Устройство для электротермического крепления ствола скважины

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для закрепления неустойчивых и изоляции поглощающих интервалов горных пород при сооружении скважин различного назначения с применением относительно легкоплавких экологически чистых композиционных тампонажных материалов. Обеспечивает возможность закрепления отдельных участков тектонических нарушений, изоляции зон поглощений и флюидопоглощений на любых интервалах предварительно пробуренных глубоких скважин различного назначения, заполненных глинистыми или другими буровыми растворами. Сущность изобретения: устройство содержит емкость, тампонирующий генератор теплоты, уплотнитель с конусообразным наконечником, источник электроэнергии, легкоплавкий связующий материал, лебедку и грузонесущий кабель. Емкость заполнена легкоплавким связующим материалом. В нижней части емкости размещен генератор теплоты. Он выполнен в виде полого цилиндра с выходным отверстием в нижней части. Генератор теплоты и уплотнитель с конусообразным наконечником жестко закреплены на штанге. При этом конусообразный наконечник уплотнителя установлен внутри генератора теплоты, по всей его длине. При помощи наконечника происходит вытеснение расплавленного связующего материала. Вытеснение материала происходит под собственным весом через выходное отверстие. Вытеснение в полость скважины происходит при подъеме устройства. При этом происходит крепление стенок скважины. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для закрепления неустойчивых и изоляции поглощающих интервалов горных пород при сооружении геологоразведочных, эксплуатационных, гидрогеологических, инженерных скважин различного назначения с применением относительно легкоплавких экологически чистых композиционных тампонажных материалов.

Известен способ электротермического крепления ствола скважины и устройство для его осуществления (см. патент РФ 2057901, М. кл. 6 Е 21 В 33/138), принятый за прототип. Способ электротермического крепления ствола скважины, основанный на плавлении легкоплавких экологически чистых тампонажных материалов, который заключается в том, что готовят композиционный тампонажный материал с температурой плавления 50-1000^oС, опускают в предварительно пробуренную скважину тампонирующий пенетратор, после чего заполняют скважину тампонажным материалом на нужную высоту, а затем поднимают нагретый тампонирующий пенетратор к устью скважины.

Устройство для реализации способа включает в себя тампонирующий тепловой пенетратор, источник электроэнергии, лебедку, блок-баланс, кабель-трос для подвешивания пенетратора и канализации электроэнергии к тампонирующему пенетратору, штангу с центраторами и кабельный замок. При этом кристаллизатор - формователь - уплотнитель цилиндрической формы помещен в нижней части корпуса, штанга с центраторами помещена между корпусом пенетратора и кабель - тросом, а корпус пенетратора - генератора теплоты в верхней части имеет коническую форму с возможностью обеспечения со стенками скважины угла 5-10, при этом наружный диаметр корпуса пенетратора меньше диаметра скважины на 10-30%.

Данный способ и устройство обеспечивают крепление стволов только сухих и не глубоких скважин, доставка же легкоплавких тампонажных материалов к месту крепления отдельных участков тектонических нарушений, трещиноватостей, изоляции зон поглощений на любой интервал глубокой скважины, заполненной глинистым раствором, невозможна.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка, а именно расширение возможностей прототипа, что выражается в возможности закрепления отдельных участков тектонических нарушений, изоляции зон поглощений и флюидопоглощений на любых интервалах предварительно пробуренных глубоких скважин различного назначения, заполненных глинистыми или другими буровыми растворами.

Задача решается тем, что устройство для электротермического крепления ствола скважины, содержащее тампонирующий генератор теплоты и уплотнитель с конусообразным наконечником, жестко закрепленные на штанге, источник электроэнергии, легкоплавкий связующий материал, лебедку, грузонесущий кабель для подвешивания генератора теплоты и канализации электроэнергии, согласно изобретению оно снабжено емкостью, заполненной легкоплавким связующим материалом, а генератор теплоты размещен в нижней части емкости и выполнен в виде полого цилиндра с выходным отверстием в нижней части, при этом конусообразный наконечник уплотнителя установлен внутри генератора теплоты, по всей его длине, для вытеснения расплавленного связующего материала под собственным весом через выходное отверстие в полость скважины и крепление ее стенок при подъеме устройства.

Устройство для электротермического крепления ствола скважин поясняется чертежом, на котором изображен его продольный разрез.

Устройство содержит тампонирующий полый цилиндрический генератор теплоты 1 с выходным отверстием в его нижней части. Генератор размещен в нижней части емкости 2, заполненной легкоплавким связующим материалом. Внутри генератора 1 установлен уплотнитель расплава 3, который закреплен с генератором теплоты в нижней части тремя болтами. Нижняя часть уплотнителя выполнена в виде цилиндрического основания, а верхняя имеет форму конусообразного наконечника и установлена внутри генератора теплоты 1 по всей его длине для выхода расплавленного легкоплавкого связующего материала под собственным весом в полость скважины при подъеме устройства. Устройство включает также штангу 4, центратор 5, кабельный замок 6, грузонесущий кабель 7, а также лебедку и источник электроэнергии, не показанные на чертеже.

Устройство работает следующим образом.

После сборки устройства, в состав которого входят тампонирующий генератор теплоты 1, емкость 2 с легкоплавким связующим материалом, уплотнитель 3, штанга 4, центратор 5, кабельный замок 6, его подвешивают на грузонесущем кабеле 7, включают генератор теплоты 1, расплавляют гранулированный связующий легкоплавкий материал в его нижней части и охлаждают водой. Расплав остывает и закупоривает выходное отверстие в нижней торцевой части генератора теплоты, после чего устройство с помощью лебедки опускают в скважину на участок тампонирования. По силовым жилам грузонесущего кабеля 7 от источника электроэнергии к тампонирующему генератору теплоты 1 подают электроэнергию, при этом генератор теплоты 1 расплавляет связующий легкоплавкий материал, находящийся в емкости 2, который через отверстие в нижней части генератора вытесняется под собственном весом в полость скважины и при помощи уплотнителя 3 осуществляется равномерное крепление стенок скважины при одновременном подъеме устройства за счет плавного перехода конусообразного наконечника в цилиндрическое основание.

Выполненные исследования показали, что на современном этапе предложенное устройство может найти экономически целесообразное практическое применение для беструбного экологически чистого крепления отдельных зон тектонических нарушений и изоляции поглощающих и проявляющих горизонтов на любых интервалах глубоких скважин, заполненных буровым раствором.

Формула изобретения

Устройство для электротермического крепления ствола скважины, содержащее тампонирующий генератор теплоты и уплотнитель с конусообразным наконечником, жестко закрепленные на штанге, источник электроэнергии, легкоплавкий связующий материал, лебедку, грузонесущий кабель для подвешивания генератора теплоты и канализации электроэнергии, отличающееся тем, что оно снабжено емкостью, заполненной легкоплавким связующим материалом, а генератор теплоты размещен в нижней части емкости и выполнен в виде полого цилиндра с выходным отверстием в нижней части, при этом конусообразный наконечник уплотнителя установлен внутри генератора теплоты, по всей его длине, для вытеснения расплавленного связующего материала под собственным весом через выходное отверстие в полость скважины и крепления ее стенок при подъеме устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1