УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЗОН ПОГЛОЩЕНИЙ СКВАЖИНЫ Российский патент 1995 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам, работающим с использованием звукового воздействия, применяемым для изоляции зон поглощений проницаемых пластов при бурении скважины и подготовке ствола скважины к цементированию.

Известно устройство для изоляции зон поглощений скважины, представляющее собой корпус с вмонтированным в нем держателем с насадкой и установленным на определенном расстоянии от насадки экраном [1] Устройство крепится к нижнему концу колонны бурильных труб и опускается в бурящуюся скважину на уровень поглощающего пласта.

Однако это известное устройство позволяет изолировать пласты с относительно большим раскрытием флюидопроводящих каналов, поскольку тампонажная смесь становится более густой и не может проникать в малые каналы, соизмеримые с агрегированными размерами частиц твердой фазы тампонажной смеси. Это не позволяет создавать надежный экран в неоднородном по проницаемости пласте и не исключает размыва тампона в крупных каналах пласта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для изоляции зон поглощений скважины, включающее полый корпус, в нижней заглушенной части которого равномерно по окружности выполнены спирально-тангенциальные каналы прямоугольной формы [2] Корпус устройства крепится на нижнем конце колонны бурильных труб и опускается в бурящуюся скважину на уровень поглощающего пласта.

Тампонажный раствор, пройдя через тангенциальные каналы устройства, получает интенсивное вращение в кольцевом пространстве между наружными стенками устройства и стенками скважины, в результате чего происходит центробежная сепарация тампонажного раствора сгущение ее у стенок скважины. Это позволяет тампонажному раствору изолировать крупные каналы, а также не смешиваться с буровым раствором.

Однако и это устройство обеспечивает возможность тампонажному раствору проникать только в относительно крупные каналы пласта, но практически не обеспечивает изоляцию мелких проницаемых каналов, тем самым не обеспечивается надежная изоляция зон поглощений скважины.

Цель изобретения обеспечение надежной изоляции как крупных, так и мелких флюидопроводящих каналов пласта за счет придания тампонажному составу большей подвижности и ускорения сроков схватывания путем воздействия звуковыми колебаниями как высокой, так и низкой частоты на тампонажный состав и на приствольную зону скважины.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для изоляции зон поглощений скважины, включающее полый корпус с тангенциальными каналами, снабжено подпружиненным относительно корпуса отражателем, помещенным под корпусом и образующим последним циркуляционный канал, а полый корпус выполнен с поперечной перегородкой в верхней части и камерами в боковых его стенках, гидравлически сообщенными с полостью корпуса, при этом тангенциальные каналы выполнены в поперечной перегородке и гидравлически связывают полость корпуса над перегородкой с его полостью под перегородкой.

На чертеже представлено устройство для изоляции зон поглощений скважины.

Устройство содержит полый цилиндрический корпус 1, в верхней части которого выполнена поперечная перегородка 2 с тангенциальными каналами 3, которые гидравлически связывают полость корпуса 1 над перегородкой 2 с его полостью под перегородкой 2, образующей вихревую камеру 4. В боковых стенках корпуса 1 выполнены камеры 5, входные отверстия 6 которых обращены в полую часть корпуса 1, обеспечивая тем самым гидравлическую связь камер 5 с полостью вихревой камеры 4. Камеры 5 выполнены таким образом, что могут излучать различные звуковые частоты. Корпус 1 со стороны нижнего торца выполнен открытым, при этом с указанного торца установлен подпружиненный относительно корпуса 1 отражатель 7, который крепится к корпусу 1, например, на стержне 8.

Устройство крепится к нижней части колонны бурильных труб.

Устройство работает следующим образом.

Тампонажный раствор по колонне бурильных труб через тангенциальные каналы 3 поступает в вихревую камеру 4. Движущаяся внутри вихревой камеры 4 жидкость (тампонажный раствор) взаимодействует с камерами 5 в боковых стенках корпуса 1, в результате чего в периферийном течении возникают звуковые волны с высокими частотами. Поскольку объемы камер 5 различны, то возбуждаются звуковые волны различных частот.

Наличие подпружиненного относительно корпуса 1 отражателя 7 приводит к тому, что он начинают колебаться, частично перекрывая циркуляционный канал 9 (выход из вихревой камеры 4) с частотой звуковых волн, излучаемых вихревой камерой 4. Это частичное запирание циркуляционного канала 9 приводит к усилению звукового давления, излучаемого вихревой камерой 4. Кроме того, отражатель 7 ограничивает распыление струи вытекающего из вихревой камеры 4 тампонажного раствора, что в свою очередь уменьшает вероятность смещения тампонажного и заполняющего скважину растворов (например, бурового раствора).

Тампонажный раствор, двигаясь в вихревой камере 4. подвергается разнообразным силовым воздействием. Сильное центробежное поле приводит к сепарации раствора. Раствор становится более густым, снижается его смешение с буровым раствором, заполняющим скважину. Кроме того, центробежные силы, отбрасывая тампонажный изолирующий раствор на стенки скважины, точнее подают раствор к зоне поглощения. На раствор в вихревой камере 4 также действуют и звуковые волны различных частот. Звуковое поле, действуя на тампонажный или изолирующий раствор, приводит как к "активации" раствора, так и меняет его вязкостные и реологические характеристики. Звуковое воздействие значительно сокращает время отверждения тампонажного или изолирующего раствора. При этом звуковое воздействие с различными частотами приводит к возникновению большого количества центров отверждения (кристаллизации и гелеобразования) и тем самым процесс твердения еще более ускоряется. Кроме того, звуковое воздействие на неньютоновские системы, каковыми являются изолирующие или тампонажные растворы, повышают их текучесть, что облегчает прокачку раствора как через бурильные трубы (поскольку звуковое поле передается и вверх по трубам), так и через само устройство, а также позволяет продавить тампонажный раствор в поглощающие каналы и трещины как большой, так и малой раскрытости. Все это повышает прочность и надежность изолирующего экрана.

Поскольку порода пласта является нелинейной средой, то взаимодействие нескольких близких по величине высокочастотных колебаний порождает в пласте совокупность разностных (низкочастотных) волн. Волны с суммарной частотой быстро затухают в пласте, а низкочастотные волны глубоко проникают в пласт, вызывая колебания стенок и поглощающих капилляров (каналов, и трещин, благодаря чему увеличивается глубина проникновения тампонажного или изолирующего раствора в пласт, повышается эффективность вытеснения пластовых флюидов, что повышает в целом эффективность тампонирования или изоляции зон поглощений скважины. При этом устройство простое по конструкции и надежно в работе.

Использование: при изоляции зон поглощений проницаемых пластов. Обеспечивает: повышение надежности изоляции крупных и мелких флюидопроводящих каналов пласта за счет придания тампонажному составу большей подвижности и ускорения сроков схватывания. Существо изобретения: устройство включает полый корпус с тангенциальными каналами, под которыми помещен отражатель, подпружиненный относительно корпуса, и образует с ним циркуляционный канал. Корпус выполнен с поперечной перегородкой в верхней части и камерами в боковых его стенках. Камеры гидравлически сообщены с полостью корпуса. Тангенциальные каналы выполнены в поперечной перегородке и гидравлически связывают полость корпуса над перегородкой с его полостью под перегородкой. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЗОН ПОГЛОЩЕНИЙ СКВАЖИНЫ, включающее полый корпус с тангенциальными каналами, отличающееся тем, что оно снабжено подпружиненным относительно корпуса отражателем, помещенным под корпусом и образующим с последним циркуляционный канал, а корпус выполнен с поперечной перегородкой в верхней части и камерами в боковых его стенках, гидравлически сообщенными с полостью корпуса, при этом тангенциальные каналы выполнены в поперечной перегородке и гидравлически связывают полость корпуса над перегородкой с его полостью под перегородкой.