Устройство для воздействия на контактирующие со скважиной среды

 

Назначение: изобретение относится к строительству и эксплуатации буровых скважин, в частности к их ремонту. Сущность изобретения: устройство воздействия на контактирующие со скважиной среды состоит из регулируемого источника импульсного тока, электромеханического вибратора, электроцентрирующего приспособления, и цепи питания и управления привода вибратора. При работе устройства используется суммарное воздействие полей /электрического, вибрационного теплового/, с изменяющимися параметрами электрических импульсов, позволяющими управлять электрохимическими процессами. 1 ил.

Изобретение относится к строительству и эксплуатации буровых скважин, а также может использоваться при проведении ремонтных работ в них и, в частности, для ликвидации заколонных перетоков флюидов.

Заполнение заколонного пространства скважин твердеющими жидкими составами для предотвращения возможных заколонных перетоков флюидов является одним из основных процессов их строительства. Обычно принято применять для этих целей цементные (тампонажные) растворы, которые образуют в заколонном пространстве цементный камень. Недостатком такого способа сооружения скважин является невозможность, в общем случае, обеспечения надлежащей герметичности из-за несовершенства контакта между колонной и цементным камнем, цементным камнем горными породами, наличие повышенной проницаемости цементного камня, особенно при насыщении его газами в момент твердения, способности цементного камня к трещинообразованию при твердении, ударных механических нагрузках и изменениях термобарических условий [1] Все вышеуказанное не позволяет получить при современных технологиях цементирования скважин флюидонепроницаемое эластичное заколонное пространство и способствует возникновению заколонных перетоков при соответствующих перепадах пластовых давлений между коллекторами разреза.

Известны способы обработки околоскважинного пространства различными физическими полями [2, 3, 4, 5] причем постоянным [2] и знакопеременным пульсирующим [3] электрическими полями, высокочастотными электромагнитным и акустическим (4), тепловым и низкочастотным акустическим (вибрационным) (5). В работе (2) передача электроэнергии производится по кабелю (3) по неизолированной трубе, в (4) по изолированным от обсадной колонны трубам, а в (6) по кабелю.

Известна установка электровибрационной обработки скважины (5), в которую входит схема генерации импульсного тока (0,5-200 Гц), где она используется для питания скважинного разрядника с целью создания гидродинамических колебаний. Отличительной особенностью установки является то, что преобразование электрической энергии в механическую происходит с участием жидкости, в которой происходит электрический разряд и от которой зависит характер возмущений. В предлагаемом устройстве также может быть использована аналогичная электронная или электронномеханическая схема генерации разнополярных регулируемых по амплитуде и длительности импульсов, но с более низкой частотой и потенциалом.

Наиболее близко к заявляемому устройству по техническому исполнению является устройство для проведения одновременного воздействия теплового и вибрационного полей на призабойную зону скважин (6), состоящее из скважинной аппаратуры, включающей опускаемые в скважину на электрокабеле (тросе) вибратор с приводом, и соединенную с ней посредством электрокабеля наземную аппаратуру, включающую цепь питания привода вибратора с включенным в нее блоком управления. Недостатками последнего устройства является следующее: вибрация осуществляется за счет перемещения теплового датчика с частотой импульсного электропитания с поверхности, что потребует значительной мощности, которая будет зависеть от глубины погружения устройства, перемещение теплового датчика сильно задемпфировано за счет трения, такая вибрационная система для стабилизации работы потребует специальной конструкторской разработки. В этом устройстве (6) основным воздействующим полем является тепловое, а вибрационное используется для повышения эффективности этого воздействия.

Целью изобретения является использование суммарного воздействия полей регулируемого импульсного электрического и фиксированного вибрационного и, как следствие их воздействий, теплового поля на околоскважинное пространство для повышения рентабельности скважин.

Предлагаемое устройство при соответствующих технологиях обработки околоскважинного пространства может быть использовано для создания флюидонепроницаемой эластичной композиции из глинистых образований пород разреза и продуктов электрохимических реакций как при строительстве скважин, так и при ремонтных работах по устранению негерметичности заколонного пространства. Оно также может быть использовано для интенсификации добычи при соответствующих режимах обработки призабойной зоны. Предлагаемое изобретение включает установку, состоящую из скважинного устройства и поверхностного пульта питания и управления, предназначенную для электрохимического (физического) воздействия на околоскважинное пространство.

Достигается это тем, что в устройстве для воздействия на контактирующие со скважиной среды, содержащем скважинную аппаратуру, включающую опускаемые в скважину на электрокабеле вибратор с приводом, и соединенную с ней посредством электрокабеля наземную аппаратуру, включающую цепь питания привода вибратора с включенным в нее блоком управления, скважинная аппаратура снабжена последовательно размещенными в скважине грузонесущим элементом, на котором крепится электрокабель, герметичным отсеком с электровводами для крепления к грузонесущему элементу и с размещенным в нем переключающим элементом, контакты которого подключены к приводу вибратора и в цепь питания привода вибратора и электроцентрирующим приспособлением, соединенным одним концом с вибратором, а другим с герметичным отсеком, а наземная аппаратура снабжена включенными в цепь питания привода вибратора и соединенными с переключающим элементом скважинной аппаратуры и с блоком управления цепи питания привода вибратора выключателем и тумблером включения переключающего элемента из источника постоянного тока, выключателя и последовательно соединенных блока питания электронной схемы, управляемого генератора импульсов, блока управления коммутацией, блока коммутации, цепи питания импульсов, блока управления коммутацией, блока коммутации, цепи питания импульсным током и заземляющего элемента, при этом к второму входу блока коммутации цепи питания импульсным током подключен выход источника постоянного тока, а выход блока коммутации цепи питания импульсным током через выключатель подключен к цепи питания привода вибратора.

На чертеже приведена структурная схема установки.

Устройство, опускаемое в скважину, состоит из погружного электродвигателя 1, сочлененного с ним гибким приводом глубинного вибратора 2, переводника со свечным мостом электроцентрирующее приспособление 3, герметичным отсеком 4 с размещенным в нем переключающим элементом 5, герметичный отсек 4 заканчивается головкой из изоляционного материала с тремя электровводами, трехжильного кабеля 6, грузонесущего элемента (насосно-компрессорные трубы, штанги, канаты) 7. Все это размещается в скважине 8, обсаженной колонной 9. Цепь электрического воздействия на околоскважинное пространство замыкается посредством контакта центрирующего приспособления 3, а также через заземления на корпус через поверхности двигателя 1, вибратора 2, герметичного отсека 4, жидкость в скважине и колонну 6.

Наземная аппаратуры включает цепь питания привода вибратора с включенным в нее блоком управления 10 и узел питания импульсным током скважинной аппаратуры, состоящий из источника постоянного тока 11, выключателя 12 и последовательно соединенных блока питания электронной схемы 13, управляемого генератора импульсов 14, блока управления коммутацией 15, блока коммутации 16 и цепи питания импульсным током и заземляющего элемента 17. В цепь питания привода вибратора и к приводу вибратора подключены контакты переключающего элемента 5. Одним концом с вибратором 2 соединено электроцентрирующее приспособление 3, а другим с герметичным отсеком 4. В цепь питания привода вибратора 2 включены выключатель 18 и тумблер 19 включения переключающего элемента 5, соединенные с переключающим элементом 5 скважинной аппаратуры и с блоком 10 управления цепи питания привода вибратора.

Работает устройство следующим образом.

Для осуществления электрохимического воздействия необходимо от скважинной кабельной линии отключить переменный ток выключателем 18, включить узел питания 13 электронной схемы и блок управления приводом вибратора и выключателем 12 соединить цепь питания импульсным током жилы кабеля и заземления 15. По заданной программе обработки околоскважинного пространства установить режим работы генератора импульсов 14, а изменением сопротивлений элемента 17 отрегулировать значения амплитуд полярных импульсов.

Включение вибратора осуществляется при отключенном питании импульсным током скважинного устройства выключателем 12. Затем включается скважинный переключающий элемент 5 при помощи тумблера 19. Для этого используется цепь: жила кабеля А и земля 20. После этого выключателем 18 включается цепь переменного тока. Выключение производится в обратной последовательности.

Тепловое поле возникает в прискважинной зоне в результате электрохимических и акустических процессов, протекающих в средах и на их границах.

Существенным отличием рассмотренного устройства от ранее используемых (2, 3, 4, 5, 6) является его комплексность, то есть использование электрического поля регулируемой характеристики для управления электрохимическими процессами, вибрационного поля фиксированных параметров и теплового поля, как результат воздействия на околоскважинное пространство двух предыдущих полей. Режим работы установки могут изменять в зависимости от поставленной задачи, изменения параметров прискважинной зоны, ее строения и состава.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНТАКТИРУЮЩИЕ СО СКВАЖИНОЙ СРЕДЫ, содержащее скважинную аппаратуру, включающую опускаемые в скважину на электрокабеле вибратор с приводом, и соединенную с ней посредством электрокабеля наземную аппаратуру, включающую цепь питания привода вибратора с включенным в нее блоком управления, отличающееся тем, что скважинная аппаратура снабжена последовательно размещенными в скважине грузонесущим элементом, на котором крепится электрокабель, герметичным отсеком с электровводами для крепления к грузонесущему элементу и с размещенным в нем переключающим элементом, контакты которого подключены к приводу вибратора и в цепь питания привода вибратора, и электроцентрирующим приспособлением, соединенным одним концом с вибратором, а другим с герметичным отсеком, а наземная аппаратура снабжена включенными в цепь питания привода вибратора и соединенными с переключающим элементом скважинной аппаратуры и с блоком управления цепи питания привода вибратора выключателем и тумблером включения переключающего элемента и узлом питания импульсным током скважинной аппаратуры, состоящим из источника постоянного тока выключателя и последовательно соединенных блока питания электронной схемы, управляемого генератора импульсов, блока управления коммутацией, блока коммутации цепи питания импульсным током и заземляющего элемента, при этом к второму входу блока коммутации цепи питания импульсным током подключен выход источника постоянного тока, а выход блока коммутации цепи питания импульсным током через выключатель подключен к цепи питания привода вибратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1