Отклонитель потока скважинный Российский патент 2024 года по МПК E21B17/10 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при цементировании обсадных колонн в процессе строительства скважин.

Известен центратор-турбулизатор потока для обсадной колонны, используемый при креплении скважины (патент RU № 2159839, МПК Е 21 В 17/10, 27.11.2000, бюл. № 33), содержащий полый корпус в виде 2-х колец, спиралевидные центрирующие ребра, жестко закрепленные концами к корпусу и размещенными между центраторами планки с закрепленными к ним скребками.

Известный центратор позволяет отклонить поток цементного раствора при креплении скважины и частично его турбулизировать, но он не способен полноценно вымыть буровой раствор из каверн.

Наиболее близким является центратор для обсадной колонны (патент RU № 49090, МПК Е 21 В 17/10, опубл. 10.11.2005), включающий полый корпус, который выполнен в виде патрубка с наклонно выполненными окнами в виде прорези под углом α=25-45 к образующим его наружной поверхности, ограниченными с нижней стороны кольцом, при этом центрирующие элементы, размещенные между прорезями, выполнены полусферической формы в сечении и жестко закреплены к корпусу с помощью электрической сварки.

Недостатком известного центратора является то, что он может обеспечить небольшую турбулизацию, но не обеспечивает отклонение потока вглубь каверны.

Технической задачей является обеспечение вытеснения остатков бурового раствора и полноценное замещение бурового раствора цементным раствором при креплении скважины за счет перенаправления потока технологических жидкостей вглубь каверн, повышение качества крепления.

Техническая задача решается отклонителем потока скважинным, включающим корпус, закрепляемый на обсадной трубе.

Новым является то, что корпус отклонителя выполнен в виде цилиндра с коническим выступом в нижней части с равномерно закрепленными в верхней части выступа четырьмя осями, на которых установлены лопасти, по форме повторяющие тело обсадной трубы и выполненные в форме салазок с направленными наружу полозьями со скошенными верхними и нижними концами, а с внутренней стороны лопастей выполнены внутренние уступы, при этом на осях дополнительно установлены пружины кручения с возможностью прижатия лопастей к корпусу отклонителя, корпус отклонителя оснащен подвижным штоком с конусным окончанием, на конусном окончании выполнены наружные уступы, зеркальные внутренним уступам лопастей, а в верхней части корпус оснащен обоймой из водонабухающей резины, с возможностью воздействия на подвижный шток и его перемещения вниз до фиксации и зацепа внутренних уступов лопастей и наружных уступов конусного окончания подвижного штока, при этом с наружной стороны обоймы в верхней части корпуса установлен наружный цилиндр, имеющий сквозные отверстия по всему диаметру.

На фиг. 1 изображен общий вид отклонителя потока скважинного в транспортном положении.

На фиг. 2 изображен вид сверху отклонителя потока скважинного в транспортном положении.

На фиг. 3 изображен вид А отклонителя потока скважинного.

На физ. 4 изображен общий вид отклонителя потока скважинного в рабочем положении при спуске в каверну.

Отклонитель потока скважинный (далее - отклонитель) представляет из себя корпус 1 (фиг.1), жестко закрепляемый на обсадной трубе 2 стопорными элементами 3, например, клиньями, болтами или другим способом (авторы не претендуют на способ крепления), при этом корпус 1 отклонителя выполнен в виде цилиндра с коническим выступом 4 в нижней части с равномерно закрепленными в верхней части конического выступа 4 четырьмя осями 5. На четырех осях 5 установлены лопасти 6 (фиг. 1, 2, 4), повторяющие по форме тело обсадной трубы 2 (фиг. 1), выполненные в форме салазок с направленными наружу полозьями 7 (фиг. 1, 2), причем верхние и нижние концы полозьев 7 скошены, например, под углом 45°, что обеспечивает беспрепятственное движение обсадной колонны (на фиг. 1-4 не показана) из обсадных труб 2 (фиг. 1) с установленными отклонителями в процессе спуска в скважину. С внутренней стороны лопастей 6 выполнены внутренние уступы 8 (фиг. 1, 4). На осях 5 (фиг. 1) дополнительно установлены пружины кручения (на фиг. 1-4 не показаны) с возможностью прижатия лопастей 6 (фиг. 2) к корпусу 1 (фиг. 1) отклонителя.

Корпус 1 отклонителя оснащен подвижным штоком 9 с конусным окончанием, на конусном окончании с наружной стороны выполнены наружные уступы 10, зеркальные внутренним уступам 8 лопастей 6 (фиг. 4). В верхней части корпус 1 (фиг. 1) отклонителя оснащен обоймой 11 (фиг. 3, 4) из водонабухающей резины, с возможностью воздействия на подвижный шток 9 (фиг. 1) после его набухания и перемещения подвижного штока 9 под действием давления от набухшей обоймы 11 (фиг. 4) вниз до фиксации и зацепа внутренних уступов 8 лопастей 6 с наружными уступами 10 конусного окончания подвижного штока 9. При этом с наружной стороны обоймы 11 в верхней части корпуса 1 (фиг. 1) с помощью резьбы 12 (фиг. 3) установлен наружный цилиндр 13 (фиг. 1), под который заходит верхний край подвижного штока 9, причем наружный цилиндр 13 имеет по всему диаметру сквозные отверстия 14 (фиг. 1, 3). Для надежности крепления наружный цилиндр 13 (фиг. 1) закреплен на обсадной трубе 2 с помощью стопорных элементов 3.

Отклонитель потока скважинный работает следующим образом.

В интервал скважины с наличием глубоких каверн 15 (фиг. 4), где необходимо обеспечить высокое качество цементирования, спускают отклонитель, предварительно его установив на обсадной трубе 2 (фиг. 1) обсадной колонны. Как правило, количество отклонителей выбирают в зависимости от количества каверн 15 (фиг. 4) в скважине. На обсадных трубах 2 (фиг.1) отклонитель закрепляют стопорными элементами 3 (фиг.1). В процессе спуска отклонителя потока лопасти 6 (фиг.1) в форме салазок с полозьями 7 за счет работы пружин кручения прижимаются к корпусу 1, проходя номинальные участки, не мешая прохождению восходящего потока бурового раствора, одновременно центрируя обсадные трубы 2 обсадной колонны относительно ствола скважины. После дохождения обсадной трубы 2 до забоя отклонитель располагают напротив каверн 15 (фиг.4), имеющихся в стволе скважины.

В процессе очистительной промывки скважины перед началом цементирования, внутрь к обойме 11 из водонабухающей резины, через сквозные отверстия 14 (фиг. 1) попадает буровой раствор, при этом обойма 11 (фиг. 4) начинает увеличиваться, воздействуя на подвижный шток 9 с конусным окончанием, который под давлением перемещается вниз до тех пор, пока внутренние уступы 8 лопастей 6 и наружные уступы 10 конусного окончания подвижного штока 9 не попадут в зацеп, в результате лопасти 6 отклоняются в сторону каверн 15.

В процессе цементирования восходящие потоки сначала буферной жидкости, а затем и цементного раствора при прохождении по лопастям 6 отклонителя, благодаря направленным наружу полозьям 7 (фиг. 2) перенаправляются вглубь каверн 15 (фиг. 4), тем самым вытесняя оттуда остатки бурового раствора, происходит замещение его на цементный раствор. Благодаря предлагаемой конструкции отклонителя потока улучшается полнота вытеснения бурового раствора из скважины, в том числе из каверн, и замещение его цементным раствором, повышается качество крепления путем образования сплошного цементного камня вокруг обсадной колонны даже в кавернах.

Предлагаемая конструкция отклонителя потока улучшает проходимость обсадной колонны и спускаемого с ней скважинного оборудования в стволе скважины, улучшаются условия промывки в процессе спуска и цементирования скважины. При этом обеспечивается качество крепления скважины за счет придания восходящему потоку цементного раствора необходимого направления в кавернах, следовательно, и разобщения пластов.

Пример практического применения.

Пробурили скважину долотом диаметром 143 мм глубиной 1800 м. Провели геофизические исследования ствола (ГИС) скважины каверномером, и определили 2 интервала с наличием глубоких каверн, до 350 мм. Перед началом спуска обсадной колонны диаметром 114х7,0 мм на скважину завезли два отклонителя потока скважинных (далее - отклонитель) с наличием сквозных отверстий на наружном цилиндре отклонителя, с предварительно установленной внутрь наружного цилиндра обоймой из водонабухающей резины, при этом каждый отклонитель оборудован четырьмя лопастями в форме салазок с полозьями, направленными наружу, концы которых скошены под углом 45°, установленными на осях отклонителей, на каждую ось предварительно установлена пружина кручения, прижимающая лопасти к корпусу.

Перед спуском в ствол скважины на обсадные трубы обсадной колонны жестко установили отклонители таким образом, чтобы конусные выступы корпуса отклонителя находились внизу, с учетом их размещения напротив выявленных с помощью ГИС каверн.

Спустили обсадную колонну из обсадных труб до проектного забоя, и произвели промывку скважины буровым раствором в количестве 1,5 объема скважины. Далее произвели цементирование обсадной колонны по общепринятой технологии с прокачиванием последовательно буферной жидкости, затем цементного раствора, продавив последний продавочной жидкостью до получения сигнала СТОП. После цементирования колонну обсадных труб оставили на ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ) на 48 часов. По истечении времени ОЗЦ 48 часов спустили в скважину геофизический прибор - акустический цементомер (АКЦ) и произвели исследования по всему стволу скважины. Результаты проведенных исследований с помощью АКЦ показали полноценное сцепление цемента в интервалах каверн как с обсадной трубой, так и с породой. По результатам освоения скважины получена безводная нефть.

Таким образом удалось максимально вытеснить буровой раствор из ствола скважины при цементировании, в том числе и из кавернозных участков, и получить полноценную крепь.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при цементировании обсадных колонн в процессе строительства скважин. Технический результат - обеспечение вытеснения остатков бурового раствора и полноценное замещение бурового раствора цементным раствором при креплении скважины и повышение качества крепления. Отклонитель потока скважинный включает корпус, закрепляемый на обсадной трубе. При этом корпус отклонителя выполнен в виде цилиндра с коническим выступом в нижней части с равномерно закрепленными в верхней части выступа четырьмя осями, на которых установлены лопасти, по форме повторяющие тело обсадной трубы и выполненные в форме салазок с направленными наружу полозьями со скошенными верхними и нижними концами, а с внутренней стороны лопастей выполнены внутренние уступы. На осях дополнительно установлены пружины кручения с возможностью прижатия лопастей к корпусу отклонителя. Корпус отклонителя оснащен подвижным штоком с конусным окончанием. На конусном окончании выполнены наружные уступы, зеркальные внутренним уступам лопастей, а в верхней части корпус оснащен обоймой из водонабухающей резины с возможностью воздействия на подвижный шток и его перемещения вниз до фиксации и зацепа внутренних уступов лопастей и наружных уступов конусного окончания подвижного штока. С наружной стороны обоймы в верхней части корпуса установлен наружный цилиндр, имеющий сквозные отверстия по всему диаметру. 4 ил.

Отклонитель потока скважинный, включающий корпус, закрепляемый на обсадной трубе, отличающийся тем, что корпус отклонителя выполнен в виде цилиндра с коническим выступом в нижней части с равномерно закрепленными в верхней части выступа четырьмя осями, на которых установлены лопасти, по форме повторяющие тело обсадной трубы и выполненные в форме салазок с направленными наружу полозьями со скошенными верхними и нижними концами, а с внутренней стороны лопастей выполнены внутренние уступы, при этом на осях дополнительно установлены пружины кручения с возможностью прижатия лопастей к корпусу отклонителя, корпус отклонителя оснащен подвижным штоком с конусным окончанием, на конусном окончании выполнены наружные уступы, зеркальные внутренним уступам лопастей, а в верхней части корпус оснащен обоймой из водонабухающей резины с возможностью воздействия на подвижный шток и его перемещения вниз до фиксации и зацепа внутренних уступов лопастей и наружных уступов конусного окончания подвижного штока, при этом с наружной стороны обоймы в верхней части корпуса установлен наружный цилиндр, имеющий сквозные отверстия по всему диаметру.