Устройство для разглинизации и кольматации стенок скважины Советский патент 1986 года по МПК E21B37/00 

Изобретение относится к горной промышленности, к области бурения скважин, в частности к подготовке ствола скважины к цементированию с помощью устройств для разглинизации и кольматации стенок скважины.

Изобретение может быть использовано для подготовки ствола скважины перед спуском обсадной колонны к последующему ее цементированию, а также для очистки призабойной зоны пласта от проник- щего в нее фильтрата.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет возможности обеспечения управления процессом кольматации.

На фиг. 1 изображено устройство для разглинизации и кольматации стенок скважины, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1 с расположенными в его верхней части насад- ками 2, направляющую втулку 3, жестко связанную с корпусом посредством распорок 4, и формирующее кольцо 5, жестко связанное с направляющей втулкой 3, например резьбой, причем верхний торец формирующего кольца 5 располагается выше насадок 2.

Устройство работает следующим образом. Устройство для разглинизации и кольматации стенок скважины опускается в Скважину на бурильных трубах, по которым подается промывочная жидкость. Промывочная жидкость выходит из насадок 2 и создается локальное завихрение в кольцевом пространстве, образованном цилиндрической внешней стенкой корпуса 1 и внутренней криволинейной поверхностью вращения формирующего кольца 5. Образование локального завихрения сопровождается снижением давления в приосевой зоне вихря, которое передается на стенку скважины через кольцевую полость, образованную корпусом 1 и внутренней ци- линдрической поверхностью направляющей втулки 3. Когда давление в этой полости достигнет значения меньщего, чем пластовое давление на этой глубине, глинистая корка вследствие образовавшегося перепада давления отходит от стенки скважины и устремляется через полость, образованную направляющей втулкой 3, формирующим кольцом 5 и корпусом 1, в затрубное пространство, по которому и выносится на поверхность.

Струи из насадок 2 воздействуют на формирующее кольцо 5 и в зависимости от расстояния между местом соударения

5

0

0 Q

0

5

струи промывочной жидкости с формирующим кольцом и его верхним краем, а также в зависимости от закона, по которому выполнена криволинейная поверхность формирующего кольца, оказывают различный кольматирующий эффект на стенку скважины.

Кольматирующее действие струй бурового раствора, вытекающих из насадок 2 устройства, обусловлено двумя эффектами: закупоркой пор породы под действием динамического напора струи и закупоркой пор под действием центробежной силы вихря, образовавшегося в результате эксцентрично расположенных насадок. Изменяя высоту формирующего кольца 5, можно полностью использовать динамический напор (при высоте кольца до 0,2 ее наружного диаметра) или уменьшить кольматирующий эффект, исключая действие динамического напора (при высоте кольца более 1,8 диаметра). Численные значения этих пределов выбраны исходя из того, что эффект взаимодействия формирующего кольца высотой до 0,2 его наружного диаметра со струей практически отсутствует, а его экранирующее действие достигает максимального значения при высоте 1,8 наружного диаметра и далее остается практически постоянным.

Таким образом, для регулирования степени кольматации требуется кольцо высотой 0,2-1,8 его наружного диаметра.

Управление степенью разглинизации осуществляется посредством изменения закона описания внутренней криволинейной поверхности формирующего кольца. Плоскость, в которой располагаются осев ые отверстия насадок, находится в фокусе параболоида вращения, являющегося внутренней поверхностью формирующего кольца 5. Согласно свойствам параболы струи бурового раствора при взаимодействии с параболоидом вращения устремляются вверх параллельно оси параболоида, т. е. вверх по скважине. В этом случае эжекция устройства достигает максимального значения, а для уменьшения эжектирующей способности и для создания направления струй, отличного от направления оси устройства, внутренняя поверхность формирующего кольца может выполняться по другим законам, например по гиперболоиду вращения.

Таким образом, учитывая свойства горных пород, технико-экономические требования к стенке скважины, можно посредством изменения длины и формы формирующего кольца управлять разглинизирующей и коль- матирующей способностью устройства.

фиг.г