196251. lajstromszámú szabadalom • Gyűrűstér elzáró berendezés mélyfúráshoz
1 196 251 2 A találmány szerinti berendezés olaj, víz és ásványbányászat céljából mélyített fúrólyukak béléscsövezése, cementezése során az átfúrt kőzetek porózus, túlnyomásos vagy elnyelő rétegeinek elválasztására alkalmas a beépített béléscső és a fúrólyuk gyűrűsterében. Az eszköz az eddig használt hasonló célú berendezésekhez viszonyítva nagyobb intervallumban megőrzi előnyös paramétereit, szerkezete egyszerűbb, így gyártása olcsóbb, ugyanakkor üzembiztonsága magasabb. A fúrólyuk béléscsövezés- cementczés sikere érdekében, a megfelelő szilárdságú ccmentpalást létrehozásához, különösen nagynyomású gázrétegek és folyadék elnyelő rétegek jelenléte esetén az utóbbi időkben többféle eszközzel kísérleteznek. Cél az, hogy megakadályozzák a fúrólyuk gyűrűsterébe benyomott cementtej elnyelését a porózus rétegben, illetve a nagynyomású gáz beáramlását a gyűrűstérbe. Ezek eredménye minden esetben a létrejött cementpalást hiánya, vagy nem kellő zárása, ami az olaj- és gáztermelés meghiúsulását vagy leromlását eredményezi. Ismeretes a „Lyncs” cég által gyártott rétcgelválasztó béléscsőtömító, amely fémtestből, fémgumi tömítőelemből. két feltáguló, fém mandzsettából, kettő visszacsapó és egy rögzítő szelepből, amelyek a tömítő elem alatt szelepházban vannak beépítve, áll. (Lásd a 3776308 lajstromszámú US szabadalmat, valamint a Composite Catalog of Oilfield Equipment and Services 34 th, revision 1980—81, volume 3, pg 4722—4723.) Az ismertetett tömítő alapvető hibája a gyártás bonyolultságából eredő magas ár. valamint hogy 1,25-szörös tömítő átmérőt meghaladó kútban jelentősen csökkennek a műszaki paraméterei, ilyen átmérőn túl az eszköz csak korlátozott mértékben használható. Műszaki megoldásában a találmányunk szerinti tömítőhöz legközelebb az az eszköz áll, amely a következő szerkezeti elemeket tartalmazza: Fémtest a mindkét végén szilárdan hozzárögzített gumi tömítő elemmel, két persely a fémtesten belül, áteresztő monzsetták, nyírószög, a testben elhelyezett szelep, rögzítő és átmenet. A tömítőelcm belső terének folyadékkal történő feltöltése a hosszanti, a tömítőclemek végei alatt beforrasztott csöveken keresztül történik. (Lásd. pl. a VDNH PPG-típusú berendezés prospektusát. Moszkva 1978. VNYIIBT kiadás; a M 327316 „Hidraulikus tömítő feltöltését szolgáló szelep” szerzői tanúsítványt.) Az ismertetett eszköz alapvető hibája, hogy nagy a fém veszteség a gyártás során, drága a gyártás, valamint a béléscső belső felületén lett elhelyezve a szelep egység csúszóperselyc. A csúszóperselynek a béléscső belső felületén történő elhelyezése lehetőséget ad a kútban végzett későbbi kútmunkálatok során a tömítő véletlenszerű felszabadítására (pl. ki- beépítések, kútjavítás, a lyukbefejezési stb. műveletek során). Ilyen módon a béléscsövezés közbeni rétegelválasztásra szolgáló tömítő ismert univerzális konstrukciói nem biztosítanak kellő biztonságot a kútban végzett munkálatok egész időtartama során. Találmányunk célja a rétegelválasztás biztonságának növelése és az eszköz árának csökkentése. 9 Az említett cél azzal érhető el, hogy a differenciális persely a fémtest külső felületen nyert elhelyezést úgy, hogy hermetikusan lezárja a visszacsapó szelepet, a tömítő elem egyik végpontja pedig mozgathatóan van a perselyre szerelve (ilyen lehet pl. a felső vég). Az 1. ábrán az eszköz készreszerelt állapotban, a 2. ábrán a gyűrűstérben kitömítve a 3. ábrán pedig a cementkötési szünet idejére lefúvatott béléscsőnyomás mellett látható. A találmányunk szerinti berendezés az 1 testből; 2 átmenetből; az A, 13 és C végfelülctű 3 differenciális perselyből; a 4 rögzítőből; az5 nyírószegből, a nagy szilárdságú, hőálló gumifém 6 tömítőelemből, a 7 felső szorító gyűrűből; a 8 alsó szorító gyűrűből, a 9 visszacsapó szelepből, amely a 10 tömítő amoftizátort a 11 perforált lemezt tartalmazza, a 13 radiális fúratból, 12, 14, 15 és 16 tömítőgyűrűből áll. (lásd. 1. ábra). A berendezés a következő módon működik. A cement betáplálás befejezése után a béléscső belső terének nyomását a számított ültetési nyomás értékre növelik, amikor is a 5 nyírószeg elnyíródik. A 3 differenciális perselyt az A felületre ható belső túlnyomás elmozdítja az 1 testhez és a 6 tömítőelemhez képest az alsó helyzetbe. Ekkor a persely 13 radiális fúratai egyállásba kerülnek a 9 visszacsapó szeleppel, és a folyadék a csőből a visszacsapó szelepen keresztül beáramolva kiülteti a 6 tömítőelemet (lásd. 2. ábra), ezzel elzárja a fúrólyuk gyűrűs teret. Az ültetési nyomás értéke 100 — 2090 bar/cm2. Ezt az értéket 5—7 percig kell a csőben megtartani. Az ültetés befejezése után a béléscső belső teréből az ültetési túlnyomást lefúvatják. Eközben a 9 visszacsapó szelep lezár. A tömítő belső terében lévő túlnyomás a „B” felületen hatva a 3 differenciális perselyt felfelé elmozdítja, ahol a 4 rögzítővel rögzítődik. E művelettel a zárás befejeződik. (lásd. 3. ábra) A 3 differenciális persely felfelé történő elmozdulásakor a tömítő belső térfogata mintegy 0,8— 1,28%-kal növekszik meg, amennyiben a gumi tágulási együtthatója K=l, 25 — 1,15. Ez a térfogatnövekedés az ültetési nyomást (P— 1(K)— 120 bar/cm2) a kísérleti adatoknak megfelelően 3—5 bni7em2-el csökkenti, ami a zárás szempontjából jelentéktelen. A találmányunk szerinti berendezés műszaki előnyei a bázis eszközökhöz képest abban jelentkeztek. hogy a szeleprendszer belső csúszóperselyei hiányoznak, ezzel fokozódik a biztonság, valamint egyszerűsödik a gyártás, mivel csökken az alkatrészek száma. A felhasználáskor jelentkező műszaki-gazdasági előny abban rejlik, hogy a különösen mély, magashőmérsékletű kutakban biztonságosan elzárhatok a rétegek a cső mögötti fluidom áramlás megakadályozása céljából. Ezáltal a béléscső cementczés minősége javul, megtakarítható sok drága kútjavításí munka. Szabadalmi igénypontok 1. Gyűrűstér elzáró berendezés mélyfúráshoz, amelynek fémteste, tágulást határoló elemekkel 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
