние 22 радиальные каналы колонны труб 2, разделенные между собой перемычкой 20, сообщаются посредством межколонного пространства 26, при этом конусная поверхность 5 полой втулки 4 продолжает находится во взаимодействии с направляющей 19 плашек 13 якорного узла 10.
Далее герметизируют на устье пространство между скважиной 1 и колонной труб 2. Затем в межколонное пространство 26 с устья скважины 1 закачивают расчетный объем продавочной жидкости, оставив примерно 100 литров водоизоляционного состава в межколонном пространстве 26 с учетом того, чтобы после продавки верхний уровень водоизоляционного состава был выше верхних радиальных каналов 21 колонны труб 2 с целью исключения смешивания продавочной жидкости с водоизоляционным составом, находящимся внутри колонны труб 2. Производят продавку водоизоляционного состава
из межколонного пространства 26 сквозь нижние радиальные каналы 22 колонны труб 2, поскольку самоуплотняющаяся манжета 8 под давлением продавки еще более плотно прижимается к внутренним стенкам скважины 1 и не пропускает водоизоляционный состав сверху вниз, который через внутренние пространства колонны труб 2 сквозь перфорационные отверстия 24 в изолируемый водоносный пласт 25.
Далее герметизируют на устье скважины межколонное пространство 26 и закачивают в колонну труб 2 расчетный объем продавочной жидкости, оставив примерно 100 литров водоизоляционного состава в колонне труб 2 и производят продавку водоизоляционного состава из колонны труб 2 через верхние радиальные каналы 21 колонны труб 2 и далее через межколонное пространство 26 сквозь нижние радиальные каналы 22 колонны труб 2, поскольку самоуплотняющаяся манжета 8 под давлением продавки плотно прижата к внутренним стенкам скважины 1 и не пропускает водоизоляционный состав сверху вниз, поэтому водоизоляционный состав через внутреннее пространство колонны труб 2 сквозь перфорационные отверстия 24 попадает в изолируемый водоносный пласт 25. Вновь опускают колонну труб 2 вниз относительно находящегося неподвижно башмака 3, в следствии фиксации последнего посредством якорного узла 10 к внутренним стенкам скважины 1, до упора верхнего конца полой втулки 4 башмака 3 в верхний упор 6 колонны труб 2, при этом нижние радиальные каналы 22 колонны труб 2 герметично перекрываются полой втулкой 4 посредством уплотнительного элемента 23.
Разгерметизируют на устье скважины межколонное пространство 26. Прямой (подачей промывочной жидкости в колонну труб 2) или обратной промывкой (подачей промывочной жидкости в межколонное пространство 26) вымывают остатки водоизоляционного состава из колонны труб 2 и межколонного пространства 26.
Далее приподнимают устройство вверх на 2-3 метра, а затем опускают, при этом сначала колонна труб 2 поднимается вверх относительно находящегося неподвижно башмака 3, в следствии фиксации последнего посредством якорного узла 10 к внутренним стенкам скважины 1, до упора нижнего конца полой втулки 4 башмака 3 в нижний упор 7 колонны труб 2.
При дальнейшем подъеме все детали устройства, кроме деталей якорного узла 10 (стакана 10, центраторов 12, плашек 13, штифта 14, пружин 18), благодаря контакту плашек 13 с внутренними стенками скважины 1, совершают возвратно-поступательное перемещение относительно выше указанных деталей якорного узла 10.
В результате штифт 14 (см. фиг.2) при подъеме устройства из верхней части длинного продольного паза 15 опускается вниз и попадает в фигурный паз 17, откуда при последующем спуске перемещается в верхнюю часть короткого продольного паза 16, занимая
транспортное положение, при этом направляющая 19 (см. фиг.1) плашек 13 выходит из взаимодействия с конусной поверхностью 5 полой втулки 4, о чем свидетельствует появление полного веса устройства на индикаторе веса, установленного на устье скважины 1. Далее устройство полностью извлекают из скважины 1.
Предлагаемое устройство позволяет исключить использование осреднительной емкости, в связи с чем упрощается технология приготовления водоизоляционного состава, а продавка водоизоляционного состава в изолируемый водоносный пласт осуществляется после стабилизации химических показателей водоизоляционного состава, что позволяет повысить качество изоляционных работ и исключить вероятность повторных работ.