Устройство для обработки стенок скважины

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к средствам для гидромеханической кольматации стенок скважины. Цель - повышение эффективности его работы за счет улучшения качества кольматации. Устройство включает полый корпус (К) 1, гидромониторные насадки (Н), калибрующие лопасти 4, упругие очистные элементы (Э) 5. Вышерасположенную Н устанавливают в К 1 таким образом, что расстояние от ее выходного сечения до оси К 1 больше расстояния,чем у нижерасположенной Н. Это обеспечивает меньшее гидродинамическое давление вытекающей струи, чем для струи вышерасположенной Н Диаметр нижерасположенной Н меньше диаметра вышерасположенной Н. Ось Э 5 в горизонтальной плоскостирасположена под углом 70-80° к плоскости, к поверхности К 1 в точке пересечен, я с ней оси Э 5. Все Э 5 располагаются оэ лопастями 4 по направлению врлщиния устройства. Устройство устанавливается над до., ом с возможностью вращения. Лопас и4сн ,щ-;- ствляют калибровку СТВОЛУ скважин, а Э 5 - зачистку поверхности IK. Слруя б го раствора истекающая из ш.жеоасположснчой Н, обеспечивает снижение проницаемости породы. Струя, PL одящчя из вышерасположенной Н и имеющая большее гидродинамическое давление, обеспечивает высокую степень кольматации без разрушения породы. 3 ил. ic о ю -vl ON Ю Фиг 1

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

>s Е 21 В 37/00, 33/138

ГОСУДАРСТВЕHHblИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4451379/03 (22) 03.05,88 (46) 15,02.91, Бюл. N 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) Б.М.Курочкин, Н.Л.Прусова, Ю.И.Коваленко, И.Н.Пономаренко, P.X.Ôàòêóëëèí, В.Г.Жжонов, Ш.Г.Шайдуллин и P Ã.Èñÿíãóлов (53) 622,245.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 291133, кл. Е 21 В 37/02, 1969, Авторское свидетельство СССР

N. 1044770, кл. Е 21 В 37/02, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТЕНОК СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к средствам для гидромеханической кольматации стенок скважины. Цель — повышение эффективности его работы за счет улучшения качества кольматации. Устройство включает полый корпус (К) 1, гидромониторные насадки (Н), калибрующие лопасти 4, упругие очистные

„„Я „„1627672 А1 элементы (Э) 5. Вышерасположенную Н устанавливают в К 1 таким образом, что расстояние от ее выходного сечения до оси К 1 больше расстояния,чем у нижерасположенной Н. Это обеспечивает меньшее гидродинамическое давление вытекающей струи. чем для струи вышерасположенной Н. Диаметр нижерасположенной Н меньше диаметра вышерасположенной Н. Ось Э 5 в горизонтальной плоскости расположена под углом 70-80 к плоскости, асательной к поверхности К 1 в точке пересечень,я с ней

cñè Э 5. Все Э 5 распо "агаюгся за лопасгяMvI 4 по направлению вращения у".тр и "тва.

Устройство устанавливается над до;;".. oM c возможное ью вращения. Лопес ги 4 о, щ:.:— ствляют калибровку ствол скважин, а Э 5— зачис1ку поверхности с", н ",к. Стр я б,. " n го раствора. истекающа» из н ;.кеоасположг нчой Н, обеспечивает снь жение проницаемости породы. Струя, гг;одящ, я из вышерасположенной Н и имеющая большее гидродинамическое давление, обеспечивает высокую степень кольматации беэ разрушения породы. 3 ил.

1627672

10

55

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к средствам для гидромеханической кольматации стенок скважин.

Ц ль изобретения — повышение эффективности его работы за счет улучшения качества кольматации.

Нэ фиг, 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг, 3 — вид А на фиг. 2, Устройство включает в себя полый корпус 1, нижний струеформирующий элемент (нэсэцку) 2, вышерасположенный струеформирующий элемент (насадку) 3, калибрующие лопасти 4, упругие очистные элемечты 5.

Насадку 3 уст, эвливэют в корпусе 1 таким образом, что расстояние 4 от ее выходного сечения до оси устройства больше такового для нэсад и 2. Такое расположение насадок обеспечивает минимальное гидродинамическое давление на стенку скважины струи, истекающей из насадки 2, по сравнению со струей, истекающей из насадки 3, Вместо насадки 2 с сужающимся профилем можно установить насадку с расширяющимся проФилем или насадку с частично перекрытым верхним сечением, что также способствует снижению гидродинэмичеслого давления струи на стенку скважины.

Диаметр выходного сечения насадки 2 меньше диаметра выходного сечения насадки 3.

Ос каждого упругого очистительного элемента 5 лежит в горизонтальной r,ëoñêoсти под углом 70 — 80 к плоскости, касательной к цилиндрической поверхности корпуса

1 в точке пересечения с ней оси упругого элемента, Все упругие очистные элементы 5 располагаются за жесткими лопастями 4 по напоавлению врашения устройства. Лопасти 4 могут быть армированы твердым сплавом с целью увеличения их износостойкости, Упругие очистительные элементы 5 могут быть выполнены в виде витого цилиндра из упругого материала с контактирующими друг с другол, витками.

Гидродинэмическое давление по оси струи при прочих равных условиях определяется расстоянием I от выходного сечени насадки до рассматриваемой точки, а точнее отношением I/do, где do — диаметр выходного сечения насадки, При изменении I от 0 до(4-6) do гидродинамическое давление струи не изменяется и имеет максимальную величину. При дальнейшем увеличении величина гидро .инамического давления струи (ГДС) резко уменьшается и на расстоянии = 121р величина ГДС составляет

50 лишь около 25 от максимально: величины.

Величину ГДС по оси Iz(4-6)do можно определить по формуле

5,5

I (1 +а — )

С!о где Po — перепад давлений на насадке,МПа; а = 0,28.

Увеличивая расстояние от выходного сечения насадки до оси корпуса, тем самым уменьшают величину !, т.е. приближают насадку к стенке скважины, а значит, увеличивают величину ГДС на стенку скважины, Что касается выполнения насадок с разными диаметрами выходного сечения, то данное решение преследует ту же цель— обеспечение увеличенного значения ГДС на стенку для струи, истекающей из вышерасположенной насадки. Дело в том, что регулировать величину ГДС только за счет изменения не всегда целесообразно.

Слишком малые значения приводят к увеличению гидравлических сопротивлений в кольцевом пространстве, а максимальные значения I ограничены наружным диаметром буриль,ой колонны.

Устройство работает следующим образом, Устройство устанавливается над долотом, что обеспечивает его вращение и осевое перемещени". в процессе бурения.

Лопасти 4 осуществляют калибровку ствола скважины путем удаления со стенок скважины глинистой корки, а упругие элементы 5 обеспечивают зачистку неровной поверхности стенки скважины. Струя бурового раствора, истекающая из нижней насадки 2 и оказывающая осевое гидродинамическое давление на стенку скважины заведомо ниже той величины, при которой начинается разрушение горной породы, обеспечивает снижение проницаемости последней за счет ее кольматации. Однако степень кольматации при этом невелика из-за невысокоо значения oceeora гидродинамического давления струи, истекающей из насадки 2.

По мере углубления забоя скважины струя бурового раствора, истекающая из вышерасположенной насадки 3, воздействует на поро у с низкой проницаемостью, обеспечивая при этом высокую степень кольматации за счет достаточно высокого осевого гидродинэмического давления на породу и не вызывая разрушения последней, так как породы с низкой проницаемостью разрушаются струей жидкости только при весьма высоких осевых гидродинамических давлениях струи.

1627672

Пример.Исходные данные. диаметр скважины 216 мм; перепад давлений на насадке 10 МПа; диаметр насадки 6 мм: удаление насадки от стенки скважины l==20MM и

80мм.

При I = 20 мм (I =- 3.33do) на основании вышеизло.кеннсго величина ГДС составит

10 МПа. При! = 80 мм (1 = 13,3()()) величина

ГДС составит Р =- 2,45 МПа.

Таким Образом. увеличивая расстояние от выходного сечения насадки до оси корпуса или, что одно и то же, уменьшая с 80 мм до 20 мм, можно увеличи1ь гидродинами<еское давлен<)е струи на стенку скважины с

2,45 до 1(МПа.

ПрÎведенные H3ë;è эvñnåðиM nòeïьные ис:,ледова> ия по рэзрушени<0 t opt» пород струями жидкости по BB;IRi1, гн) cc:..Boe ги,. родинамическое давление ст )уи на породу. при котором начинается r,ðo (есс раару(еtIvtsI породы, зависи) от таких факторов. как прочность породы нз разрь)в и проницаемость породы. Установлено, что при поо tllцаЕМОСтИ ПОрад CBI.ILL;.

oce«oro гидродинамического давления струи, при котором начинается процесс разРУШЕ>;ИЯ НЕ згЭВИСИт 0 Be»>1 -. .1f! Г<

t 1<„ГИ nOÐO <,1 С1 <. <„,; с i Н <3 <1У !.i.,1) 3>-,,"<г . i,",L II,3<1>1L °,". f 0 <,;; . «1

i;lг. <>1ел1 <,ОС.л;.гн. и: r...:".,:,,;.д(ЕСКОГО Даел . I>I

Pr3З1)t)ОД; Г< . г Г . л

Отмеченное явление посв:.,,; <, ": . h,В ""П(!. Í k.o>I 1 ". ) Да " . < . Я .т V,,.1Е<<ЕНИ, ПРО 1:".(ав> )с)с.; ),.)О,; 1г<

КИМ ОбраэОМ, ec! И ПГ<.,ГВ0<Гг»1;Е,ii. ". -,3Г<ойCi BOB Ь На rf„" );г)ц; "t"у-. -.():.у . у.<

i бур«.>)огo рBCTBOI:;I с Oc ... <М г,г:1<1.(. ) ЕС К И М Дс) В I e! I L i e M ". -. I) г", Ь 1С -< <, г С (Кри Г<1Ч(:С ОГО Д яe»eНИЯ t1.. с; „ 1л Ым ни Гъ се проницаемО )ь ьз с -!P., >.Î Iьма ации

ЕЕ nOBOPXНОСГНОГО ОПОЯ, . ) Е .: . Э(У л<С породу можно be) on)сссни:; ге р;..)р шен. я

BO )де>>г rBO )а.(ь TpI> ей су ро> Ot-C (, ii», t 0

ДQCT<3T04I<0 t)blCO ° <<м дав it. "" i Е(,Г <:4ИBа.огцим вь; .с;ую cTe,)et it; > .:".L,t.1 зции .11с и породы. Такой .<.. ) Об) 1>: —,,. рат и обр.—

l)0 КИ П(ВЕРХ!< С > < О ., )й . С,,, .." "..TР<ус)", бурового пас вср; с,—, зпи <1> ;, ве.<1 i, В,(ОЩ(1Л СЯ ДЛЯ i, t,$(;<1 ами eñ.,и 1 Г<в<3 с> см а

Г яТНЕ КОНТс!К I а С I руИ ll:3., < <сй< ° ЬВОЛя<

ПРЕДОтВРатИТЬ .азРУШЕt И. ПОРО.",I СГР;<:й

)КИДК<.,ТИ и 0(1ecrleч 1ть (:0! t. nRO Гr1Н ПО:

СТЕНКИ СКBBn>!IН, CJft ° 1 работ . с механич(;ски><и о ист<1Т . ЯМИ, it ÍOX t К ас )КИН ПОК=1 Зал, Ч (О с<И i.ñ)

СТКИЕ ЛОПаСТИ, НИ yt.;1Ttt НЕ являются универсальным средством для очистки cTetlOY скважин от глинистой корки.

Жесткие лопасти не обеспечивают очистку неровной пове хности стенок скважин. а

5 упругие очистительные элементы оказываются не способными удалить толстую глинистую корку. Кроме того, эксперименты показали, что эффективность работы упругих очистительных элементов зависит от их

10 ориентации в горизонтальной плоскости.

Установлено, что при расположении их нормально к цилиндрической поверхности корпуса очистительного устройства (нормагьно к поверхности стенки скважины) они

15 в процессе работы сминаю < ся и раэдавливаютгя При уст;<новке упругого элемента под углом 50 и 60 к плоскости, касательной к цилиндрической поверхности корпуса в точ-. ке пересечения с ней оси упругого элемента, 2С 0ti не ил1ее достаточной упругости и не так —, IL1 åïBíî о <(1.цает стенку скважины. Это естественнn, r; к как большой угол требует меньших ус>11>1й1 для отклонения упругого элемента Onтимальный угол установки уп25 ругого 3ne>1eilTB оказался в пределах 70— о

80 . Разл10 цение насадок с увеличением

Ра .< ° Ос :, >, !O< О LIX CPЧ ..НИГ ДО ОСИ

r0I)r, < л,, гС.»<1. г °,i! ° С Г(° а ° PTf), L 1)У tг(г<г)ГO

С.ЕЧ, П „.Ер-:«<.ПОжс.»i><".; " .. HBI.;;: УЯ>.И

;,:,".i >») „)<, i . ° . r OCTA ПгЕ, ОГС. . е i <(1 i

>, р. .сn "0..(.I<>I i"i с.T(",и и ct i жг н; г)Со,)и(<"">lot Li »ор "дь) n(In ti .. ä .1 1 ",1 1з Не .15 <111ж; р,.г, 0,0;>, и:;, ....б, -i 3 IL1„;tto>В:- <1, ». !L .,. ., - i. a 1, .с ссз< 1 <С. > О ll ВП С,; i,; P Н;, (. - С Н К У Г <, i„; ) )f(V,! a k„

О . рл) г . 30bре T fи

У(тр», - ао дп < >3I);tb(» v.и с(.>iox сква4ri,"! <- Н<, ь: к ч t(a(. Ilt) ) и,, (Г<о1с< ",л <,1 попый

<)ItI1 ° i I kTtnv, в><пол не::ItlM>1 н;. раз, Ой Bilco е, и а>.) Гри котсры (ра <,1е)це»ы гидромо.-<и-. рны; насад<и VC I I0B»ЕННЫВ На КО(<1уСс. уПру(ИЕ СЧИСт".) tI! IP Э! СМЕ-< . Ы, ОСИ Ко, 00ЫX Oс" Попоn Еh<Ь) В с<<<3.1 <О Г )/1 ЬН 1L" I1ПОСК(< < .1 <10;., 3,.; >, ЫМ с, Г

ROM К -10CYLOCTV, B(,—; Пс НО<) К ПОВЕрХНОС И кор:—,, в 1 „e Г;е„)ес etf!14 с ней Gc, очис.но....;", .: .; .. Y.rt»let:. ь: в clc)I!Ot y г

") .",ротиь <по< О.кнуt<, > аш н<)я корпуса, 0 т— и (а к! ц е е с я тем. -iTO цел(,ю "Овы Je—

tI»s зфф:кгь)ь ос) . его p:: .ь< за счет у<.у,шенич::ачестза r.oëüM;.Toö>»1, <..НО снабжено устас)овленнь<ми на корпусе калибруюьцими

"..5 rfonecT>1> величину остр;1(о угла между очистнь<ми элементами Ll корпусом выполют .::».I;TepBBR<3 70-8Й", а рас;.Тояние оТ

ВЫХОдi«o СЕЧЕНИЯ Насадки дО >)Ер)>1Капь-!

;0vI зси корпуса,аждой выш<:распоп женной

;<а с а д r, >1 б о л ь ш е, ч е л1 у и >1 ж е р а с и о л о1627672

Дид 4

Составитель В.Борискина

Техред М,Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор М.Товтин

Заказ 322 Тираж 365 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина, 101 женной, причем диаметр выходного сечения каждой нижерасположенной насадки меньше диаметра выходного сечения каждой вышерасположенной насадки.