КОНСТРУКЦИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ Российский патент 1999 года по МПК E21B17/00 E21B43/11 

Изобретение относится к области заканчивания скважин.

Известна конструкция обсадной колонны, включающая в себя трубы с перфорированными отверстиями и оборудованные по наружной поверхности фильтром из пористого материала, предварительно пропитанного специальным герметиком. После установки колонны в продуктивной части пласта проницаемость фильтра восстанавливается с помощью кислоты или растворителя [1].

Недостатком данной конструкции является возможность повреждения или полное разрушение наружного фильтра в процессе спуска колонны, особенно в сильно искривленных или имеющих горизонтальное окончание скважинах.

Недостатком является и то, что при обработке фильтра растворителем проницаемость восстанавливается только в зоне перфорационных отверстий, а оснащение труб наружным фильтром ведет к необходимости уменьшения их диаметра, а следовательно, пропускной способности. Эти недостатки приводят к снижению продуктивности скважины.

При производстве работ по растворению герметика требуются значительные временные затраты (спуск НКТ, технологические выстойки и т. д.)
Известна конструкция обсадной колонны, включающая сплошные трубы, цементировочную муфту, перфорированные трубы и башмак. Отверстия в перфорированных трубах предварительно закрываются заглушками из химически разрушаемого материала с последующим их разрушением закачкой расчетной порции кислоты [2] .

Однако вместе с разрушением заглушек кислота оказывает разрушающее коррозионное воздействие и на сами трубы, уменьшая срок их службы.

Кроме этого, при реакции кислоты с материалом заглушек образуются нерастворимые соли, уменьшающие сечение отверстий, а при взаимодействии кислоты с породой коллектора зачастую образуются нерастворимые осадки, кольматирующие стенки скважины, все это приводит к снижению производительности скважины.

Этой конструкции присущи и недостатки предыдущей: значительные временные затраты на кислотную обработку.

Задача изобретения состоит в разработке устройства, обеспечивающего повышение надежности эксплуатации обсадной колонны, сохранение заданной пористости и проницаемости фильтра и эксплуатационной характеристики продуктивного пласта.

Техническим результатом настоящего изобретения является: сохранение прочностной характеристики труб обсадной колонны; сохранение эксплуатационной характеристики коллектора; заданных геометрических размеров сечения каналов фильтра; уменьшение временных затрат на заканчивание скважины.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что отверстия в перфорированных трубах предварительно перекрываются жестко установленными заглушками. Заглушки выполняются в виде стаканов, размещенных донышками к оси трубы, с внутренней полостью круглого или щелевидного сечения, длины внутренней полости стаканов превышают толщину стенки трубы, при этом заглушки изготовлены из материала, удовлетворяющего условию выноса на поверхность промывочным раствором разрушенных частиц заглушек, плотность ( (ρ, г/см³) которых удовлетворяет условию
ρ < ρ_ж[Q²(1-d²/D²)^-2+k²d₃]/(k²d₃), (1)
где Q - удельный расход промывочного раствора, см³/с;
d_з - диаметр заглушки, см;
D - внутренний диаметр труб обсадной колонны, см;
d - диаметр промывочных труб, см;
ρ_ж - плотность промывочного раствора, г/см³;
k - эмпирический коэффициент, зависящий от формы разрушенных частиц заглушки.

Таким образом, можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Изобретение позволяет достичь результата, удовлетворяющего появившейся в последние годы проблеме надежности работы скважин, в том числе и с сильно искривленными и горизонтальными стволами.

На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показана предлагаемая конструкция обсадной колонны, на фиг. 2 и 3 - форма выполнения заглушек, на фиг. 4 - работа устройства. Обсадная колонна включает в себя (см. фиг. 1) сплошные трубы 1, цементировочную муфту 2, перфорированные трубы 3, предварительно перекрытые заглушками 4, башмак 5.

Отверстия перфорированной части обсадной колонны на поверхности перекрываются жестко установленными заглушками 4, которые крепятся за счет упругости материала (см. фиг. 2) или на резьбе (см. фиг. 3) или иным способом. Заглушки 4 выполняются в виде стакана, размещенного донышком 6 к оси трубы, с внутренней полостью 7 круглого или щелевидного сечения. Форма поперечного сечения внутренней полости заглушек и размеры щелей выбираются в зависимости от прочностной характеристики и гранулометрического состава пород коллектора. Длина цилиндрической части внутренней полости заглушек превышает толщину стенки труб обсадной колонны на величину зазора δ, равного:
δ = (D-D_д)/2, (2)
где D - внутренний диаметр труб обсадной колонны;
D_д - диаметр долота, которым разрушаются заглушки.

Заглушки изготавливаются из материала, удовлетворяющего условию выноса на поверхность промывочным раствором разрушенных долотом частиц донышек заглушек и простоте и технологичности изготовления, например, из термостойких пластмасс, из которых любую форму заглушки можно легко изготовить методом прессования под давлением и их частицы будут выноситься на поверхность даже технической водой.

Устройство работает следующим образом (см. фиг. 4). Перед спуском обсадной колонны отверстия в перфорированных трубах перекрываются заглушками 4. Внутренняя полость 7 заглушек выбирается в зависимости от свойств пласта и может быть круглого или щелевидного сечения. Колонна спускается в скважину, в местах посадок и на проектной глубине обсадная колонна промывается (см. фиг. 1). Благодаря наличию заглушек 4, обеспечивается промывка затрубного пространства нижней части обсадной колонны через башмак 5. Стрелками показано направление движения бурового раствора. Посредством цементировочной муфты 2 цементируется верхняя часть колонны. Позицией 8 на фиг. 4 показан цементный камень. Затем разбуривается цементный стакан и разрушаются выступающие во внутрь части заглушек 4 (см. фиг. 4), тем самым открывая каналы 7 в стенках труб, а разрушенные остатки донышек заглушек вымываются на поверхность промывочным раствором. Для того, чтобы остатки заглушек были удалены из колонны, при удельном расходе Q плотность материала заглушки должна удовлетворять формуле (1).

Источники информации
1. Борьба с песком при заканчивании горизонтальных скважин. М., ВНИИОЭНТ, 1989, (экспресс-информ. Сер. Строительство скважин. Зарубежный опыт.) Вып. 20, с. 4.

2. Патент РФ N 2068943. Кл. E 21 B 33/13. Заявлено 21.02.92.

Использование: в области заканчивания скважины. Обеспечивает надежность спуска перфорированных обсадных колонн, сохранение прочностной характеристики труб обсадной колонны и повышение надежности работы эксплуатационного оборудования. Сущность изобретения: обсадная колонна включает перфорированные трубы, предварительно перекрытые заглушками. Заглушки размещены донышками к оси трубы, с внутренней полостью круглого или щелевидного сечения. Длина внутренних полостей стаканов превышает толщину стенки трубы. Заглушки изготовлены из материала, удовлетворяющего условию выноса на поверхность промывочным раствором разрушенных частиц заглушек, плотность которых удовлетворяет условию по приведенной формуле. 4 ил.

Конструкция обсадной колонны, включающая в себя сплошные трубы, цементировочную муфту, перфорированные трубы, предварительно перекрытые заглушками, башмак, отличающаяся тем, что заглушки выполнены в виде стаканов, размещенных донышками к оси трубы, с внутренней полостью круглого или щелевидного сечения и длиной внутренних полостей стаканов, превышающих толщину стенки трубы, при этом заглушки изготовлены из материала, удовлетворяющего условию выноса на поверхность промывочным раствором разрушенных частиц заглушек, плотность (ρ, г/см³)
ρ<ρ_ж[Q²(1-d²/D²)^-2+k²d₃]/(k²d₃),
где Q - удельный расход промывочного раствора, см³/с;
d₃ - диаметр перфорированных отверстий, см;
D - внутренний диаметр труб обсадной колонны, см;
d - диаметр промывочных труб, см;
ρ_ж - плотность промывочного раствора, г/см³;
k - эмпирический коэффициент, зависящий от формы разрушенных частиц заглушки.