Устройство для ликвидации сорбционной корки с внутренней поверхности обсадных колонн

 

Использование: изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к устройствам применяемым при строительстве нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: очистные приспособления выполнены в виде дугообразных пружинных пластин. На их поверхности расположены режущие элементы в виде сегментов с радиусом, близким к радиусу окружности колонны. Очистные приспособления закреплены на муфтах, которые установлены на спускаемой обсадной колонне. Конструкция предлагаемого устройства позволяет срезать сорбционную корку непосредственно при спуске обсадной колонны. 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к устройствам, связанным с применением их при строительстве нефтяных и газовых скважин.

Известно, что завершение работ при строительстве скважин должно заканчиваться креплением горной выработки (скважины) обсадной полной и цементажем последней.

Главной задачей при проведении вышеуказанных работ является получение надежной изоляции обсадной колонны от вскрытого разреза, получение прочного и непроницаемого цементного кольца (скважина обсадная колонна).

Как показывает опыт работ, указанное условие не всегда выполнимо, поскольку имеется значительное число разного рода причин, которые не позволяют получить надежный результат.

Одной из наиболее часто встречаемых причин это отсутствие сцепления цементного камня с поверхностью ранее спущенной колонны, указанное приводит к появлению каналов перетоков, что в конечном случае приводит к осложнениям или нефтегазопроявлениям.

Если рассмотреть причину возникновения каналов перетоков, то можно определенно сказать, что основной причиной следует считать наличие сорбционной корки на внутренней поверхности ранее спущенной колонны. Изучая состав корки, можно установить, что она прежде всего состоит из частиц глины, утяжелителя (барит), а также различного рода солей.

Существуют устройства, которые должны устранять указанную причину, но, как показывает практика работ, цель зачастую не достигается Известно устройство скребок колонны, который применяется для очистки внутренней поверхности обсадных колонн (1). Недостатком данного устройства является то, что он выполняется конструктивно таким образом, что спуск его невозможен на обсадных трубах, поскольку для размещения режущих элементов используется корпус с внутренним каналом в несколько раз меньшим, чем канал обсадных труб.

Очистка ствола скважины с использованием этого устройства может быть произведена до спуска колонны на бурильной колонне, но в этом случае происходит перерыв во времени от очистки до цементирования и корка вновь нарастает.

Если даже данное устройство выполнить по размеру внутреннего канала обсадной колонны и предусмотреть каналы для промывки в режущих элементах, то процесс промывки и цементирования будет или невозможен, или очень рискован, из-за малых размеров каналов можно получить их закупорку срезанной коркой, оставшимся в растворе шламом и не закончить процесс. Если этого не произойдет, то за счет больших гидравлических сопротивлений будет иметь место высокое давление, что приведет к осложнению: поглощение, гидроразрыв пласта.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению относится аналогичное устройство (2), которое состоит из корпуса, закрепленного на муфтах спускаемой обсадной колонны и очистных приспособлений пластин, закрепленных на муфтах.

Недостатком данного устройства являются неудовлетворительная степень очистки из-за небольшой жесткости и конструкции элементов очистки. Данные проверки качества цементирования показывают, что качества и надежности получить не удается.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение процесса очистки при одновременном центрировании колонны.

Поставленная цель достигается тем, что очистные приспособления, закрепленные на муфтах, выполнены в виде дугообразных пружинных пластин с расположенными на их поверхности режущими элементами в виде сегментов с радиусом, близким к радиусу окружности колонны. Муфты установлены на спускаемой обсадной колонне.

На фиг. 1 устройство для удаления сорбционной корки; на фиг. 2 4 показан вид сверху на устройство при секционной установке со смещением пластин в каждой секции.

На муфтах 1 закреплены дугообразные пружинные пластины 2 с расположенными на их поверхности режущими элементами 3. Муфты установлены на спускаемой обсадной колонне 4.

Количество пластин 2 и их ширина определяется диаметром скважины.

На одной пластине 2 располагается один, два и более режущих элементов 3 в виду ступеней. Количество режущих элементов 3 определяется диаметром ствола скважины и длиною дугообразных пружинных пластин 2.

Режущие элементы имеют одну или несколько рабочих поверхностей, их количество определяется длиною дугообразных пружинных пластин 2, твердостью металла пластин, глубиною скважины.

Режущие элементы 3 выступают за пределы пластины 2 и взаимно перекрывают просветы между дугообразными пружинными пластинами 2. В случае, если устройство изготовляется с режущими элементами 3, не выходящими за пределы ширины пластины 2, то устройства для ликвидации сорбционной корки устанавливаются в количестве не менее трех (фиг. 2 4).

Режущие элементы 3 соприкасаются с поверхностью колонны в виде пространственных дуг, проекции которых на плоскость составляют окружность.

Диаметр устройства при несжатом положении больше внутреннего диаметра ранее спущенной обсадной колонны на 40 80 мм.

Режущие элементы 3 выступают над поверхностью пластин 2 на высоту от 1 - 5 мм до 20 30 мм, в зависимости от положения на пластине 2.

Устройство установлены в нижней части спускаемой колонны, при установке и закреплении последние смещаются одно к другому на 5 30^o в зависимости от количества пластин (фиг. 2 4).

Твердость металла для режущих элементов подбирается в зависимости от плотности и абразивности корки и твердости металла очищаемой обсадной колонны.

Режущие элементы 3 имеют угол встречи, а их рабочие поверхности заточку для резания при движении обсадной колонны.

Работа режущих элементов 3 осуществляется после ввода устройства, закрепленного на спускаемой обсадной колонне 4, в предыдущую обсадную колонну с некоторым усилием, поскольку диаметр устройства имеет, как указывалось выше, превышение над внутренним диаметром колонны, т.е. будет выполнено условие, при котором режущие элементы 3 будут прижаты к внутренней поверхности колонны, а расположение их на пружинных пластинах 2 позволит им радиально перемещаться.

Процесс резания осуществляется за счет движения вниз, а также может осуществляется за счет движения колонны 4 вверх.

В процессе спуска колонны режущие элементы очищают корку со стенки колонны за счет принудительного контактирования рабочей поверхности режущих элементов 3 с поверхностью предыдущей обсадной колонны.

Нахождение режущих элементов 3 под углом обеспечивает их самоочистку.

Срезанная глинистая корка перемещается частично вверх, а частично вниз в просветы между пружинными пластинами 2 и удаляется при очередной промывке скважины.

Закупорка ствола скважины в данном случае невозможна из-за достаточно больших просветов между пружинными пластинами 2 и их способности к радиальному перемещению.

Пружинные пластины 2 за счет симметричного расположения и сил упругости центрируют обсадную колонну 4 в предыдущей колонне, что обеспечивает контакт всех режущих элементов с внутренней поверхностью колонны (скважины).

Технический результат заключается в том, что применив устройство, процесс срезания сорбционной корки производится непосредственно при спуске обсадной колонны. При этом необходимое усилие для срезания корки осуществляется за счет сжатия пружинных пластин 2, поскольку их диаметр превышает диаметр ранее спущенной колонны.

Способность к самоочистке и конструктивные особенности позволяют предотвратить закупорку ствола.

Устройство имеет двойное действие центрирует обсадную колонну и производит процесс ликвидации корки.

Устройство также при соответствующем оборудовании может спускаться и на бурильном инструменте для предварительной очистки стенок колонны и скважины. Может очищать не только обсадную колонну, но и стенки открытого ствола.

Формула изобретения

Устройство для удаления сорбционной корки с внутренней поверхности обсадных колонн, включающее очистные приспособления в виде пластин, закрепленных на муфтах, которые установлены на спускаемой обсадной колонне, отличающееся тем, что очистные приспособления в виде пластин выполнены дугообразными, пружинными и с расположенными на их поверхности режущими элементами в виде сегментов с радиусом, близким к радиусу окружности колонны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4