Устройство для кольматации и очистки стенки скважины

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, и может быть использовано для изоляции проницаемых пластов и подготовки ствола скважины к цементированию. В корпусе /К/ 1 на сердечнике /С/ 3 размещена турбинка с завихрителем 4 с винтовыми каналами 5. Нижняя часть С 3 жестко связана со стаканом 7 с образованием полости /П/ 6. В дне стакана 7 выполнены отверстия 8. В нижней части К 1 выполнена вихревая камера 10, внутри которой размещен патрубок 11. В нижней части С 3 выполнена полость 12 с входными каналами 13. Оси каналов К 5 направлены в сторону вращения С 3. Аэрированный на поверхности раствор, поступая в К 1, вращает турбинку. За счет центробежных сил в П 6 происходит сепарация раствора: тяжелая фракция через отверстия 8 попадает в П 6, а низкоплотная смесь - в полость 12, а затем - в вихревую камеру 10. При вращении С 3 происходит периодическое перекрытие на стенке 15 скважины. Разделение потока на фракции разной плотности и создание гидроударов обеспечивает создание более плотного и прочного кольматационного слоя при меньших затратах изоляционного материала. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Е 21 В 37/00, 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCKOMY СИИ,ЦЕТЕЛЬСТВУ

-1 77 ig

А

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4279494/23-03 (22) 06.07.87 (46) 23.09.90. Бюл. № 35 (71) Уфимский нефтяной институт (72) Н. А. Шамов (53) 622.245.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 819306, кл. Е 21 В 33/138, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1439215, кл. Е 21 В 37/02, 27.04.87. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛ ЬМАТАЦИИ

И ОЧИСТКИ СТЕНКИ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, и может быть использовано для изоляции проницаемых пластов и подготовки ствола скважины к цементированию. В корпусе (К) 1 на сердечнике (С)

3 размещена турбинка с завихрителем 4 с винтовыми каналами 5. Нижняя часть С 3 жестко связана со стаканом 7 с образованием полости (П) 6. В дне стакана 7 выпол„.SU» 1594264 А 1 иены отверстия 8. В нижней части К 1 выполнена вихревая камера 10, внутри которой размещен патрубок I l. В нижней части С 3 выполнена полость 12 с входными каналами

l3. Оси каналов К 5 направлены в сторону вращения С 3. Аэрированный на поверхности раствор, поступая в К 1, вращает турбинку. 3а счет центробежных сил в П6 происходит сепарация раствора: тяжелая фракция через отверстия 8 попадает в П 6, а низкоплотная смесь — в полость 12, а затем — в вихревую камеру 10. При вращении С 3 происходит периодическое перекрытие отверстия

8, что создает прерывистый поток через П 6.

Это приводит к локальным гидроударам на стенке 15 скважины. Разделение потока на фракции разной плотности и создание гидроударов обеспечивает создание более плотного и прочного кольматационного слоя при меньших затратах изоляционного материала.

3 ил.

1594264

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, например, для изоляции

Проницаемых пластов и к подготовке ствола скважины к цементированию.

Цель изобретения — повышение эффек- 5 тивности работы за счет обеспечения возможности воздействия на стенку скважины локальными гидроударами рабочего.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольны";на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2.

Устройство содержит цилиндрическн и корпус 1, в котором размещены турбинки 2, сердечник 3, завихритель 4, в котором выполнены винтовые сквозные каналы 5, выхо- 15 дящие в кольцевую полость 6, и стакан 7.

В стакане 7 выполнены осевые отверстия

8, расположенные на одной окружности и при вращении стакана 7 приоткрывавшие периодически осевое отверстие 9, переходящее в коаксиально размещенный в вихревой камере 10 корпуса 1 радиальный патрубок 11. В сердечнике 3 выполнена полость

12, соединенная с кольцевой полостью 6, тангенциальными входными каналами 13 и с вихревой камерой 10 тангенциальным отверстием 14. Кроме того, на фиг. 1 изображены участок 15 очистки и кольматацни стенки скважины, удаляемая фильтрационная корка 16 и пространство !7 за корпусоы.

Сердечник 3 соединен с корпусом 1 через опору 18.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно аэрчрованный на дневной поверхности раствор изоляционного материала по трубам, вращающимся совместно с корпусом 1 устройства, подают на турбинку 2, которая вращает сердечник 3 и стакан 7. Затем раствор поступает в завихритель 4, на выходе из скважины винтовых каналов 5 которого ему придается вращательное движение, усиливаемое стенками кольцевой полости 6 вращающегося в том же направлении стакана 7. За счет центробежных сил, возникающих при этом, из аэрированного раствора в кольцевой полости 6 выделяются плотная фракция раствора изоляционного материала и низкоплотная газо- 45 жидкостная смесь, поступающая через -.ангенциальные входные каналы 13 в полость

12, в верхней части которой образуется пнгвмополость. Под действием избыточного давления газожидкостная смесь через тангенциальное отверстие 14 поступает в вихревую

50 камеру 10, где образует вращающийся поток, в котором частицы твердой фазы, жидкости и газа движутся по спирали. Под действием сил центробежного поля газожидкостная смесь разделяется на фракции, наиболее плотная из которых движется по периферии вихревого потока и представляет собой жидкость с частицами твердой фазы, а наименее плотная — вблизи осевой зоны вихря, где создается разрежение, при этом на стенке скважины образуется локальная область, заполненная низкоплотной средой.

Вращаясь в корпусе 1, стакан 7 периодически открывает (закрывает) осевое отверстие 9, в которое из кольцевой полости 6 поступает плотная фракция изоляционного раствора в виде прерывистых струй выбрасывается из радиального патрубка 11 через осевую зону вихревой камеры 10 и без существенных потерь на преодоление сопротивления среды пространства 17 за корпусом 1 достигает стенки скважины, в момент соприкосновения с которой передний слой струи мгновенно останавливается: возникает скачок давления. Под действием давления гидроудара частицы изоляционного материала передних слоев струи проникают в поровые каналы и плотно закупоривают их. Остальные частицы изоляционного материала струи в последующий период времени растекаются по стенке и образуют рыхловатое пятно, глубина проникновения частиц и плотность кольматационного слоя в котором меньше, чем в первом случае.

3а счет воздействия на стенку последующих струй при окружном и осевом переме цении устройства в скважине производится уплотнение этого пятна.

Вращающийся поток, в котором среда двигается по спирали в вихревой камере

10, доходит до пространства 17 между стенкой скважины и устройством, где под действием центробежных сил и осевого скоростного напора растекается по стенке в виде радиальных потоков, причем наиболее плотные фракции находятся на периферии вихревого потока. Они смывают куски фильтрационной корки, создают подкорковые надрывы, в которые проникают пузырьки газа (фиг. 1, пунктирные стрелки) . Под действием колебаний давления в упругой низкоплотной среде, вызванных пульсирующими струями раствора, проникшие под корку пузырьки, а также имевшиеся там с момента образования корки, пульсируя н захлопываясь, взрыхляют и разрушают ее.

fi ðèæåð. В рабочей камере с внутренней цилиндрической поверхностью диаметром

0,220 м установлены устройство (фиг. 1) и кернодержатели с образцами породы с исходной проницаемостьк> К = 150 — 400 миллидарси, на которых заранее создана фильтрационная корка 16 толщиной 0,005—

0,010 м. Устройство вращают в камере с частотой 1 с и осевой подачей 0,008 м/ об. Давление в рабочей камере поддерживают 2,5—

3 МПа. Буровой глинистый раствор исходной плотностью 1200 кг/м, аэрированный с помощью ком п рессора до плотности 100

140 кг/м в нормальных условиях, подают на устройство под давлением 8 МПа и расходом 0,02 м /с. При этом частота следования прерывистых струй составляет 110 — 130

1594264 чдар./с, окружное расстояние между центрами двух соседних пятен контакта струй со стенкой 0,005 — 0,007м. Диаметр пятна контакта приравнивают диаметру канала в . патрубке 0,015 м. Разрывов на стенке между следами соударений соседних струй таким образом не наблюдают, что подтверждено замерами конечной проницаемости образцов

К=О,З вЂ” 2 миллидарси т.е. образцы практически непроницаемы. При толщине 0,005—

0,012 м колыб атационный слой помогает выдерживать указанным образцам породы без изменения проницаемости перепад давления до 6 МПа, что вполне удовлетворяет требованиям промысловой практики. Так, сте15 пень кольматации составляет у< ° 100%

=99%, в то время, как в результате использования известного устройства, степень кольматации составляет 93 — 96%, а образцы породы после кольматации выдерживают перепад давления 2 — 4 МПа. 20

Формула изобретения

Устройство для кольматации и очистки стенки скважины, включающее цилиндрический полый корпус с радиальным патрубком 25 и завихритель, размещенный в корпусе и имеющий сердечник, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности его в работе за счет обеспечения возможности воздействия на стенку скважины локальными гидроуда рами рабочего агента, оно снабжено установленными в корпусе на сердечнике турбинкой, жестко связанной с верхней частью сердечника, и стаканом, дно которого жестко связано с нижней частью сердечника с образованием кольцевой полости, турбинка размещена над стаканом, а завихритель — на выходе т рбинки и имеет винтовые сквозные каналы, оси которых направлены в сторону вращения сердечника, а в нижней части сердечника выполнена полость с тангенциальными входными каналами, в дне стакана выполнены осевые отверстия для связи кольцевой полости с пространством за корпусом, в нижней части корпуса выполнена вихревая камера, в которой коаксиально размещен радиальный патрубок с возможностью периодического перекрытия осевых отверстий стакана, вход вихревой камеры гидравлически связан с полостью сердечника. а выход — с пространством за корпусом.

1594. 264

Составитель В. Борискина

Редактор И. Дербак Техред А, Кравчук Корректор 1. Питай

Заказ 2816 Тираж 474 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугнская наб., д. 4)5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 10!