КОЛЬМАТАТОР Российский патент 2006 года по МПК E21B33/13 

Устройство относится к технике и технологии бурения скважин, в частности к обеспечению герметичности и прочности стенок скважины в интервалах прохождения проницаемых пород посредством их кольматации.

Известны устройства для сооружения скважин, содержащие корпус со сквозным осевым каналом и два параллельных ряда насадок, установленных в плоскостях, перпендикулярных к продольной оси корпуса, разнесенных относительно друг друга по продольной оси корпуса и гидравлически связанных со сквозным осевым каналом корпуса. Устройство устанавливается непосредственно над долотом (Патент РФ №2120022, Е 21 В 21/00, 1998, патент РФ №2101455, Е 21 В 10/18, 1996).

В процессе работы устройства часть потока скважинной жидкости направляется к насадкам, которые формируют высоконапорные жидкостные струи, подаваемые на стенки скважины.

Известные устройства характеризуются двумя основными параметрами, а именно расстоянием от торцевых срезов насадок до точки пересечения ими жидкостных струй, формируемых насадками (L1), и расстоянием от точки пересечения жидкостных струй, формируемых насадками, до стенки скважины (L2). В известных устройствах L1=(4-5)d, L2=(1-2)d, где d - диаметр насадки. Расположение точек пересечения жидкостных струй, формируемых насадками, на определенном расстоянии от торцевых срезов насадок обеспечивает формирование низкопроницаемого экрана внутри скелета породы за один проход бурильной компоновки.

Однако в условиях высоких гидростатических давлений жидкости в скважине происходит гашение кавитационных явлений при образовании высоконапорных струй, в результате чего длина начального участка струи с постоянным давлением на преграду сокращается. Соответственно происходит потеря гидравлической энергии. Кроме того, при величине L2=(1-2 )d участок скважины, подвергаемый кольматации, не велик, а конструкция известных устройств увеличить величину L2 не позволяет.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности кольматации за счет увеличения площади создаваемого низкопроницаемого (непроницаемого) экрана.

Поставленная задача решается следующим образом.

В кольмататоре, содержащем корпус с центральным осевым каналом, как минимум две насадки для формирования струй жидкости, разнесенные относительно друг друга вдоль осевого канала и сообщающиеся с последним, и гидромониторное долото, установленное под корпусом, оси насадок установлены под углом 45° к оси центрального канала. При этом торцевые срезы верхней и нижней насадок направлены навстречу друг другу, расстояние от торцевых срезов насадок до точки пересечения формируемых ими струй жидкости равно L1=(2,5-3) d, где d - внутренний диаметр насадки, а расстояние от точки пересечения формируемых насадками струй жидкости до стенки скважины равно L2=(3-3,5)d.

Предложенная конструкция кольмататора существенно отличает последний от прототипа, а именно позволяет подобрать оптимальные размеры L1, L2 и увеличить кольматируемую поверхность в 2-2,5 раза по сравнению с прототипом, что значительно повышает эффективность гидродинамической обработки стенок скважины. При этом полностью исключается эрозионное разрушение стенки скважины даже при обработке малопрочных пород.

На чертеже показана конструкция предлагаемого кольмататора.

Кольмататор содержит корпус 1 с центральным осевым каналом, насадки 2, разнесенные относительно друг друга вдоль осевого канала и сообщающиеся с последним, и гидромониторное долото 3.

Кольмататор работает следующим образом.

После спуска компоновки бурильной колонны с кольмататором в скважину и включения буровых насосов на долоте 3 создается заданный перепад давления. При этом часть бурового раствора по осевому каналу истекает через насадки 2 устройства. Истекающие из насадок 2 сформированные высоконапорные струи, пересекаясь друг с другом на расстоянии L2=(3-3,5)d от стенки скважины, образуют куполообразный эллиптической формы отраженный поток диаметром D, воздействующий на стенку скважины.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет значительно увеличить площадь кольматируемой поверхности. При этом устраняются потери гидравлической энергии, а эффективность гидродинамической обработки стенок скважины соответственно возрастает.

Изобретение относится к технике и технологии бурения глубоких скважин на воду, нефть и газ, к обеспечению герметичности и прочности стенок скважины в интервалах прохождения проницаемых пород посредством их кольматации. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности процесса кольматации за счет увеличения площади создаваемого низкопроницаемого экрана. Для этого устанавливают оси насадок кольмататора под углом 45° к продольной оси корпуса навстречу друг другу торцевыми срезами. Расстояние от торцевых срезов насадок до точки пересечения формируемых ими струй жидкости равно L1=(2,5-3)d, где d - внутренний диаметр насадок. Расстояние от точки пересечения формируемых насадками струй жидкости до стенки скважины составляет L2=(3-3,5 )d.1 ил.

Кольмататор, содержащий корпус с центральным осевым каналом, как минимум две насадки для формирования струй жидкости, разнесенные относительно друг друга вдоль осевого канала и сообщающиеся с последним, и гидромониторное долото, установленное под корпусом, отличающийся тем, что оси насадок установлены под углом 45° к оси центрального канала, при этом торцевые срезы верхней и нижней насадок направлены навстречу друг другу, расстояние от торцевых срезов насадок до точки пересечения формируемых ими струй жидкости равно

L1=(2,5÷3)d,

где d - внутренний диаметр насадок,

а расстояние от точки пересечения формируемых насадками струй жидкости до стенки скважины составляет

L2=(3÷3,5)d.