УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ЦЕМЕНТНОГО МОСТА В СКВАЖИНЕ
DEVICE FOR WELL CEMENT BRIDGING

Изобретение относится к бурению и может быть использовано для изоляции зоны осложнения при бурении скважины путем контролируемой доставки тампонажного раствора в заданный интервал скважины для создания полого цементного моста.
Известно устройство для контролируемой установки цементных мостов в скважинах (патент RU №2044864, E21B 33/14, опубл. 27.09.1995 г.), включающее полый цилиндрический корпус, опорный элемент в виде ножей и разделительные пробки, причем оно снабжено кожухом и подвесной пробкой с посадочным седлом в верхней части и боковыми промывочными окнами, установленной в нижней части корпуса под ножами на срезных элементах, а корпус напротив ножей выполнен со сквозными продольными проточками, при этом ножи выполнены с опорными головками в виде сегментов под внутреннюю поверхность кожуха и наружные проточки корпуса и помещены в продольных щелевых отверстиях последнего, при этом корпус в нижней части выполнен с боковыми промывочными окнами против одноименных отверстий подвесной пробки.
Недостатками данного устройства являются:
- невозможность создания центрального полого канала в цементном мосте при использовании устройства в открытом стволе скважины, так как подвесная пробка не обеспечивает герметичности в открытом стволе скважины с кавернами зоны поглощения, из-за этого происходит уход долота в сторону от цементного моста и вскрытие новой зоны осложнения, которую необходимо изолировать;
- невозможность получения цементного моста высокого качества, так как подвесная пробка не обеспечивает герметичности в открытом стволе скважины с кавернами зоны поглощения, поэтому после закачивания цементного раствора в скважину происходит его проседание или замещение скважинной жидкостью, а затем размывание.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для установки цементного моста в скважине (патент RU № 2435021, E21B 33/14, опубл. 27.11.2011 г.), включающее полый цилиндрический корпус, нижнюю разделительную пробку с проходным каналом, выполненным по ее оси, оснащенную сверху посадочным седлом под верхнюю разделительную пробку и соединенную срезными элементами с корпусом, соединенный с корпусом кожух с боковыми промывочными каналами, причем кожух выполнен в виде патрубка длиной больше зоны поглощения и оснащен сверху проточкой и герметично установленной нижней разделительной пробкой, а снизу - башмаком с клапаном и фиксатором под нижнюю разделительную пробку, кроме этого, пробки, кожух и башмак изготовлены из легко разбуриваемого материала, а боковые каналы выполнены с возможностью герметичного перекрытия нижней разделительной пробкой при ее перемещении вниз до взаимодействия с фиксатором башмака. Недостатками данного устройства являются:
- невозможность доставки непосредственно в зону поглощения наполнителя тампонажного раствора или химических реагентов необходимой концентрации для улучшения качества цементного моста;
- отсутствие манжет, что снижает качество устанавливаемого цементного моста из-за отсутствия дополнительного армирования манжетами, что снижает возможность поддержания столба цемента после закачки цементного раствора;
- отсутствие возможности фильтратоотдачи из цемента, что ведет к снижению качества устанавливаемого цементного моста.
Технической задачей предлагаемого устройства является создание надежной конструкции устройства для изоляции зоны осложнения при бурении скважины за счет возможности доставки тампонажного раствора или химических реагентов необходимой концентрации непосредственно в зону поглощения, создания дополнительного армирования манжетами, а также возможности фильтратоотдачи жидкости из цемента, что позволит повысить качество устанавливаемого цементного моста и снизить материальные затраты за счет исключения повторных заливок.
Техническая задача решается устройством для установки цементного моста в скважине, включающим полый цилиндрический патрубок длиной больше зоны поглощения с боковыми отверстиями, соединенный сверху с колонной труб, оснащенный снизу башмаком, нижнюю разделительную пробку с проходным каналом, оснащенную сверху посадочным седлом под верхнюю разделительную пробку.
Новым является то, что цилиндрический патрубок оснащен снаружи несколькими конусообразными эластичными манжетами, нижний конец которых жестко зафиксирован, а верхний раструб прижат к цилиндрическому патрубку при помощи срезных изнутри штифтов, вставленных в боковые отверстия, которые размещены рядами по периметру цилиндрического патрубка, причем пространство между манжетой и патрубком заполнено наполнителем тампонажного раствора или химическими реагентами для улучшения качества цементного моста, нижняя разделительная пробка после посадки в посадочное седло верхней разделительной пробки выполнена с возможностью разрушения срезных штифтов при перемещении вниз, освобождения от них боковых отверстий и расправления раструбов манжет, при этом нижняя разделительная пробка оснащена снаружи кромкой, изготовленной из более твердого материала, чем материал патрубка, и выполненной с возможностью взаимодействия с патрубком и перемещения только вниз, причем диаметры боковых отверстий выполнены с возможностью осуществления фильтратоотдачи жидкости из цемента после фиксации разделительных пробок в нижнем положении и прекращения закачки жидкости в колонну труб.
На фиг.1 изображено устройство в разрезе при прокачивании через него цементного раствора в зону поглощения.
На фиг.2 изображено устройство в разрезе при окончании прокачивания цементного раствора и посадке верхней разделительной пробки в нижнюю.
На фиг.3 изображено устройство в разрезе после среза штифтов, освобождения от них боковых отверстий, расправления раструбов манжет, дожима цементного раствора в зону поглощения через боковые отверстия и посадки пробок в фиксатор башмака.
Устройство для установки цементного моста 1 (фиг.1-3) в скважине 2 включает полый цилиндрический патрубок 3, выполненный из легко разбуриваемого материала, длиной больше зоны поглощения 4 с боковыми отверстиями 5, соединенный сверху с колонной труб 6 (на фиг. показана условно), оснащенный снизу башмаком 7, нижнюю разделительную пробку 8 с проходным каналом 9, оснащенную сверху посадочным седлом 10 под верхнюю разделительную пробку 11 (фиг.2, 3). Цилиндрический патрубок 3 (фиг.1-3) оснащен снаружи несколькими конусообразными эластичными манжетами 12, нижний конец 13 которых жестко зафиксирован, а верхний раструб 14 прижат к цилиндрическому патрубку 3 (фиг.1, 2) при помощи срезных изнутри штифтов 15, вставленных в боковые отверстия 5 (фиг.1-3), которые размещены рядами по периметру цилиндрического патрубка 3. Причем пространство между манжетой 12 и патрубком 3 заполнено наполнителем тампонажного раствора, например микросферами, RD и т.п., или химическими реагентами 16, например CaCl, NaCl и т.п., для улучшения качества цементного моста 1. Нижняя разделительная пробка 8 после посадки в посадочное седло 10 верхней разделительной пробки 11 (фиг.2, 3) выполнена с возможностью разрушения срезных штифтов 15 (фиг.1, 2) при перемещении вниз, освобождения от них боковых отверстий 5 (фиг.1-3) и расправления раструбов 14 (фиг.3) манжет 12. При этом нижняя разделительная пробка 8 (фиг.1-3) оснащена снаружи кромкой 17, изготовленной из более твердого материала, чем материал патрубка 3, закрепленной к разделительной пробке 8, например, посадкой внатяг, пайкой и т.п. и выполненной с возможностью взаимодействия с патрубком 3 и перемещения только вниз. Диаметры боковых отверстий 5 выполнены с возможностью фильтратоотдачи жидкости из цемента после фиксации разделительных пробок 8, 11 (фиг.3) в нижнем положении и прекращения закачки жидкости в колонну труб 6 (фиг.1-3).
Устройство работает следующим образом.
По результатам исследований устройство спускают в скважину 2 (фиг.1-3) в зону поглощения 4 на колонне бурильных труб 6 таким образом, чтобы боковые отверстия 5 цилиндрического патрубка 3 были расположены напротив зоны поглощения 4. Далее по колонне бурильных труб 6 через нижнюю разделительную пробку 8 с проходным каналом 9 и башмак 7 в зону поглощения 4 прокачивают расчетный объем цементного раствора. После этого в колонну бурильных труб 6 помещают верхнюю разделительную пробку 11 (фиг.2, 3) и доводят ее закачиванием скважинной жидкости до посадки в седло 10 (фиг.1-3) нижней разделительной пробки 8, при этом происходит повышение давления над пробками 8 и 11 (фиг.2, 3), что приводит к сдвигу их вниз, т.к. нижнюю разделительную пробку 8 (фиг.1-3) в цилиндрический патрубок 3 устанавливают с натягом. Далее прокачиванием продавочной жидкости пробками 8 и 11 (фиг.2, 3) производят выдавливание цементного раствора из патрубка 3 (фиг.1-3) в зону поглощения 4, при этом при перемещении вниз нижняя разделительная пробка 8 разрушает срезные штифты 15, вставленные в боковые отверстия 5, высвобождает их и расправляет верхние раструбы 14 (фиг.3) конусообразных эластичных манжет 12 (фиг.1-3), нижним концом 13 жестко зафиксированных к цилиндрическому патрубку 3. Наполнитель тампонажного раствора или химического реагента 16 для улучшения качества цементного моста высвобождается из пространства между манжетой 12 и патрубком 3 и смешивается с цементным раствором. Помимо этого, манжеты 12 позволяют произвести более качественную установку цементного моста 1 за счет создания дополнительного армирования. По достижении пробками 8, 11 (фиг.2, 3) башмака 7 (фиг.1-3) на поверхности фиксируется повышение давления, после этого прекращают прокачивание продавочной жидкости. За счет того что кромка 17, которой оснащена нижняя разделительная пробка 8, врезается в патрубок 3, не происходит выдавливание пробок 8, 11 (фиг.2, 3) обратно в цилиндрический патрубок 3 (фиг.1-3). После этого производят отворот колонны бурильных труб 6 по левой резьбе 18 и поднимают ее на поверхность. Так как диаметры боковых отверстий 5 выполнены с возможностью фильтратоотдачи жидкости из цемента после фиксации пробок 8, 11 (фиг.2, 3), снижается время на ожидание затвердевания цементного раствора и улучшается его качество. Благодаря тому, что пробки 8 (фиг.1-3) и 11 (фиг.2, 3), патрубок 3 (фиг.1-3) и башмак 7 выполнены из легко разбуриваемого материала, они легко разрушаются долотом (на фиг. не показано) при дальнейшем углублении скважины, а за счет того что устройство образует полый канал в цементном мосте 1, уход долота в сторону от цементного моста 1 исключен, что предотвращает вскрытие новой зоны поглощения 4.
Предлагаемое устройство для установки цементного моста в скважине является надежной конструкцией за счет возможности доставки тампонажного раствора или химических реагентов необходимой концентрации непосредственно в зону поглощения, создания дополнительного армирования манжетами, а также возможности фильтратоотдачи жидкости из цемента, что позволит повысить качество устанавливаемого цементного моста и снизить материальные затраты за счет исключения повторных заливок.