Устройство для кольматации стенок скважины,установленное над буровым долотом с соплами

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Цель изобретения - повьшение эффективности за счет обработки стенок скважинь кольматантом мелкой фракции. Устройство имеет корпус (К) 1, на входе которого установлен завихритель 2 с радиально расположеннь1ми лопастями 3, В К 1 размещен патрубок 4, внутри ко торого установлено комма тирующее с.оп

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51.)4 Е 21 В 37 02

1 й"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ к

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4236659/22-03 (22) 27.04.87 (46) 23.31.88. Бюл. У 43 (71) Уфимский нефтяной институт (72) П.Н.Матюшин, М.Н,Байраков, М,Р,Мавлютов и А.Х.Аглиуллин (53) 622,245.513(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 685811, кл. Е 21 В 43/08, 1978, Технология струйной обработки проницаемых пород при заканчивании скважин. РД 39-2-861-83. Уфа, 1983, с,11.

„„SU„„ 4392 5 А (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛЬМАТАЦИИ CTEНОК CKBAK%bI, УСТАНОВЛЕННОЕ НАД БУРОВЫМ ДОЛОТОМ С СОПЛАМИ (57) Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Цель изобретения - повьппение эффективности за счет обработки стенок скважины кольматантом мелкой фракции. Устройство имеет корпус (К) 1, на входе котброго установлен завихритель 2 с радиально расположенными лопастями 3. В

К 1 размещен патрубок 4, внутри которого установлено комматирующее соп14392 ло (С) 5, Устройство установлено над буровым долотом с С. Входная кромка патрубка 4 отстоит от. оси К 1 на расстоянии »И, опредсляемая ия яыряяяиия ти=»У»»У»/2 уо» т я»У,о, гдя d» внутренний диаметр К 1; d r — диаметр выходного сечения С 5; Й р — диаметр выходного сечения С долота; п - количество С долота. Закачиваемый в колонну бурильных труб рабочий агент закручивается на входе в К 1. В ре15 зультате действия центробежных сил в центре будет мелкий кольматант, а в периферийной части — крупный, Мелкая фракция увлекается вовнутрь патрубка

4 и, проходя через С 5, попадает на стенку скважины. Оптимальное сочетание количества и диаметров С 5, а также С долота устанавливается опытным путем. Каждому конкретному случаю соответствует определенное значение расстояния rg. 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к устройствам для кольматации стенок скважины.

Цель изобретения — повыщение эффективности работы за счет обработки стенок скважины кольматантом мелкой фракции.

На фиг.1 изображено устройство для кольматации стенок скважины, про- 10 дольный разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг,1, Устройство содержит корпус 1, на входе которого установлен завихри"

:тель 2 с радиально расположенными лопастями 3, а в нижней части корпуса размещен патрубок 4, внутри которого установлено кольматирующее сопло.5, Устройство установлено над буровым долотом с соплами {не показано). Вход.

20 ная кромка патрубка 4 отстоит от продольной оси корпуса на расстоянии, определяемом по формуле

da dc

У

2 d + nd„

2 где dq - внутренний диаметр корпуса устройства, м;

dq — диаметр выходного сечения кольматирующего сопла, м; 30

d — диаметр выходного сечения

Д сопла долота, м; и — количество сопл долота.

Это расстояние выбирают следующим образом, 35

Необходимо направлять в патрубок рабочий флюид из центральной части общего потока Як,где находится кольматант мелкой фракции. В то же вре(4) ((4 где dq — диаметр выходного сечения сопла, м.

V (6) р„ где Q общее количество рабочего флюида в единицу времени или производительность насоса, M3/ ° — внутренняя. площадь корпуса устройства, м, 2 мя„по уравнению неразрывности потока эта центральная часть общего потока должна пройти через патрубок и сопло, С одной стороны

0 и, = 4 к (1) где Чк - скорость центральной части рабочего флюида, м/с;

F+ — поперечный размер (площадь) этой центральной части потока, м

Я

С другой стороны, для достижения положительного эффекта необходимо, чтобы

О„, =,р,, (2) где Vq " скорость струи рабочего флюида на выходе из сопла помещенного в патрубке, м/с;

F — площадь выходного сечения сопла, мр. . Получают

Q = Рк = V F, (3) отсюда

Vc Р р

Упрощают формулу (1) следующим образом:

14392

%d

F ==3

4 (7) %Йс ГИк

F = V

4 4Qн (8) 15 (10) ас -dK Ve

r fi ——

4 Як

55 где d < — внутренний диаметр корпу- . са, м. 5

Подставив (5), (6), (7) в (4), получают

Иначе, выражая Р через радиус центрального потока, имеют

Чс A dc

c Q (9)

16 Qí

В то же время производительность насоса, т.е. общая подача рабочего флюида разделяется на две части. Од- 20 на часть Q протекает через сопло устройства, другая часть Ос — через сопло долота

Ян = Qc + Оса.

Так как устройство для кольматации стенок скважины в компоновке низа бурильной колонны (НКБК) устанавливается в непосредственной близости от долота, то динамические давления, а соответственно, и скорость струи рабочего флюида на выходе из сопл"устройства и долота одинаковые.

Зная площадь центральной части потока F+, можно найти ее радиус, что

35 является искомым расстоянием от входной кромки патрубка до продольной оси корпуса, Лабораторно доказано, что для эффективной кольматации проницаемых пород необходима скорость струи на выходе из сопла Чс= 60—

120 м/с.

Tor a

2 i1

Ян = Qс + Qñä-= с(+ n ) (12) Ъ 1-, %d

4 4 где Йсд - диаметр сопла долота;

n — - количество сопл долота.

Подставив (12) в (1), имеют

de с1с

r (13) >

2 d + nd

Устройство работает следующим образом, Корпус 1 соединяется с валом трубобура или колонной бурильных труб, и приводится во вращение вал, Закачиваемый в колонну бурильных труб рабочий агент на входе в полость корпуса 1 жестко соединенной с ним сис15

4 темой завихритель 2 — лопасти 3 приобретает закрученное движение. Завихритель 2 служит для жесткого соединения лопастей, а также для направления агента к ним. Лопасти 3 сообщают рабочему агенту центробежное ускорение, при этом происходит перераспределение твердых частиц (кольматантон) рабочего флюида по радиусу потока, В центре мелкий кольматант, а н периферийной части — крупный. Кольматант крупной фракции направляется вниз по стенке корпуса 1, минуя патрубок 4, а мелкая фракция остается в центральной части и увлекается кольматирующей струей вовнутрь патрубка 4. Таким образом, в устройстве для кольматации стенок скважины решаются две зацачи, а именно — сепарация содержавшегося в рабочем агенте кольматанта на крупную и мелкую фракции вращающейся системой корпус 1 — занихритель 2 — лопасти 3 и отбор н кольматирующую струю рабочего агента его мелкой фракции системой патрубак 4 - кольматирующее сопло 5.

Опытно-промысловыми испытаниями установлено оптимальное сочетание количеств и диаметров кольматирующ;";х сопл и сопл долота. Так. диаметр сопл меняется от 11 до 1= мм, а количество сопл долота от 1 до 3, Тогда расстояние с т входной кромки патрубка до продольной оси корпуса устройства равно 0,22 d> — G 38 dy, Каящому конкретному случаю соответствует определенное значение расстояния.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для кольматации стенок скважины, установленное над буровым долотом с соплами, включающее полый корпус с радиально расположенным соплом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности . работы за счет обработки стенок скважины кольматантом мелкой фракции,оно снабжено установленным на входе в корпус занихрителем с радиально расположенными лопастями и размещенным в нижней части корпус" патрубком, внутри которого установлено кольмати" рующее сопло, причем входная кромка патрубка отстоит от продольной оси корпуса на расстоянии г, определяемом из выражения

14392) 5 6

Йс, d - диаметр выходного сечения сопла и выходного сечечия сопла долота соответственно, м; и — количество сопл долота.

d ° d

Г

2 d + nd где d - внутренний диаметр корпуса, м;

Составитель В.Борискина

Редактор О,Головач Техред М.Дидык КоРРектоР H,Муска

Заказ б047/29 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-лолиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4