В Политехе знают, как упростить процесс бурения в горно-геологических условиях

Ученые университета разработали инновационный механический пакер

При освоении новых горных районов нефтедобыча сопряжена с разного рода технологическими проблемами. Например, возрастает риск межпластовых перетоков, проникновения в скважину агрессивных флюидов (жидкость или газ, химический состав которых вызывает коррозию или деградацию материалов скважинного оборудования или тампонажного камня) и преждевременного разрушения цементного кольца. Все это может привести к снижению герметичности обсадных колонн и, соответственно, безопасности эксплуатации нефтедобывающих объектов. Чтобы избежать этих проблем, специалисты кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин» – профессор Рагим Хасаев и ассистент Данила Камаев – разработали инновационный разбуриваемый механический пакер. Он упрощает бурение и цементирование скважин в непростых горно-геологических условиях, создавая герметичную «пробку», предотвращающую движение флюидов (например, нефти, газа или воды) между пластами. На изобретение получен патент (№ 2847962).

– Пакер – это «пробка» внутри скважины, которая временно герметизирует затрубное пространство (между трубой и обсадной колонной), чтобы безопасно выполнять технологические операции: промывку, цементирование, гидроразрыв пластов и другие процедуры, – поясняет Данила Камаев. – «Разбуриваемый» означает, что после выполнения работ пакер можно просто удалить с помощью бурового инструмента, не поднимая всю колонну.

Пакеры уже давно используются в процессе бурения, эксплуатации и ремонта нефтяных и газовых скважин. Политеховские ученые сделали его конструкцию более простой и при этом более надежной. В отличие от существующих моделей, политеховское изобретение:

• быстро устанавливается без специального инструмента;
• устойчиво к разгерметизации скважины;
• позволяет промывать скважину: раствор поступает по встроенному каналу между зонами выше и ниже пакера.

Основу пакера, предложенного нашими учеными, составляет полый ствол, на котором размещены:

• раздвижные плашки и клинья – «распирают» пакер в обсадной колонне и фиксируют его положение;
• уплотнитель – герметизируют затрубное пространство и предохраняет узел от износа;
• шаровой клапан паркера, основная функция которого – контроль канала жидкости внутри колонны труб (работает примерно так же, как и водопроводный кран);
• стопорное кольцо на нижних плашках – исключает обратный ход устройства и потерю герметичности;
• подпружиненный обратный клапан, обеспечивающий движение промывочной жидкости.

– Пакер опускается в скважину на бурильных трубах, активируется перепадом давления внутри колонны и герметизирует кольцевое пространство (пространство между стенкой скважины (стенкой горной выработки) и обсадной колонной (трубами, которые спускаются в скважину), – рассказывает Камаев. – Наше устройство идеально подходит для наклонно-направленных скважин (30–85°), зон с неустойчивыми породами или высокими пластовыми давлениями.