Устройство для цементирования скважин Советский патент 1983 года по МПК E21B33/16 

Изобретение относится к горной промыщленности, а точнее к нефтедобывающей, в частности, к устройствам используемым при ликвидации зон осложнений при бурении нефтяных и газовых скважин. Известно устройство для цементирования скважин, включающее контейнер с днищами, нижнее из которых выполнено с наклонными калиброванными каналами, и разбрызгиватель в виде ребристого диска, закрепленного в днище с возможностью вращения IJ , Однако устройство малоэффективно при использовании его в скважинах, заполненных жидкостью, по причине разбавления тампонажного раствора и малой скорости вращения разбрызгивателя. Наиболее близким к изобретению является устройство, включающее корпус с осевым и по меньшей мере одним боковьм. циркуляционным каналом Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает необходимого качества обработки стенок скважины тампонажным материалом из-за его низкого кольматирующего действия, что исключает создание прочной герметичной опалубки вокруг ствола скважины, ос рбенно при изоляции зон поглощений Объясняется это тем, что скорость стр(уи, выходящей из боковых циркуляционных каналов, мала и тампонажный раствор, попадая в скважину, а затем в пласт, перемешивается с флюидами с всеми вытекающими отсюда отрицательными последствиями. Целью изобретения является повышение качества цементирования скважи за счет усиления кольматирующего де ствия на их стенки тампонажным раствором. Поставленная цель достигается те что в устройстве, включающем корпус с осевым и по меньшей мере одним бо ковым циркуляционным.каналом, боков циркуляционный канал выполнен по ви товой линии, наружная поверхность корпуса выше бокового циркуляционно го канала выполнена в виде параболо ида вращения с увеличивающимся ввер поперечным сечением, а осевой канал ниже бокового циркуляционного ,канала - с посадочным седлом. На фиг, I изображено ус гройство, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на 56 фиг. 1; на фиг. сечение Б-Б на фиг. 1. Устройство состоит из корпуса 1, на наружной поверхности которого выполнен по винтовой линии боковой циркуляционный канал 2, соединяющий осевой канал 3 устройства с затрубным пространством скважины. Корпус соединен с переводником 4 и кожухом 5, наружная поверхность которого выше бокового циркуляционного канала выполнена в виде параболоида вращения с увеличивающимся вверх поперечным сечением. Корпус в месте выхода в затрубное пространство циркуляционного канала имеет кольцевую опорную выемку 6, а в нижней части - посадочное седло 7. Устройство работает следующим образом. На колонне бурильных труб его спускают в скважину до подошвы поглощающего пласта. Осуществляют промывку скважины через осевой канал. Перед началом закачки тампонажного раствора в трубы бросают шар 8, который перекрывает этот канал в корпусе устройства. Затем закачивают тампонажный раствор, который, проходя по циркуляционному каналу 2, получает вращательное движение и, отразившись от кольцевой опорной выемки 6, попадает в затрубное пространство скважины. Вращающийся выходящий поток получает дополнительное приращение скорости вращения при подъеме вдоль параболической поверхности устройства, доходящей до максимального значения в зоне наименьшего кольцевого сечения между стенкой скважины и наибольшим диаметром устройства. Благодаря такому движению тампонажного раствора создается повьшенное давление на стенки скважины за счет вращательно-вихревого потока. В результате действия массовых сил тампонажный раствор расслаивается с образ.ованием слоев с различным водоцементным отношением. На контакте со стенкой скважины образуются слои с малым водоцементным отношением, а в центре - с большим. За счет движения потока происходит удаление центрального слоя, что обеспечивает возможность регулирования водоцементного отношения непосредственно в зоне поглощающего горизонта, что особенно важно при изоляции зон поглощений высокой гидропроводяости. В процессе закачки и продавки та понажного раствора буровой инструмент поднимают от подошвы до кровли обрабатываемого .пласта, а затем опу кают, причем эта операция может повториться несколько раз. После обработки одного интервала после затвердевания раствора приступают к обработке следующего. П р и м е р. В процессе бурения скважины № 14270 (Абдрахмановская площадь) долотом диаметром 215 мм на глубине 873 м произошел провал бурильного инструмента на 0,2 м, прекратился выход бурового раствора на устье, появилась проработка, при наращивании инструмента начались затяжки, циркуляция восстановилась до 80% только при забое 900 м. При забое 984 м принято решение об изоляции зоны поглощения методо 1 наращивания цементного моста с использо ванием предлагаемого устройства, им ющего следующие геометрические размеры: диаметр циркуляционного канал 11 ММ-, диаметр меньшего основания параболоида 170 мм., большего - 195м расстояние между нижним и верхним основаниями параболоида 0,3 м. Бурильньй инструмент с предлагаемым устройством опустили на глубин 926 мм и закачали раствор из 6 т це мента с водоцементным отно1 ением 0,5 и плотностью 1,85 г/см. При до стижении тампонажным раствором устройства и до окончания процесса про давки производили расхаживание бурильного инструмента вверх и вниз на длину ведущей трубы {f5 м). Работу производили одним цементировочным агрегатом ЦА-320М на третьей скорости (производительность 10 л/,рабочее давление 30-40 кг/см . Через четыре часа ОЗЦ обнаружили мост на глубине 892 м, установили следукщий мост из 8 т цемента. После этой заливки цементный мост нарастился на A3 м. Последующей установкой моста из 4 т цемента зону поглощения перекрыли. При установке второго и третьего мостов также использовали предлагаемое устройство. Цементный мост разбурили в интервале 767-926 м. При дальнейшем гидродинамическом исследовании поглощающей зоны гидромеханическим пакером А 19 М2 приемистость ее составила 18 при избыточном давлении 60 кг/см , что свидетельствовало о надежной изоляции зоны поглощения и эффективности устройства для цементирования скважины. Эффективность устройства для цементирования скважины обеспечивается благодаря вращательно-вихревому движению тампонажного раствора создаваемому боковым циркуляционным каналом, выполненным по винтовой линии, и корпусом в виде параболоида вращения. При этом создаются благоприятные условия для эффективной кольматацик проницаемого пласта, образуются однородные по составу спои тампонажного раствора, которые после твердения имеют малую проницаемость и большую прочность, чем неоднородные. Это достигается благодаря тому, что скорость закрутки тампонажного материала в конце параболоида увеличивается в 2 раза по сравнению со скоростью струи, выходящей из винтового канала, а скоростной напор на стенки скважины увеличивается соответственно в 4 раза. Все это в конечном счете значительно повышает качество цементирования скважины. После проведения работ по изоляции предложенным устройством получены надежные цементные мосты. Фактическая экономия по одной скважине составила около 500 руб., а годовая экономия по объединению составит около 300 тыс. руб.

А-/(

bb

Фш2

Фиг

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающее корпус с осевым и по меньшей мере одним боковым циркуляционным каналом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества цементирования скважин за счет усиления кольматирующего действия на их стенки тампонажным раствором, боковой циркуляционный канал выполнен по винтовой линии, наружная поверхность корпуса выше бокового Щ1ркуляционного канала в виде параболоида вращения с увеличивающимся вверх поперечным сечением, а осевой канал ниже бокового циркуляционного канала выполнен с посадочным седлом. -«L Г О1 ел 00 СП Од