Устройство для обработки стенок скважины

 

Изобретение относится к бурению и креплению скважин, в частности к устройствам для очистки и кольматации стенок скважины . Использование устройства повышает эффективность кольматациии уменьшает эррозионное воздействие струй жидкости на стенки скважины. Кйрпус устройства для обработки,стенок скважины имеет присоединительные резьбы, лопасти, щетки и щелевые отверстия. Отверстия расположены тангенциально и ориентированы на поверхность незамкнутого цилиндрического промывочного проема по направлению вращения корпуса. Калибрующая поверхность лопастей выполнена с закруглением, радиус которого меньше половины диаметра устройства. Щетки 1.0 установлены горизонтальными рядами в свободных промывочных проемах 4 и закреплены вкладышами 11. При вращении устройства производится механическая очистка стенок скважины щетками 10, удаление остатков глинистой корки тангенциальным потоком жидкости, ее формирование и уплотнение вращающимся потоком в промывочном проеме 4, а также механическая затирка лопастями . 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) s Е 21 В 37/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4803051/03 (22) 15.03.90 (46) 30.03.92.Бюль 12 (71) Тюменский индустриальный инса оут им. Ленинского комсомола (72) Н,А.Петров, В.П.Овчинников и Ю.С.Кузнецов (53) 622.245.51(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 1 М 640021, кл. Е 21 В 37/02, 1977, Авторское свидетельство СССР

: 44 732501, кл, Е 21 В 37/02, 977, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБСТКИ СТЕНОК СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к бурению и креплению скважин, в частности к устройствам для очистки и кольматации стенок скважины, Использование устройства повышает эффективность кольматации. и уменьшает эррозионное воздействие струй жидкости

„, Ы„„1723311 А1 на стенки скважины. КОрпус устройства для обработки, стенок скважины имеет присоединительные резьбы, лопасти, щетки и щелевые отверстия. Отверстия расположены тангенциально и ориентированы на поверхность незамкнутого цилиндрического промывочного проема по направлению вращения корпуса. Калибрующая поверхность лопастей выполнена с закруглением, радиус которого меньше половины диаметра устройства, Щетки 10 установлены горизонтальными рядами в свободных промывочных проемах 4 и закреплены вкладышами 11. При вращении устройства производится механическая очистка стенок скважины щетками 10, удаление остатков глинистой корки тангенциальным потоком жидкости, ее формирование и уплотнение вращающимся потоком в промывочном проеме 4, а также механическая затирка лопастями. 2 ил.

1723311 стенки скважины.

20

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к бурению и креплению скважин, в частности к устройствам для очистки и кольматации стенок скважины.

Известно устройство для обработки стенок скважины, включающее полый корпус с присоединительными резьбами и щетками, закрепленными в промывочных проемах между лопастями.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает равномерную степень очистки стенок скважины от глинистой корки, в связи с чем не полную кольматацию. Поскольку устройство не обеспечивает уплотнение кольматационного слоя, возможно его ускоренное расформирование. Имеется вероятность среза части стенки скважины с эакольматированным участком угловыми поверхностями лопастей. В результате чего возобновится фильтрация жидкости в пласт и разупрочнение стенок скважины ввиду физико-химического воздействия фильтрата промывочной жидкости на цементирующий материал горной породы, Последняя в этом случае подвергается наибольшему эррозионному размыву потоком промывочной жидкости в кольцевом пространстве.

Известно также устройство для обработки стенок скважины, включающее полый корпус с отверстиями, присоединительными резьбами и щетками, закрепленными в промывочных проемах между калибрующими лопастями, армированными твердым сплавом.

Недостатком этого устройства является то, что высоконапорные струи жидкости для удаления глинистой корки и уплотнения кольматационного слоя, вытекающие из насадков, разрушают стенку скважины, увеличивают диаметр и формируют ступенчатый ствол при наличии в разрезе скважины мягких и средних горных пород небольшой прочности, а также слабосцементированных пород. Ввиду удаления не только глинистой корки, но и эакольматированной зоны приходится уменьшать скорость истечения струи, а это не всегда обеспечивает качественную кольматацию стенок скважины.

Кроме того, устройство имеет большие осевые размеры и связанную с этим поочередную работу устройства по обработке стенок скважины: гидродинамическую — механическую - гидродинамическую. Это затягивает процесс интенсивной фильтрации в пласт.

Кольматация порового пространства горных пород осуществляется всем спектром частиц глинистого раствора. В этом случае возможно более глубокое, чем это необхо30

55 димо для управляемой кольматации проникновение коллоидных частиц в пласт.

Цель изобретения — повышение эффективности кольматации и уменьшение эрозионного воздействия струей жидкости на

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для обработки стенок скважины промывочные проемы в поперечном сечении имеют форму незамкнутых цилиндров, рабочие поверхности калибрующих лопастей выполнены с закруглением, радиус которого меньше половины размера корпуса в поперечном сечении, при этом отверстия в корпусе выполнены щелевыми, расположены тангенциально и ориентированы на поверхность промывочного проема по направлению вращения корпуса, а щетки установлены горизонтальными рядами в промывочных проемах.

На фиг.1 изображено устройство; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1.

Устройство для обработки стенок скважины состоит иэ полого корпуса 1 с присоединительными резьбами 2 и калибрующими лопастями 3. Промывочные проемы 4 между лопастями 3 в поперечном сечении (фиг.2) имеют форму незамкнутых цилиндров. Калибрующие поверхности 5 лопастей 3 армированы заглубленным твердым сплавом 6 и выполнены с закруглением, радиус которого меньше половины размера корпуса 1 в поперечном сечении. Минимальный зазор между калибрующей поверхностью 5 лопасти 3 и стенкой скважины 7 зависит от диаметра ствола. В корпусе 1 выполнены щелевые отверстия 8, которые расположены тангенциально и ориентированы на боковую поверхность 9 лопастей 3 по направлению вращения корпуса 1. Между лопастями в других проемах 4 горизонтальными рядами установлены щетки 10, закрепленные вкладышами 11, Щетки 10 изготовлены длиной, превышающей диаметр скважины примерно на 20-30 мм.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают над долотом и на бурильной колонне спускают в скважину. В процессе бурения или проработки ствола скважины глинистая корка, покрывающая стенки скважины 7 против проницаемых пластов, при вращении устройства удаляется щетками 10 и уносятся промывочной жидкостью вверх по проемам 4, что обеспечивает доступ частиц соизмеримых с размерами пор пласта. Лопасти 3 при этом являются ограничителями деформаций и черезмерных изгибов щеток 10 в процессе работы, предупреждают их разрушение, От

1723311 действия щеток 10 на стенках скважины образуются-неровности (выступы глинистой корки с очищенными бороздами).

Одновременно часть промывочной жидкости, истекающая иэ тангенциальных от- 5 верстий 8 в другие проемы 4, размывает оставшуюся корку и приобретает вращательно-поступательное движение в незамкнутом цилиндрическом проеме 4, образованным корпусом 1 и боковыми по- 10 верхностями 9 близлежащих лопастей 3.

Под действием возникающей при этом центробежной силы жидкость расслаивается; более тяжелые частицы отбрасываются к периферии, а наиболее легкие концентриру- 15 ются ближе к центру, В результате чего в поровое пространство проникают наиболее крупные частицы и формируют каркас кольматирующей среды, уплотняющейся суммарным действием гидродинамического 20 воздействия струи и центробежной силы, Слой кольматанта в этом случае быстрее формируется и имеет более плотную упаковку. Повышается вероятность того, что частицы не будут приобретать подвижность и 25 выносятся за пределы закольматированного слоя (расформировываться) потоком фильтрующейся жидкости дальше в глубь пласта. Поскольку струи жидкости, истекающие из щелей 8, соответствующим образом 30 расположены и изменяют свое направление, закругляясь по боковым поверхностям лопастей 3, угол атаки струи о стенку скважины 7 мал, что предпочтительно для эффективного.отмыва глинистой корки, а сила 35 удара струи о преграду снижается, и следовательно, ее разрушающее действие будет минимальным.

Лопасти 3 выполнены с закруглением калибрующей поверхности 5 так, чтобы не- 40 допустить задиры углами и снятие части стенки скважины с закольматированным участком, тем самым предупредить повторную кольматацию, сопровождающейся интенсивной фильтрацией в пласт. После управляемой кольматации ньстенках скважины образуется более тонкая и прочная глинистая корка. Форма же калибрующей поверхности 5 лопасти 3 способствует ее вдавливанию и затирке в стенку скважины.

Технико-экономическая эффективность применения предлагаемого устройства для обработки стенок скважины в процессе бурения и подготовки ствола скважины образуется за счет уменьшения осложнений (поглощений, прихватов) и уменьшения эрозионного размыва стенок скважины, качественного первичного вскрытия продуктивных пластов, ввиду образования надежного кольматацион ного экрана проникновению фильтрата промывочной жидкости в пласт, а также качественного цементирования, ввиду снижения водоотделения при прокачивании тампонажного раствора, увеличению сцепления с горной породой.

Формула изобретения

Устройство для обработки стенок скважины, включающее полый корпус с отверстиями, присоединительными резьбами и щетками, закрепленными в промывочных проемах между калибрующими лопастями, армированными твердым сплавом, о т л и ча ю щ е е с я тем, что с целью повышения эффективности кольматации и уменьшения эроэионного воздействия струей жидкости на стенки скважины, промывочные проемы в поперечном сечении имеют форму незамкнутых цилиндров, рабочие поверхности калибрующих лопастей выполнены с закруглением, радиус которого меньше половины размера корпуса в поперечном сечении, при этом отверстия в корпусе выполнены щелевыми, расположены тангенциально и ориентированы на поверхность промывочного проема по направлению вращения корпуса, а щетки установлены горизонтальными рядами в промывочных проемах.

1723311

Составитель Н.Петров

Редактор Ю.Середа Техред М.Моргентал Корректор Т,Малец

Заказ 1052 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101