Устройство для цементирования скважин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающее корпус с осевым и по меньшей мере одним боковым циркуляционным каналом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества цементирования скважин за счет усиления кольматирующего действия на их стенки тампонажным раствором, боковой циркуляционный канал выполнен по винтовой линии , наружная поверхность корпуса выше бокового Щ1ркуляционного канала в виде параболоида вращения с увеличивающимся вверх поперечным сечением , а осевой канал ниже бокового циркуляционного канала выполнен с посадочным седлом. -«L Г О1 ел 00 СП Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН .

ЗСЮ Е 21 В 33/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г!О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СОИДЕТОЪСТВУ (2I) 3407010/22-03 (22) 01.02.82 (46) 23.!1.83. Бюл. У 43 (72) А.А.Родкин, В.ГЖжонов, Р.Г."Сагадеев, P.Â.Ñàéôóëëèí и А.А.Ваздырев (71) Государственное азнакаевское управление буровых работ Ордена Лейина производственного объединения

"Татнефть". (53) 622.245.42(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

l! 482555, кл. Е 21 В 33/14, 1973.

2. Иогансен К.В. Спутник буровика.

:М., "Недра", !981, с. 93-94 (прототип), SU„„1055856 A (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВА

НИЯ СКВАЖИН, включающее корпус с осевым и по меньщей мере одним боковым циркуляционным каналом, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыиения качества цементирования

Ф скважин за счет усиления кольматирующего действия на их стенки тампонажным раствором, боковой циркуляционный канал выполнен по винтовой линии, наружная поверхность корпуса выше бокового циркуляционного канала— в виде параболоида вращения с увеличивающимся вверх поперечным сечением, а осевой канал ниже бокового цнркуляционного канала выполнен с поса- I дочным седлом.

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтедобывающей, в частности, к устройствам, используемым при ликвидации зон осложнений при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для цементирования скважин, включающее контейнер с днищами, нижнее иэ которых выполнено с наклонными калиброванными 10 каналами, и разбрызгиватель в виде ребристого диска, закрепленного в дннже с возможностью временна (lj .

Однако устройство малоэффективно при использовании его в скважинах, заполненных жидкостью, по причине разбавления тампонажного раствора и малой скорости вращения раэбрызгивателя.

Наиболее близким к изобретению является устройство, включающее корпус с осевым и по меньшей мере од- . ним боковым циркуляционным каналом )2), Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не обес- 25 печивает необходимого качества обработки стенок скважины тампонажным материалом из-за его низкого кольматирующего действия, что исключает создание прочной герметичной

30 опалубки вокруг ствола скважины, ос. обенно при изоляции зон поглощений.

Объясняется это тем, что скорость ь струи, выходящей из боковых циркуляционных каналов, мала и тампонаж35 ный раствор, попадая в скважину, а затем в пласт, перемешивается с флюидами с всеми вытекающими отсюда отрицательными последствиями.

Целью изобретения является повышение качества цементирования скважин за счет усиления кольматирующего действия на их стенки тампонажным раствором.

Поставленная цель достигается тем,45 что в устройстве, включающем корпус с осевым и по меньшей мере одним боковым циркуляционным.каналом, боковой циркуляционный канал выполнен по винтовой линии, наружная поверхность 50 корпуса выше бокового циркуляционно-, го канала выполнена в виде параболоида вращения с увеличивающимся вверх поперечным сечением, а осевой канал ниже бокового цнркуляционного,кана- 55 ла — с посадочным седлом.

На фиг. 1 изображено ус" гройство, разрез; на фиг. 2 — сечение А-А на

856 2 фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Г> на фиг ° 1.

Устройство состоит из корпуса 1, на наружной поверхности которого выполнен по винтовой линии боковой циркуляционный канал 2, соединяющий осевой канал 3 устройства с затрубным пространством скважины. Корпус соединен с переводником 4 и кожухом

5, наружная поверхность которого вы ше бокового циркуляционного канала выполнена в виде параболоида вращения с увеличивающимся вверх поперечным сечением, Корпус в месте выхода в затрубное пространство циркуляционного канала имеет кольцевую опорную выемку 6, а в нижней части — посадочное седло 7.

Устройство работает следующим образом.

На -колонне бурильных труб его спускают в скважину до подошвы поглощающего пласта. Осуществляют промывку скважины через осевой канал. Перед началом закачки тампонажного раствора в трубы бросают шар 8, который перекрывает этот канал в корпусе устройства. Затем закачивают тампонажныи раствор, который, проходя по циркуляционному каналу 2, получает Вра щательное движение и, отразившись от кольцевой опорной выемки 6, понадает в затрубное пространство скважины. Вращающийся выходящий поток получает дополнительное приращение скорости вращения при подъеме вдоль параболической поверхности устройства, доходящей до максимального значения в зоне наименьшего кольцевого сечения между стенкой скважины и наибольшим диаметром устройства.

Благодаря такому движению тампонажного раствора создается повышенное давление на стенки скважины за счет вращательно-вихревого потока.

В результате действия массовых сил тампонажный раствор расслаивается с образованием слоев с различным водоцементным отношением. На контакте со. стенкой скважины образуются слои с малым водоцементным отношением, а в центре — с большим. 3а счет движения потока происходит удаление центрального слоя, что обеспечивает возможность регулирования водоцементного отношения непосредственно в зоне поглощающего горизонта, что осо1055 бенно важно при изоляции зон погло- 1 щений высокой гидропроводности.

В процессе закачки и продавки тампонажного раствора буровой инструмент поднимают от подошвы до кровли обрабатываемого пласта, а затем опускают, причем эта.операция может повториться несколько раз. После обработки одного интервала после затвердевания раствора приступают к 10 обработке следующего.

Пример. В процессе бурения скважины Р 14270 (Абдрахмановская площадь) долотом диаметром 215 мм на глубине 873 м произошел "провал" Is бурильного инструмента на 0,2 м, прекратился выход бурового раствора на устье, появилась проработка, при наращивании инструмента начались затяжки, циркуляция восстановилась 20 до ЯОЖ только при забое 900 м. При забое 984 м принято решение об изоляции зоны поглощения методом наращивания цементного моста с использованием предлагаемого устройства, име-25 ющего следующие геометрические размеры: диаметр циркуляционного канала

11 мм; диаметр меньшего основания параболоида 170 мм., большего — 195 мм, расстояние между нижним и верхним ЗО основаниями параболоида 0,3 м..

Бурильный инструмент с предлагаемым устройством опустили на глубину

926 мм и закачали раствор из 6 т цемента с водоцементным отношением

0,.5 и плотностью 1 85 г/cM3. При до-, стижении тампонажным раствором устройства и до окончания процесса продавки. производили расхаживание бурильного инструмента вверх и вниз на длину ведущей трубы (15 м).

Работу производили одним цементировочным агрегатом ЦА-320М на третьей скорости (производительность

10 л/с),рабочее давление 30-40 кг/см .. 4

Через четыре часа ОЗЦ обнаружили мост на глубине 892 и, установили следующий мост иэ 8 т цемента..

856 4

После этой заливки цементный мост нарастился на 43 м. Последующей установкой моста из 4 т цемента зону поглощения перекрыли. При установке второго и третьего мостов также испольэовали предлагаемое устройство.

Цементный мост раэбурили s интервале 767-926 м.

При дальнейшем гидродинамическом исследовании поглощающей зоны гидромеханическим пакером А 19 И2 приемистость ее составила IS м /ч при избыточном давлении 60 кг/см, что свидетельствовало о надежной изоляции зоны поглощения и эффективности устройства для цементирования скважины.

Эффективность устройства для цементирования скважины обеспечивается благодаря вращательно-вихревому движению тампонажного раствора, создаваемому боковым циркуляционным каналом, выполненным по винтовой линии, и корпусом в виде параболоида вращения. При этом создаются благоприятные условия для эффективной кольматации проницаемого пласта, образуются однородные по составу слои тампонажного раствора, которые после твердения имеют малую проницаемость и большую прочность, чем неоднородные. Это достигается благодаря тому, что скорость закрутки тампонажного материала в конце параболоида увеличивается в 2 раза по сравнению со скоростью струи, выходящей из винтового канала, а скоростной напор на стенки. скважины увеличивается соответственно в 4 раза. Все это в конечном счете значительно повышает качество цементирования скважины.

После проведения работ по изоляции предложенным устройством полу1 чены надежные цементные мосты. Фактическая экономия по одной скважине составила около 500 руб., а годовая экономия по объединению составит около 300 тыс. руб.! 055856

С оставит ель А. Баздырев

Редактор О.Юрковецкая Техред Ж. Кастелевич

Корректор А Дзятко

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 9259/26 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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