Тампонажный снаряд

 

Изобретение относится к бурению нефг тяных и газовых скважин, в частности к борьбе с поглощениями бурового раствора,, и м.б. использовано во всех отраслях народного хозяйства в погруженном в жидкость состоянии (на различных глубинах) для сме^ шения различных жидких ингредиентов веществд и для диспергирования отдельных компонентов вещества. Цель - повышение надежности работы тампонажного снаряда при борьбе с поглощением бурового раствора независимо от его интенсивности, Тампонажный снаряд содержит соединительные переходники 1 и 14, соединенные с полым корпусом 7 с отверстиями 8 по его длине, В нижней части корпуса 7 выполнено седло под шар. Концентрично наружной поверхности корпуса 7 ус-' тановлен перемешивающий узел 5 в виде(Лс^fё00ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 В 33/132

ГОСУДАРСТВЕН1ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4747385/03 (22) 27.06.89 (46) 23.02.92. Бюл. N. 7 (71) Среднеазиатский государственный научно-исследовательский и проектный институт газовой промышленности (72) У.Д. Мамаджанов, Э.У. Мамаджанов и

P.Ä. Пулатов (53) 622.245.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 451835, кл. Е 21 В 33/13, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Ь 163990, кл. Е 2 1 В 33/t3, 1964.

Авторское свидетельство СССР

М 1260507, кл. Е 21 В 33/13, 1984.

Авторское свидетельство СССР

И 956751, кл. Е 21 В 33/13, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 1337510, кл. Е 21 В 33/132, 1985.

<1 > SU <, 1 714085 А1 (54) ТАМПОНАЖНЫЙ СНАРЯД (57) Изобретение относится к бурению неф-, тяных и газовых скважин, в частности к борьбе с поглощениями бурового раствора,. и м.б, использовано во всех отраслях народного хозяйства в погруженном в жидкость состоянии (на различных глубинах) для смешения различных жидких ингредиентов вещества и для диспергирования отдельных компонентов вещества. Цель — повышение надежности работы тампонажного снаряда при борьбе с поглощением бурового раствора независимо от его интенсивности, Тампонажный снаряд содержит соединительные переходники 1 и 14, соединенные с полым корпусом 7 с отверстиями 8 по его длине, В нижней части корпуса 7 выполнено седло под шар. Концентрично наружной поверхности корпуса 7 установлен перемешивающий. узел 5 в виде

1714085 установленного на подшипниках на корпусе квадратного кожуха с тангенциальными отверстиями. Кожух с корпусом образует кольцевой зазор, гидравлически связанный с корпусом 7 и тангенциальными каналами, выходы которых параллельны граням квадратного кожуха. Перемешивающий узел 5 вращается под действием пэры реактивных сил и число оборотов его:зависит от произвсти и давления, развиваемых буровыми насосами или насосами цементировочных агрегатов, Вращение его обеспечивают два

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к борьбе с поглощениями бурового раствора, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в погруженном в жидкость состоянии (на различных глубинах) для смещения различных жидких ингредиентов вещества и для диспергирования отдельных компонентов вещества.

Известно тампонажное устройство, включающее породоразрушающий инструмент, установленный над ним затирочный элемент и отражатель в виде шнека.

Недостатком этого устройства является невозможность принудительного задавливания смеси на забое скважины в трещины и поры пород и малая эффективность работы при наличии даже небольших каверн в скважине.

Известйо тампонажное устройство для борьбы с поглощением промывочной жидкости с использованием быстросхватываю щейся смеси, включающий цилиндрический контейнер со смесителем, наружная труба которого жестко связана с пакером, расположенным выше смесителя, а внутренняя концентрически встроенная труба соединена с бурильнцми трубами для подвода к смесителю тампонажной смеси, причем наружная поверхность внутренней трубы выполнена с винтовой нарезкой, соединяющей ее с кольцевым поршнем, Недостатком этого устройства является значительная длина трубы с винтовой нарезкой, приводящей в движение поршень, сложность конструкции и.строгая дозировка компонентов смеси.

-Известен тампонажный снаряд, включающий корпус, камеру для основного компонента и отвердитвля, камеру нагнетания, поршень, связанный с полым штоком с промывочными каналами, внутри которого размещен магистральный поршень, вэл с лопастями и пробкой. радиальных шарикоподшипника-3 и 10 и одйн упорный шарикоподшипник 11. При тампонировании один компонент подают по полому корпусу 7. После этого подают вязкоупругий разделитель и шар, а второй компонент подают через тангенциальные каналы, Под давлением и при вращении перемешивающего узла загустевающая или затвердевающая смесь за счет центробежной силы задавливается в поглощающую зону. 2 ил. ) Недостатком его является сложность конструкции и ограниченность обьема для основного компонента и отвердителя.

Известен тампонажный снаряд, состоя5 щий из корпуса, отдельных камер для основного компонента быстросхватывающей

: смеси и отвердителя, специального шнека с противоположно ориентированными спиральными-витками, предназначенными для

10 смешивания.. Снаряд включает специальный дозировочный узел для дозированной подачи отвердителя.

Недостатками этой конструкции является малый объем компонентов, размещаемых

15 в снаряде, недостаточное смешивание компонентов смеси шнековым узлом.

Ближайшим техническим решением.может служить тампонажный снаряд, состоящий из корпуса с осевым каналом для

20 подачи компонентов и с верхним и нижним перекрывающим элементом на его наруж- ной поверхности, смеситель, размещенный между ними, выполненный в виде перемешивающего узла с затирочными элемента25 ми и каналом для подачи компонента между ними. Верхний и нижний перекрывающий элементы выполнены с противоположно ориентированными лопастями. Недостатками этой конструкции является низкая эф30 фективность смешивания смеси и невозможность принудительного задавливания смеси в поры, трещины пласта при наличии каверн в скважине.

Цель изобретения — повышение надеж35 ности работы тампонажного снаряда при борьбе с поглощением бурового раствора независимо от его интенсивности.

Поставленная цель достигается тем,.что в нижней части бурильной колонны устэнав40 ливэется тампонажный снаряд, состоящий из полого корпуса с отверстиями, вращающегося перемешивающего узла с 12-ю отверстиями, изготовленного иэ квадратной трубы. Вращение перемешивающего узла вокруг оси полого корпуса обеспечивается радиальными и упорными шарикоподшипниками при помощи.тангенциальных каналов, просверленных так, что струи компонентов смеси, вырываясь из них йод большим давлением и скоростью, создают пару противоположно направленных сил.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается тем, что в нем использован вращающийся под действием пары реактивных сил перемешивающий узел, обеспечивающий последовательную закачку и смешение двух компонентов быстрозагустевающей смеси с одновременным задавливанием их в поглощающие трещины и поры эа счет центробежной силы, Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1), на котором представлено продольное и поперечное сечение тампонажного снаряда.

Тампонажный снаряд состоит из верхнего соединительного переходника 1, упорной крышки для подшипника 2, радиального шарика-подшипника 3, подпорной шайбы 4, перемешивающего узла 5, заглушек 6, полого корпуса 7, с отверстиями 8, упорной шайбы 9, радиального шарико-подшипника 10, упорного шарико-подшипника 11, вращающегося фланца 12, подставного фасонного фланца 13 и нижнего соединительного переходника 14, посадочного седла 15, шара 16, Борьба с поглощением бурового раствора с использованием тампонвжного снаряда осуществляется следующим образом: один из компонентов быстроэагустевающей смеси, например 10%-ный водный раствор гидролизованного полиакрилонитрила или нитронного волокна из поверхности по бурильной колонне подается через ее нижнюю часть в зону поглощения, Перед закачкой удельный вес компонента приравнивается к удельному весу бурового раствора, находящегося в скважине. Затем через этот же канал эакачивается второй компонент. Между компонентами быстрозагустевающей и быстротвердеющей сме.си, а также между буровым раствором и вторым компонентом устанавливается один из известных упругих разделителей. Над упругим разделителем, установленным после первого компонента, помещается пластмассовый шар. Как только иэ бурильной колонны вытеснится первый компонент и упругий разделитель, пластмассовый шар 1 закрывает коническое отверстие в посадочном седле 2, установленном в хвостовике (фиг. 2) тампонажного снаряда. После этого второй компонент вытесняется через отверстия 8 в полом корпусе 7, приводя во вращательное

Вращение его обеспечивают два радиальных шарико-подшипника 3 и 10 и один упорный шарико-подшипник 11.

При интенсивном вращении перемеши20 вающего узла второй компонент (18%-ная соляная кислота (отвердитель) или водный раствор CaCtz (загуститель), под давлением вырываясь из 12-ти отверстий, интенсивно смешивается с первым компонентом, нахо30

5

40 движение перемешивающий узел тампонажного снаряДа 5 (фиг. 1). Перемешивающий узел 5 снаряда, изготовленный из квадратной бурильной трубы обтачивается (за исключением отдельных поясов для просверления отверстий) для облегчения. Корпус тампонажного снаряда имеет 12 отверстий диаметром 8-16 мм. Отверстия в перемешивающем узле просверлены так, чтобы было обеспечено шесть пар сил. Перемешивающий узел вращается под действием пары реактивных сил и число оборотов его зависит от производительности и давления, развиваемых буровыми насосами или насосами цементировочных агрегатов. дящемся в кольцевом пространстве скважины, образуя быстрозагустевающую или быстротвердеющую смесь.

Наружный диаметр тампонажного снаряда не более наружного диаметра муфт бурильной колонны. Поэтому из-за габаритных размеров снаряда особые условия прихвата колонн не возникают.

Эффективность и безопасность работы тампонажного снаряда обеспечивается следующим образом.

Бурильная колонна с тампонажным снарядом перед закачкой компонентов быстрозагустевающей или быстросхватывающей смеси устанавливается в нижней части поглощающего горизонта, С момента начала вытеснения второго компонента (начало смешения компонентов) через тампонажный снаряд бурильная колонна медленно со скоростью 0;11-0,12 м/с, поднимается вверх до тех пор, пока снаряд не будет извлечен иэ расчетной высоты подъема быстрозагустевающей или особенно быстрозатвердевающей смеси.

Как только бурильная колонна будет поднята на безопасную высоту, закрывается превентор, скважина заполняется буровым раствором и при помощи насосов сверху создается давление в 5 — 15 атм. Под этим давлением и при вращении перемешивающего узла загустевающая или затвердевающая смесь за счет центробежной силы эадавливается в поглощающую зону. Через

2 часа после окончания операции по задавливанию смеси в зону поглощения открывается превентор и возобновляется

1714085

: нормальная циркуляция бурового раствора.

Дальнейшее бурение может осуществлять-ся без подъема и спуска колонны бурильных труб.

8 случае необходимости тампонажный 5 снаряд может быть использован для снятия глинистой корки перед закачкой компонентов смеси. Это выполняется в такой последовательности: через бурильные трубы бросается пластмассовый шар. Шар садит- 10 ся на посадочное седло в хвостовике (фиг. 2) тампонажного снаряда и перекрывает прямой и основной канал, и после этого циркуляция бурового раствора осуществляется через тампонажный снаряд. Перемешиваю- 15 щий узел вращается. а струя раствора. способная достичь 2-4 и более диаметра скважины (в зависимости от производительности и давления насоса) очищает стенки скважины от глинистой корки. Для этого с 20 самого начала циркуляции раствора буровой инструмент следует расхаживать вдоль зоны поглощения со скоростью 0,2-0.3 м/с.

Экономическая эффективность от использования тампонажного снаряда заклю- 25 чается в повышении эффективности борьбы с поглощением бурового раствора и экономии затрат на проведение дополнительных изоляционных работ.

Формула изобретения

Тампонажный снаряд, включающий соединительные переходники, связанные с полым корпусом с боковыми отверстиями по его длине и перемешивающий узел..установленный концентрично на наружной поверхности корпуса. отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен посадочным седлом, размещенным в нижней части полого корпуса, а перемешивающий узел выполнен в виде установленного на подшипниках на корпусе квадратного кожуха с тангенциальными каналами, выходы которых параллельны граням квадратного кожуха и расположены на ребрах последнего, причем квадратный кожух на корпусе установлен на подшипниках. с образованием кольцевого зазора, гидравлически связанного с полым корпусом и тангенциальными каналами.