книги из ГПНТБ / Мищевич, В. И. Гидродинамические исследования поглощающих пластов и методы их изоляции

быть выполнено. Поэтому часто поглощающие пласты намюрского яруса и серпуховско-окского надгоризонта Ромашкинского место­ рождения перекрывают как одну поглощающую систему без учета их статических уровней.

Для раздельного исследования и изоляции залегающих рядом пластов разработан гидравлический надувной пакер с широкопро­ ходным каналом и уплотнительным элементом, деформирующимся под давлением промывочного раствора, закачиваемого в буриль­ ные трубы, что дает возможность устанавливать пакер в любом участке ствола скважины, не имеющем значительных каверн [42].

Гидравлический пакер (рис. 51) состоит из ствола 2, цилинд­ ра 8, неподвижной головки 4 с гайкой 3, резинового элемента 7, подвижной головки 9 с ограничительной гайкой 10, башмака 11 и штуцера 12. Пакер с бурильными трубами соединяется перевод­ ником 1. Отверстия А предназначены для передачи давления под резиновый элемент, а отверстия Б — для закачки тампонирующей смеси в зону поглощения. Штуцер 12 служит для создания дав­ ления в пакере с целью деформации резинового элемента. Во всех узлах пакера герметизация осуществляется уплотнительными коль­ цами 5 я 6.

Пакер, соединяют с бурильными трубами и спускают в скважи­ ну до необходимой глубины. Нагнетанием жидкости насосами в бурильных трубах создается давление, равное 60—70 кгс/см2, под

120

действием которого деформируется («надувается») резиновый эле­ мент. При этом нижняя подвижная головка перемещается вверх, предотвращая отрыв резинового элемента от металлических го­ ловок.

При достижении определенного давления, когда резиновый элемент плотно прижат к стенке скважины, плавно опускают буриль­ ные трубы на величину, равную рабочему хо­ ду пакера (расстояние между торцами ци­ линдра и переводника). Ствол пакера вместе с башмаком и штуцером перемещают в ниж­ нее положение, а уплотнительный элемент с цилиндром остаются неподвижными вследст­ вие действия сил трения уплотнения о стенки скважины.

При движении ствола вниз отверстия А смещаются относительно отверстий в цилинд­ ре 8, что предотвращает снижение давления под резиновым элементом, а отверстия Б, пе­ ремещаясь в нижнее положение, соединяют внутреннюю полость пакера с подпакерной зоной. В этот момент давление резко падает, что свидетельствует об окончании установки пакера.

Герметичность установки пакера проверя­ ется нагнетанием жидкости: если перелив из скважины не наблюдается или уровень жид­ кости в затрубном пространстве не повыша­ ется, пакер надежно разобщил зону поглоще­ ния и остальную часть ствола скважины. В противном случае пакер снимают и устанав­ ливают его в другом месте.

Убедившись в герметичности установки па­ кера, в зону поглощения закачивают расчет­ ное количество тампонирующей смеси, причем большое проходное сечение отверстий Б поз­ воляет применять быстросхватывающиеся, сравнительно высокой концентрации смеси срцс наполнителями.

Для съема пакера необходимо приподнять бурильные трубы. При этом отверстия А ствола пакера и цилинд­

ра сообщаются между собой, а давление из-под резинового эле­ мента сбрасывается, и он принимает транспортное положение, не препятствуя дальнейшему подъему пакера.

Пакер Б-23 рекомендуется применять только при поглощениях промывочного раствора. В водопроявляющих скважинах установка его не всегда возможна, так как выходящая из скважины жид­ кость может увлечь частично деформированный резиновый элемент

121

в- верхнее положение, при котором отверстия А ствола и цилиндра разобщаются и дальнейшего уплотнения резиновым элементом не произойдет..

Г и д р а в л и ч е с к и й п а к е р Т а т б у р нефти. На рис. 52 показан гидравлический пакер многократного действия, состоящий из ствола 3, соединяемого с бурильными трубами переводником, резинового элемента 2, заключенного между двумя концами трубы, двух сальников, кла­ панной коробки, хвостовика с пружиной и двух клапанов 1 и 4. Нижний клапан 4 слу­ жит для создания давления в бурильных тру­ бах, а верхний клапан 1 обеспечивает сооб­ щение трубного пространства с рабочей ка­

мерой.

После спуска пакера в скважину в бу­ рильных трубах создается давление, верхний клапан открывается и промывочный раствор попадает под резиновый элемент, в результа­ те чего последний разжимается и плотно при­ легает к стенкам скважины. При давлении 50—60 кгс/см2 делают посадку бурильных труб, при этом резиновый уплотнитель и свя­ занные с ним детали остаются неподвижны­ ми вследствие действия сил трения резины о стенки скважины, а ствол пакера вместе с де­ талями нижнего клапана перемещается вниз. Коническая проточка ствола, удерживающая шток клапана 1 в открытом положении, схо­ дит с него, и клапан под действием пружины закрывается. При этом предотвращается вы­ ход рабочей жидкости из-под резиновой ман­ жеты. При дальнейшем движении ствола па­ кера шток клапана упирается в упорный шток, и нижний клапан открывается, давле­ ние в трубах падает, что является сигналом конца пакеровки. По окончании процесса за­ ливки для извлечения пакера натягивают ко-

.Рис. 52. ГидравлтескиНпонну бурильных труб. Ствол пакера, переме- пакер Татбурнефти щаЯсь вверх, отжимает шток верхнего клапа­

на, и жидкость из рабочей камеры перетекает в бурильные трубы, а резиновый элемент принимает первоначальную или близкую к ней форму. При наличии в скважине зон обвалов и поглощений изоляционные работы целесообразно проводить с помощью раз­ буриваемых пакеров.

Р А З Б У Р И В А Е М Ы Е П А К Е Р Ы

Пакер РП-175 состоит из стальной неразбуриваемой и дюралю­ миниевой или чугунной разбуриваемой частей (рис. 53).

122

К разбуриваемой части относятся корпус 10, резиновый эле­ мент 9, конус 6 с кольцом 3, башмак 11, седло 16, шар 12.

Рабочая камера, образуемая кожухом, стволом и переводни­ ком, соединяется с полостью бурильных труб четырьмя отверстия­

123

часть пакера отсоединяют от разбуриваемой и поднимают на по­ верхность, тщательно осматривают, промывают и смазывают.

После ОЗЦ разбуривают пакер и цементный мост, а затем оп­ ределяют интенсивность поглощения изолируемой зоны. Практи­

ют дюралюминиевый или эбонитовый шар, снова навинчивают ве­ дущую трубу или заливочную головку, и с помощью цементиро­ вочных агрегатов закачивают промывочную жидкость. Шар подхо­ дит к седлу, перекрывает отверстие, и в трубах создается давле­

124

ние, которое передается в рабочую камеру. При этом стакан с цилиндром и кольцом перемещается вниз, сжимая резиновый эле­ мент 16. Вместе с корпусом вниз перемещаются плашки, кото­ рые входят в зацепление с нарезкой на стволе. При давлении 80— 90 кгс/см2, когда резиновый элемент достаточно сжат и плотно прилегает к стенкам скважины, штифты, удерживающие седло, срезаются, давление в трубах резко падает, а резиновый элемент фиксируется в сжатом состоянии.

Герметичность пакеровки проверяют путем дальнейшей закач­ ки промывочной жидкости в бурильные трубы: если циркуляция жидкости не прекратилась', скважина загерметизирована недоста­ точно, и наоборот. Убедившись в надежности герметизации сква­ жины, в бурильные трубы закачивают расчетное количество там­ понирующей смеси. Затем отсоединяют ведущую трубу или зали­ вочную головку, и в бурильные трубы бросают пробку, которую продавливают расчетным количеством промывочной жидкости. Пробка доходит до ствола пакера, давление повышается, резино­ вые кольца пробки входят в конические проточки ствола пакера, которые препятствуют движению пробки вверх. Таким образом, канал пакера перекрывается и предотвращается движение жид­ кости.

Для подъема бурильных труб и неразбуриваемой части пакера вращением бурильной колонны вправо на 8—10 оборотов отвинчи­ вается левая резьба. Разбуриваемая часть остается в скважине на все время твердения цементного раствора и затем разбуривается вместе с цементным мостом, причем время бурения пакера со­ ставляет 15—20 мин. После подъема разбуриваемой части для ее разборки необходимо отвинтить кольцо 2, вытащить трубу, очи­ стить и смазать все детали.

Результаты .промышленных испытаний разбуриваемого пакера на промыслах объединения Татнефть показали эффективность при­ менения его для изоляции поглощающих и водопроявляющих го­ ризонтов. Пакер изготавливается серийно.

Р а з д е л и т е л ь н а я п р о б к а А-107(108) Т а т Н И И . При изоляции зон поглощения разбуриваемые пакеры часто использо­ вали как разделительные мосты для разобщения зоны обвалов и зоны поглощения.

Однако применять для этих целей пакер нерационально, поэто­ му в ТатНИИ разработана разделительная пробка, которая зна­ чительно проще разбуриваемого пакера и обеспечивает надежное разобщение зон поглощения и обвалов.

Разделительная пробка (рис. 55) состоит из манжеты 5, кото­ рая закрепляется на корпусе 7 между конусом 6 и кольцом 3 с помощью гайки 2. В собранном виде корпус с манжетой запрес­ совывается в кожух 8. Снизу вставляются четыре плашки 9 с рас­ ширяющей их в радиальном направлении пружиной 10; затем на корпус навинчивается башмак 12, который стопорится штиф­ тами 11.

125

Собранную пробку на бурильных трубах спускают в скважину и устанавливают на 15—20 м ниже изолируемой зоны. Для уста­ новки пробки в бурильные трубы сбрасывают деревянную проб­ ку 4, навинчивают ведущую трубу и закачивают промывочную жидкость. При избыточном давлении

ко применяют для исследования и изоляции поглощающих пла­

126

помощи пакера позволяет не только решить вопросы замены есте­ ственных водных суспензий глинистыми растворами в процессе бурения, но и определить необходимость проведения изоляцион­ ных работ, которые обеспечили бы требуемую высоту подъема це­ ментного раствора за колонной.

Максимальное давление при опрессовке поглощающих горизон­ тов не должно быть больше градиента давления гидроразрыва пласта, который для многих площадей Татарии колеблется в пре­ делах 0,14—0,16 кгс/см2-м {42].

Как правило, в скважинах (Ромашкинское месторождение), где изоляционные работы проводили на основании исследования по­ глощающих пластов с помощью пакера, цементный раствор под­ нимали на требуемую высоту.

При бурении нагнетательных скважин, где предусматривается подъем цементного раствора до башмака кондуктора (высота подъема цементного раствора 1500—1550 м), подготовленность скважины к цементированию необходимо проверять также опрес­ совкой всех поглощающих горизонтов на давление, которое ожи­ дается при цементировании.

Широкое внедрение пакеров при исследовании и изоляции зон поглощения промывочной жидкости значительно повысило эф­ фективность изоляционных работ и снизило затраты средств и вре­ мени на ликвидацию одного поглощения.

§ 23. СРЕДСТВА ПЕРЕКРЫТИЯ ЗОН ПОГЛОЩЕНИЯ

ПЕРЕКРЫВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА УПП-ВНИИБТ

Для ликвидации катастрофических поглощений промывочного раствора, приуроченных к большим трещинам и кавернам, во ВНИИБТ разработан метод с применением перекрывающих уст­ ройств [36]. При их применении создается искусственная пористость

плетения и др.).

Под действием закачиваемой с поверхности тампонирующей смеси с наполнителем сетчатая оболочка расширяется и запол­ няет трещины и каверны. Расширение ее происходит вследствие закупорки ее ячеек наполнителем, находящимся в тампонирующей смеси] при твердении которой образуется цементный камень, свя­ зывающий цемент в сетчатой оболочке с породой.

Устройства УПП-4А, УПП-5А, УПП-8А, УПП-4Б, УПП-5Б и УПП-8Б предназначены для перекрытия зон катастрофического поглощения промывочного раствора при бурении крупнотрещино­ ватых и кавернозных пород, залегающих на любой глубине (с уче­ том термостойкости сетчатой оболочки), а УПП-4А, УПП-5А и УПП-8А, кроме того,— для перекрытия и крепления расширенной

127

части поглощающего участка ствола скважины и для установки мостов различного назначения выше зоны поглощения, когда уста­

Продолжение табл. 14

Перекрываемый интервал и длина сетчатой оболочки в м при диаметре

чатой оболочки.

Конструкция устройств УПП-4А, УПП-5А, УПП-8 А показана на рис. 56. Основными деталями этих устройств являются пере­ водник 2, корпус 3, перекрывающий элемент, включающий сетку 9 и центральную трубу 8, эластичный капроновый чехол 11, верхний патрубок 7, башмачный патрубок 17, башмак 20, нижний перфо­ рированный патрубок 18, шар 21.

Корпус предназначен для предохранения сетки от повреждения при спуске устройства в скважину. Сверху он соединяется с пере­ водником, а снизу к нему крепится башмачный патрубок с баш­ маком. В верхней части корпуса имеются два отверстия диамет­ ром 2 мм для пропуска жидкости с целью предупреждения смятия корпуса при спуске устройства в скважину.

Сетчатая оболочка из капроновой или другой прочной нити крепится при помощи хомута 15 и изоляционной ленты 12 на ниж-

128

нем перфорированном 18 и верхнем 7 патрубках. Верхний патру­ бок соединяется заклепками с переводником 5, который с помощью резьбы соединен с муфтой 4. Внутри верхнего и нижнего патруб­ ков проходит центральная труба 8, предназначенная для промывки

форированный патрубок; 19— шпилька; 20 — башмак; 21 — шар; 22— ось; 23 — пружина;

24 — защ елка

Рис. 57. Перекрывающее устройство УПП-Б:

скважины при спуске устройства, а также для прокачки тампонирующей смеси и сборки на ней сетчатой оболочки.

Для удобства сборки на сетку надевается эластичный капро­ новый чехол И. Перфорированный патрубок 18 присоединен к башмаку 20. Он имеет 4-мм отверстия, которые служат для выпу­ ска промывочного и тампонирующего растворов (без наполнителя)