close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2336409

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 336 409
(13)
C2
(51) МПК
E21B 33/14
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2005113715/03, 01.10.2003
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
01.10.2003
(30) Конвенционный приоритет:
02.10.2002 US 60/415,393
(73) Патентообладатель(и):
БЕЙКЕР ХЬЮЗ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US)
(43) Дата публикации за вки: 20.01.2006
R U
(72) Автор(ы):
ХОЛТ Джр. Джеймс Х. (US),
ЧАПМЕН Уолтер Р. (US),
КРИТЦЛЕР Джеймс Х. (US),
ОССЕЛБЁРН Джеффри Л. (TH),
ЛУИС Эдуин К. (TH)
(45) Опубликовано: 20.10.2008 Бюл. № 29
2 3 3 6 4 0 9
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: US 3014533 A, 26.12.1961. US 3741299
A, 26.06.1973. SU 1696678 A1, 07.12.1991. RU
2131017 C1, 27.05.1999. US 3050121 A1,
21.08.1962. US 3130784 A, 28.04.1964.
(85) Дата перевода за вки PCT на национальную фазу:
03.05.2005
2 3 3 6 4 0 9
R U
(87) Публикаци PCT:
WO 2004/031529 (15.04.2004)
C 2
C 2
(86) За вка PCT:
US 03/30871 (01.10.2003)
Адрес дл переписки:
101000, Москва, М.Златоустинский пер., 10,
кв.15, "ЕВРОМАРКПАТ", пат.пов.
И.А.Веселицкой, рег. № 11
(54) МАНДРЕЛЬ С БОКОВЫМ КАРМАНОМ, СОХРАНЯЮЩАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ПОСЛЕ
ПРОДАВЛИВАНИЯ ЧЕРЕЗ НЕЕ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА
(57) Реферат:
Группа изобретений относитс к способу и
устройствам дл заканчивани скважин, в
частности к способу заканчивани подземной
скважины, мандрели с боковым карманом,
сохран ющей
работоспособность
после
продавливани через нее цементного раствора и
цементировочной пробки дл продавливани цементного
раствора
через
насоснокомпрессорную колонну. Способ включает сборку
насосно-компрессорной колонны, имеющей по
меньшей мере одну мандрель с боковым карманом,
установку насосно-компрессорной колонны в
стволе скважины. Через насосно-компрессорную
колонну и мандрель в кольцевое пространство
вокруг насосно-компрессорной колонны вытесн ют
цементный раствор, и значительную часть
наход щегос в мандрели цементного раствора
удал ют за счет перемещени цементировочной
пробки по мандрели давлением рабочей жидкости.
Дополнительную часть наход щегос в мандрели
цементного
раствора
вымывают
турбулизированным потоком рабочей жидкости при
перемещении
ею
цементировочной
пробки.
Мандрель
содержит
продолговатую
трубу,
заканчивающуюс на
дистальных
концах
асимметричными присоединительными
переходниками, асимметричный проходной канал,
проход щий в полости указанной трубы между
присоединительными переходниками,
цилиндрическую камеру, котора расположена в
полости
трубы
между
присоединительными
Страница: 1
RU
переходниками сбоку от проходного канала трубы и
имеет длину, составл ющую менее половины
длины полости трубы, нормально свободный
эксплуатационный канал, проход щий в полости
трубы от цилиндрической камеры к ближайшему
присоединительному переходнику, и вкладыш,
турбулизирующий
поток
рабочей
жидкости,
занимающий основную неиспользуемую часть
полости трубы, расположенную за пределами ее
проходного канала, цилиндрической камеры и
эксплуатационного канала. Цементировочна пробка
содержит
передний
блок
манжет,
закрепленный на корпусе пробки, задний блок
манжет, закрепленный на корпусе пробки на
рассто нии от переднего блока манжет,
практически
соответствующем
длине
звена,
соедин ющего трубы насосно-компрессорной
колонны, и центратор, закрепленный на корпусе
между передним и задним блоками манжет.
Обеспечивает повышение эффективности способа
за счет возможности очистки мандрели с боковым
карманом от цементного раствора и за счет
возможности ее использовани при газлифтной
эксплуатации скважины в дальнейшем. 3 н. и 9 з.п.
ф-лы, 5 ил.
R U
R U
2 3 3 6 4 0 9
C 2
C 2
2 3 3 6 4 0 9
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 336 409
(13)
C2
(51) Int. Cl.
E21B 33/14
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2005113715/03, 01.10.2003
(24) Effective date for property rights: 01.10.2003
(30) Priority:
02.10.2002 US 60/415,393
(43) Application published: 20.01.2006
(73) Proprietor(s):
BEJKER Kh'JuZ INKORPOREJTED (US)
(45) Date of publication: 20.10.2008 Bull. 29
2 3 3 6 4 0 9
(85) Commencement of national phase: 03.05.2005
(86) PCT application:
US 03/30871 (01.10.2003)
(87) PCT publication:
WO 2004/031529 (15.04.2004)
(54) MANDREL WITH SIDE POCKET THAT MAINTAINS OPERATION CAPABILITY AFTER
R U
2 3 3 6 4 0 9
SUBJECTED TO FLUSH OF CEMENT SLURRY
(57) Abstract:
FIELD: oil and gas production industry.
SUBSTANCE: package of inventions is related to
well completion method and devices, i.e. to
methods of well completion with mandrel provided
with
side
pocket
that
maintains
operation
capability after subjected to flush of cement
slurry and cementing plug to flush cement slurry
via tubing string. The method includes tubing
string provided with, at least, one mandrel with
side pocket and RIH with tubing string. Cement
slurry is displaced via tubing string and mandrel
to annular space around tubing string and main
part of the cement slurry inside the mandrel is
removed by moving cementing plug along the
mandrel by means of drive fluid pressure.
Additional part of cement slurry located in the
mandrel is washed out by turbulised flow of drive
fluid use to move cementing plug. Mandrel is
provided with oblongated pipe that is provided
with
asymmetrical
connecting
converters
on
distral ends, asymmetrical passage in the cavity
of stated pipe between connecting converters,
cylinder chamber located in the pipe cavity
between connecting converters alongside of pipe
passage and of length less than half of pipe
passage length, normally available production
flow passage located in the pipe cavity from
cylinder chamber to the nearest connecting
converter and insert that creates turbulence of
drive fluid and takes main unused part of the
pipe cavity, located beyond the passage, cylinder
chamber and production flow passage. Cementing
plug contain front set of cups fastened to the
plug case, rear set of cups fastened to the plug
case at the distance from front set of cups that
practically corresponds a length of link that
connects tubing joints and centraliser fixed on
the case between front and rear sets of cups.
Ensures increase of method performance due to
possible cleaning of mandrel with side pocket
from cement slurry and its further use for
gaslift operation of the well.
EFFECT:
improved
performance
of
well
completion method.
12 cl, 5 dwg
Страница: 3
C 2
C 2
Mail address:
101000, Moskva, M.Zlatoustinskij per., 10,
kv.15, "EVROMARKPAT", pat.pov.
I.A.Veselitskoj, reg. № 11
EN
R U
(72) Inventor(s):
KhOLT Dzhr. Dzhejms Kh. (US),
ChAPMEN Uolter R. (US),
KRITTsLER Dzhejms Kh. (US),
OSSELBERN Dzheffri L. (TH),
LUIS Ehduin K. (TH)
C 2
C 2
2 3 3 6 4 0 9
2 3 3 6 4 0 9
R U
R U
Страница: 4
RU 2 336 409 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Насто щее изобретение относитс к способу и устройствам, используемым дл заканчивани подземных скважин. В частности, изобретение относитс к изготовлению,
эксплуатации и применению элементов конструкции мандрели с боковым карманом,
обеспечивающих возможность продавливани через ее проходной канал цементного
раствора и турбулизирующих поток рабочей жидкости, движущийс за цементировочной
пробкой при прохождении этой пробки через мандрель.
Мандрели с боковым карманом - это специальные скважинные камеры, встраиваемые в
эксплуатационную насосно-компрессорную колонну (колонну НКТ), которую устанавливают
в подземной скважине дл добычи пластовых флюидов, таких как нефть или газ. В таких
мандрел х, которые в литературе также называютс оправками дл съемного
оборудовани (клапанов), имеютс сравнительно короткие цилиндрические камеры
(боковые карманы), расположенные параллельно оси насосно-компрессорной колонны, но
со смещением в сторону от нее. Эти боковые карманы через проемы сообщаютс с
трубным (внутренним) пространством насосно-компрессорной колонны, а через отверсти в стенке мандрели - с затрубным пространством. Боковые карманы представл ют собой
посадочные гнезда дл регул торов потока текучих сред (например, пусковых или рабочих
клапанов) или приборов дл измерени свойств флюидов и пород. Если мандрель служит
дл установки клапанов, это обеспечивает возможность регулировани потока текучих
сред из проходного канала насосно-компрессорной колонны в кольцевое (затрубное)
пространство или наоборот.
Поместить клапаны в боковые карманы мандрели или извлечь их оттуда можно с
помощью канатной техники без подъема насосно-компрессорной колонны. Такие
возможности регулировани потока текучих сред имеют большое значение дл управлени эксплуатацией скважины.
Другим аспектом управлени эксплуатацией скважины, где примен ютс мандрели с
боковым карманом, вл етс подъем флюидов на поверхность газлифтным способом (т.н.
газлифтна эксплуатаци скважины). В земных недрах существует множество нефт ных
коллекторов с огромными запасами газонефт ных флюидов, но недостаточной внутренней
энергией дл подъема пластовых флюидов на поверхность. Из-за глубины залегани коллектора традиционна насосна эксплуатаци скважины бывает невозможной. В этих
случа х пластовые флюиды можно извлекать из вмещающей породы с помощью газлифта.
Существует множество способов газлифтной эксплуатации скважин, но в большинстве
случаев в кольцевое пространство закачиваетс сжимаема среда, например, азот,
двуокись углерода или природный газ из внешнего источника, которую по выбору (в то
или иное врем , в том или ином месте колонны) впускают во внутренний проходной канал
насосно-компрессорной колонны через расположенные в боковых карманах клапаны.
Разность давлений, под действием которой поток газа поднимаетс по каналу насоснокомпрессорной колонны на поверхность, можно использовать дл подсоса потока нефти
вместе с транспортирующим газом, а также дл проталкивани вверх по насоснокомпрессорной колонне пробки, над которой находитс столб жидкой нефти.
При первом вскрытии пласта-коллектора скважиной его внутренней энергии может быть
достаточно дл подъема на поверхность пластовых флюидов с обеспечением
экономически приемлемого темпа добычи. Однако со временем эта энерги может
рассе тьс , причем задолго до истощени коллектора. Опыт эксплуатации скважин
показывает, что такое развитие событий можно предупредить, установив на насоснокомпрессорной колонне мандрели с боковыми карманами заблаговременно, не дожида сь,
пока возникнет реальна необходимость в газлифтной эксплуатации скважины. При
возникновении такой необходимости единственной технологической операцией,
требующейс дл начала газлифтной эксплуатации, будет установка газлифтных клапанов
с помощью канатной техники в соответствующие боковые карманы мандрелей. По
сравнению с таким масштабным меропри тием, как подъем из скважины и повторный спуск
в нее насосно-компрессорной колонны или колонны гибких труб длиной в несколько миль,
объем работ по спуску в скважину газлифтных клапанов с помощью инструментов канатной
Страница: 5
DE
RU 2 336 409 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
техники минимален.
Эти соображени приобретают еще большее значение, когда основна часть ствола
скважины остаетс необсаженной. Примерами здесь могут служить очень глубокие или
длинные скважины или горизонтальные скважины. Так, длинна скважина может быть
закончена при минимальной длине обсадной колонны. Ниже обсадной колонны ствол
скважины вплоть до стенки эксплуатируемого коллектора остаетс необсаженным.
Заканчивание скважины может проводитьс за один спуск насосно-компрессорной колонны,
снабженной переключательными (трехходовыми) клапанами и заливочными муфтами. Дл изол ции продуктивной зоны цементируют кольцевое пространство между насоснокомпрессорной колонной и стенкой ствола скважины выше этой зоны. Приток в скважину
флюидов из продуктивной зоны вызываетс перфорированием насосно-компрессорной
колонны и окружающего ее цементного кольца.
Когда насосно-компрессорна колонна оборудуетс мандрел ми с боковым карманом
дл газлифтной эксплуатации скважины в дальнейшем, заканчивание скважины
единственным спуском такой насосно-компрессорной колонны остаетс , к сожалению,
невозможным. При нагнетании цементного раствора по каналу насосно-компрессорной
колонны внутренний лабиринт мандрели до неприемлемой степени забиваетс цементным
раствором.
Поэтому в основу насто щего изобретени положена задача создани такой конструкции
мандрели с боковым карманом, которую можно было бы очищать от цементного раствора
до того, как он схватитс .
Еще одной задачей изобретени вл етс разработка способа заканчивани скважины
за один спуск насосно-компрессорной колонны с предварительной установкой в колонну
мандрелей с боковым карманом, которые можно будет использовать при газлифтной
эксплуатации скважины в дальнейшем.
Кроме того, задачей изобретени вл етс создание устройства дл очистки проходного
канала мандрели с боковым карманом от цементного раствора и других загр знений.
Перечисленные задачи решаютс в предлагаемом способе заканчивани подземной
скважины, при осуществлении которого:
собирают насосно-компрессорную колонну, имеющую по меньшей мере одну мандрель с
боковым карманом;
устанавливают насосно-компрессорную колонну в стволе скважины;
через насосно-компрессорную колонну и мандрель в кольцевое пространство вокруг
насосно-компрессорной колонны вытесн ют цементный раствор;
значительную часть наход щегос в мандрели цементного раствора удал ют за счет
перемещени цементировочной пробки по мандрели давлением рабочей жидкости, а
дополнительную часть наход щегос в мандрели цементного раствора вымывают
турбулизированным потоком рабочей жидкости при перемещении ею цементировочной
пробки.
В предпочтительном варианте дополнительную часть (остатки) цементного раствора
удал ют рабочей жидкостью практически полностью.
Перечисленные задачи решаютс за счет использовани устройства мандрели с
боковым карманом, внутри которой вдоль ее проходного канала расположены
конструктивные средства направлени движени цементировочной пробки и воздействи на поток текучей среды, образующие необходимый просвет дл установки клапана в
боковой карман и обеспечивающие выравнивание устанавливаемого клапана. В общих
словах, эти конструктивные средства представл ют собой несколько удлиненных секторов
(секций вкладыша), расположенных в мандрели с двух сторон от эксплуатационного
канала, обеспечивающего доступ к боковому карману. Рельеф поверхности секторов,
выполненные на ней выемки и поднутрени турбулизируют поток омывающей ее рабочей
жидкости, способству вымыванию ею остатков цементного (тампонажного) раствора из
полости мандрели. Турбулентность потока жидкости усиливаетс за счет выполнени в
секторах поперечных струйных отверстий.
Страница: 6
RU 2 336 409 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Сектора креп тс , предпочтительно сваркой, к стенке мандрели через проемы в стенке
трубы. Эти сектора устанавливаютс в виде параллельных направл ющих с
противоположных сторон эксплуатационного канала дл прохода канатного инструмента.
Эксплуатационный канал имеет минимально необходимую ширину дл прохода канатного
инструмента и клапана при установке клапана в цилиндрическую камеру бокового кармана
и его извлечении.
Более конкретно, в изобретении предлагаетс мандрель с боковым карманом,
содержаща :
продолговатую трубу, заканчивающуюс на дистальных концах асимметричными
присоединительными переходниками;
асимметричный проходной канал, проход щий в полости указанной трубы между
присоединительными переходниками;
цилиндрическую камеру, котора расположена в полости трубы между
присоединительными переходниками сбоку от проходного канала трубы и имеет длину,
составл ющую менее половины длины полости трубы;
нормально свободный эксплуатационный канал, проход щий в полости трубы от
цилиндрической камеры к ближайшему присоединительному переходнику;
вкладыш, турбулизирующий поток рабочей жидкости, занимающий основную
неиспользуемую часть полости трубы, расположенную за пределами ее проходного канала,
цилиндрической камеры и эксплуатационного канала.
В частных вариантах осуществлени поверхность вкладыша имеет разрывы,
турбулизирующие омывающий ее поток жидкости и образованные выемками. Разрывы
поверхности вкладыша могут быть образованы поперечными струйными каналами.
Вкладыш может быть составлен из нескольких отдельных секций, кажда из которых
отделена от соседних с ним секций. Кажда секци вкладыша может привариватьс к
стенке трубы, ограничивающей ее полость. Элементы вкладыша предпочтительно
расположены практически параллельными р дами с противоположных сторон
эксплуатационного канала.
Совместно с предлагаемой в изобретении мандрелью с боковым карманом
предусмотрено использование цементировочной пробки (верхн , или продавочна ,
пробка) с двум разнесенными в продольном направлении группами, или блоками
дисковых манжет. Группы дисковых манжет расположены относительно друг друга на
рассто нии, соразмерном длине мандрели, благодар чему при прохождении участка
бокового кармана мандрели цементировочна пробка посто нно испытывает давление
жидкости, действующее либо на переднюю, либо на заднюю группу дисковых манжет.
Между двум группами дисковых манжет расположен центратор, который при прохождении
цементировочной пробкой мандрели, обеспечивает концентрическое расположение
корпуса, соедин ющего группы дисковых манжет в канале.
В качестве жидкости, под давлением которой цементировочна пробка вытесн ет
основную массу цементного раствора из полости мандрели с боковым карманом, часто
используют легкую жидкость с низкой в зкостью, например воду. При прохождении потока
жидкости за цементировочной пробкой через мандрель в мандрели возникает
турбулентный режим течени , обусловленный критическими скорост ми потока жидкости,
омывающей профилированные поверхности секторов и вытекающей из струйных каналов,
выполненных в секторах по их ширине. При таком турбулентном течении жидкость смывает
и выносит остатки цементного раствора из полости мандрели до того, как цемент успеет
затвердеть.
Дл полного понимани насто щего изобретени далее приведено более подробное
описание предпочтительных вариантов его осуществлени , по сн емое следующими
чертежами, на которых одинаковые или аналогичные элементы обозначены одними и теми
же ссылочными номерами:
фиг.1 - схема конструкции скважины, по сн юща использование насто щего
изобретени применительно к газлифтной эксплуатации скважины,
Страница: 7
RU 2 336 409 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
фиг.2 - продольный разрез мандрели с боковым карманом предлагаемой в изобретении
конструкции;
фиг.3 - поперечный разрез мандрели, изображенной на фиг.2, секущей плоскостью 3-3
на фиг.2;
фиг.4 - объемное изображение секции направл ющего вкладыша мандрели;
фиг.5 - вид предлагаемой в изобретении цементировочной пробки в разрезе
вертикальной плоскостью.
На фиг.1 изображена типична дл осуществлени изобретени конструкци скважины,
где насосно-компрессорна колонна 10 закреплена в необсаженном стволе 12 скважины
цементным кольцом 14. Цементное кольцо 14 поднимаетс до продуктивной зоны 16
скважины или выше нее. После цементировани и затвердени цемента трубу и цементное
кольцо перфорируют химическими или стрел ющими перфораторами, в результате чего в
цементе образуютс перфорационные разрывы 17, уход щие во вмещающую породу 16.
Эти разрывы 17 образуют каналы дл поступлени скважинных флюидов из вмещающей
породы в продуктивной зоне 16 скважины в проходной канал 18 насосно-компрессорной
колонны 10.
Над верхней границей 15 цементного кольца 14 в насосно-компрессорной колонне 10
установлены одна или несколько разнесенных по длине колонны мандрелей 20 с боковым
карманом, выполненных в соответствии с изобретением. По технологии цементировани после установки колонны 10 в необсаженной скважине в проходной канал 18 насоснокомпрессорной колонны закачивают расчетное количество цементного (тампонажного)
раствора. После того как в проходной канал 18 колонны будет закачано необходимое дл цементировани количество цементного раствора с образованием вертикального столба,
на замыкающий, или верхний, торец столба цементного раствора опускают
цементировочную пробку 50, как это показано на фиг.5. Цементировочную пробку
вставл ют в проходной канал 18 насосно-компрессорной колонны до посадки на верхний
торец 15 столба цементного раствора, когда последний находитс у поверхности или
р дом с устьем скважины. Насосно-компрессорную колонну повторно подключают к
системе циркул ции рабочей жидкости, и в пространство за цементировочной пробкой 50
закачивают воду или другую рабочую жидкость, вытесн цементный раствор вниз по
проходному каналу 18 насосно-компрессорной колонны, а затем - вверх по кольцевому
пространству. Часто на конце насосно-компрессорной колонны 10 устанавливают седло
под цементировочную пробку, которое после посадки на него цементировочной пробки 50
запирает нижний конец насосно-компрессорной колонны 10.
Таким образом, положение верхней поверхности цементного кольца 15 можно
определить с достаточной точностью. Аналогичным образом можно точно рассчитать и
требуемое расположение мандрелей 20 на насосно-компрессорной колонне 10.
При цементировании кольцевого зазора проход ща через каждую мандрель
цементировочна пробка вытесн ет из мандрели значительную часть оказавшегос в ней
цементного раствора. Однако в пустотах мандрели, представл ющих собой необходимое
эксплуатационное пространство дл установки или сн ти клапанов, пробок и приборов,
задерживаютс остатки цементного раствора. Если эти остатки затвердеют в мандрели,
она, по существу, потер ет работоспособность. Отсутствие технических решений,
обеспечивающих достаточную степень очистки этого рабочего пространства, не позвол ло
использовать мандрели с боковым карманом теми способами, что были описаны выше.
Согласно изобретению турбулентный поток рабочей жидкости, движущейс через мандрель
за цементировочной пробкой 50, смывает и выносит из каждой мандрели остатки
цементного раствора.
Как показано на фиг.2, кажда установленна в насосно-компрессорной колонне 10
мандрель 20 с боковым карманом содержит два трубчатых присоединительных
переходника 22 и 24 на ее верхнем и нижнем концах, соответственно. Дистальные концы
присоединительных переходников имеют номинальный диаметр выход щих на
поверхность насосно-компрессорных труб и резьбу дл включени мандрели в насосноСтраница: 8
RU 2 336 409 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
компрессорную колонну последовательно с другими элементами колонны.
Присоединительные переходники имеют также выраженную асимметрично раст нутую
часть, обеспечивающую переход от номинального диаметра насосно-компрессорной
колонны на резьбовых концах переходников на увеличенный диаметр трубы. Между
расшир ющимис концами верхнего и нижнего присоединительных переходников
расположена эксцентрична труба 26 большего диаметра с боковым карманом, котора ,
например, может быть сварена с присоединительными переходниками. Соответствующа присоединительным переходникам 22 и 24 геометрическа ось 32 смещена в сторону от
оси 34 эксцентричной трубы и параллельна ей (см. фиг.3).
В проходном сечении эксцентричной трубы 26, которое смещено в сторону относительно
сечени основного проходного канала 18 насосно-компрессорной колонны 10, имеетс цилиндрическа камера 40 клапана. Из цилиндрической камеры 40 в поперечном
направлении через внешнюю стенку эксцентричной трубы 26 выход т отверсти 42. В
цилиндрической камере 40 помещаетс не показанный на чертежах клапан или пробка,
который устанавливаетс с помощью инструмента канатной техники, называемого
отклонителем или инструментом дл установки газлифтных клапанов. Дл проведени работ по заканчиванию скважины в цилиндрических камерах 40 мандрелей обычно
устанавливают пробки. Така пробка преграждает путь потоку текучей среды через
отверсти 42 между внутренним проходным каналом мандрели и внешним кольцевым
пространством, преп тству поступлению цементного раствора в затрубное пространство
при заканчивании скважины. После завершени всех работ по заканчиванию скважины
пробка легко извлекаетс инструментом канатной техники и таким же инструментом
мен етс на регул тор потока текучей среды.
У верхнего конца мандрели 20 расположена направл юща муфта 27 с цилиндрическим
криволинейным контуром дл придани отклонителю заданной ориентации относительно
цилиндрической камеры 40 известным специалистам способом.
Внутри эксцентричной трубы между образующей боковой карман цилиндрической
камерой 40 и присоединительными переходниками 22 и 24 в два р да расположены секции
35 направл ющих вкладышей. Вообще говор , эти направл ющие вкладыши
предусмотрены дл заполнени основной части неиспользуемого внутреннего
пространства эксцентричной трубы 26, что исключает возможность попадани в эти зоны
цементного раствора. Кроме того, секции 35 направл ющих вкладышей вл ютс массивными ограничител ми, преп тствующими заходу цементировочной пробки в
занимаемое ими пространство, тем самым предотвраща прихват пробки в этих зонах.
Менее очевидна , но не менее важна функци секций направл ющих вкладышей
заключаетс в том, что они создают в пустотах мандрели турбулентные циркулирующие
течени рабочей жидкости, движущейс за цементировочной пробкой.
Подобно четвертным трим-молдингам секции 35 направл ющих вкладышей имеют
дугообразную цилиндрическую поверхность 36 и пересекающиес плоские поверхности 38
и 39. Рассто ние между обращенными друг к другу поверхност ми 38 вкладышей
определ етс величиной просвета, или эксплуатационного канала, необходимого дл монтажа вставных клапанов и ввода отклонител (инструмента дл установки газлифтных
клапанов).
Важна функци плоских поверхностей 39 заключаетс в том, что они образуют боковые
стенки, направл ющие цементировочную пробку 50 при ее перемещении по эксцентричной
трубе 26 и удерживающие передние (направл ющие) дисковые манжеты цементировочной
пробки в проходном канале 18 насосно-компрессорной колонны, по которой движетс основной поток текучей среды.
Кажда секци 35 направл ющих вкладышей крепитс в эксцентричной трубе 26 одним
или несколькими сварными швами 49. В стенке эксцентричной трубы 26 высверлены или
выфрезерованы окна 47 дл доступа к дугообразной поверхности 36 при сварочных
работах.
В каждой секции направл ющего вкладыша по ее длине на подход щих рассто ни х
Страница: 9
RU 2 336 409 C2
5
10
15
20
25
30
35
друг от друга через поверхности 38 и 39 просверлены поперечные струйные каналы 44,
пересекающиес в материале вкладыша. Кроме того, на поверхност х 38, 39 имеютс выполненные на подход щих рассто ни х друг от друга выемки, или пазы, 46. В
предпочтительном варианте между соседними секци ми 35 направл ющих вкладышей
имеютс зазоры 48, компенсирующие неравномерность теплового расширени элементов
конструкции мандрели во врем термообработки мандрели в сборе при ее изготовлении.
При необходимости эти зазоры 48 могут быть выполнены таким образом, чтобы также
турбулизировать поток.
На фиг.5 схематично изображена цементировочна пробка 50, используема совместно
с мандрелью рассмотренной выше конструкции. Существенным отличием этой
цементировочной пробки от аналогов вл етс ее длина. Длина цементировочной пробки
50 приведена в соответствие с рассто нием между верхним и нижним
присоединительными переходниками 22 и 24 мандрели. Цементировочна пробка 50 имеет
переднюю (направл ющую) группу, или блок, 52 дисковых манжет и заднюю (замыкающую)
группу, или блок, 54 дисковых манжет. Между передней и задней группами дисковых
манжет расположен пружинный центратор 56.
При заходе в мандрель 20 с боковым карманом передней группы 52 дисковых манжет
создаваемое этими манжетами герметичное уплотнение канала нарушаетс , но плоские
поверхности 39 направл ющих вкладышей центрируют переднюю группу 52 дисковых
манжет относительно оси проходного канала 18, по которому движетс основной поток. В
это врем задн группа 54 дисковых манжет еще находитс в проходном канале 18
посто нного диаметра выше мандрели 20. Таким образом, действующее на заднюю группу
54 манжет давление продолжает нагружать корпус 58 цементировочной пробки. При
дальнейшем перемещении цементировочной пробки по мандрели 20 под действием
толкающего усили со стороны задней группы 54 дисковых манжет пружинный центратор
56 удерживает среднюю часть корпуса 58 пробки в концентричном относительно оси
канала положении. К моменту захода в мандрель 20 задней группы 54 дисковых манжет,
сопровождаемого нарушением герметичности уплотнени канала, обеспечивающего
продвижение цементировочной пробки, передн группа 52 дисковых манжет плотно
войдет в проходной канал 18 ниже мандрели 20, восстановив уплотнение на
цементировочной пробке. Таким образом, когда на задней группе 54 дисковых манжет
нарушитс обеспечивающее движущую силу уплотнение, герметичное разобщение
проходного канала уже будет обеспечено передней группой 52 дисковых манжет.
Несмотр на то, что изобретение описано выше на примере конкретных вариантов его
выполнени , следует иметь в виду, что описание носит лишь иллюстративный характер и
не исчерпывает возможностей осуществлени изобретени , поскольку из данного описани специалисту должно быть пон тна возможность осуществлени изобретени иными
техническими средствами и приемами. Соответственно предполагаетс , что изобретение
осуществимо и в других видоизмененных формах, не противоречащих его сущности.
40
45
50
Формула изобретени 1. Способ заканчивани подземной скважины, заключающийс в том, что собирают
насосно-компрессорную колонну, имеющую, по меньшей мере, одну мандрель с боковым
карманом, устанавливают насосно-компрессорную колонну в стволе скважины, через
насосно-компрессорную колонну и мандрель в кольцевое пространство вокруг насоснокомпрессорной колонны вытесн ют цементный раствор и значительную часть
наход щегос в мандрели цементного раствора удал ют за счет перемещени цементировочной пробки по мандрели давлением рабочей жидкости, а дополнительную
часть наход щегос в мандрели цементного раствора вымывают турбулизированным
потоком рабочей жидкости при перемещении ею цементировочной пробки.
2. Способ по п.1, в котором дополнительную часть цементного раствора удал ют
рабочей жидкостью практически полностью.
3. Мандрель с боковым карманом, содержаща продолговатую трубу, заканчивающуюс Страница: 10
CL
RU 2 336 409 C2
5
10
15
20
25
30
на дистальных концах асимметричными присоединительными переходниками,
асимметричный проходной канал, проход щий в полости указанной трубы между
присоединительными переходниками, цилиндрическую камеру, котора расположена в
полости трубы между присоединительными переходниками сбоку от проходного канала
трубы и имеет длину, составл ющую менее половины длины полости трубы, нормально
свободный эксплуатационный канал, проход щий в полости трубы от цилиндрической
камеры к ближайшему присоединительному переходнику, и вкладыш, турбулизирующий
поток рабочей жидкости, занимающий основную неиспользуемую часть полости трубы,
расположенную за пределами ее проходного канала, цилиндрической камеры и
эксплуатационного канала.
4. Мандрель по п.3, в которой поверхность вкладыша имеет разрывы, турбулизирующие
омывающий ее поток жидкости.
5. Мандрель по п.4, в которой разрывы поверхности вкладыша образованы выемками.
6. Мандрель по п.4, в которой разрывы поверхности вкладыша образованы поперечными
струйными каналами.
7. Мандрель по п.3, в которой вкладыш составлен из нескольких отдельных секций.
8. Мандрель по п.7, в которой кажда секци вкладыша отделена от соседних с ним
секций.
9. Мандрель по п.7, в которой кажда секци вкладыша приварена к стенке трубы,
ограничивающей ее полость.
10. Мандрель по п.7, в которой элементы вкладыша расположены практически
параллельными р дами с противоположных сторон эксплуатационного канала.
11. Цементировочна пробка дл продавливани цементного раствора через насоснокомпрессорную колонну, содержаща передний блок манжет, закрепленный на корпусе
пробки, задний блок манжет, закрепленный на корпусе пробки на рассто нии от переднего
блока манжет, практически соответствующем длине звена, соедин ющего трубы насоснокомпрессорной колонны, и центратор, закрепленный на корпусе между передним и задним
блоками манжет.
12. Цементировочна пробка по п.11, в которой каждый блок манжет представл ет собой
группу расположенных друг за другом дисков из эластичного материала.
35
40
45
50
Страница: 11
RU 2 336 409 C2
Страница: 12
DR
RU 2 336 409 C2
Страница: 13
RU 2 336 409 C2
Страница: 14
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
326 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа