Устройство для кольматации стенок скважины,установленное над буровым долотом с соплами Советский патент 1988 года по МПК E21B37/02 

XSW.5S

ло (С) 5. Устройство установлено над буровым долотом с С. Входная кромка патрубка 4 отстоит от. оси К на расстоянии Гц, определяемом из выражения ra,dK dc/2-ijdl + nd , где dn - внутренний диаметр К 1; - диаметр выходного сечения С 5; - диаметр выходного сечения С долота; п - количество С долота. Закачиваемый в колонну бурильных труб рабочий агент закручивается на входе в К 1. В результате действия центробежных сил в центре будет мелкий кольматант, а в периферийной части - крупный. Мелкая фракция увлекается вовнутрь патрубка 4 и, проходя через С 5, попадает на стенку скважины. Оптимальное сочетание количества и диаметров С 5, а также С долота устанавливается опытным путем. Каждому конкретному случаю соответствует определенное значение расстояния тц, 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Цель изобретения - повьшение эффективности за счет обработки стенок скважинь коль- матантом мелкой фракции. Устройство имеет корпус (К) 1, на входе которого установлен завихритель 2 с ради- ально расположеннь1ми лопастями 3, В К 1 размещен патрубок 4, внутри ко торого установлено комма тирующее с.оп

1

Изобретение относится к нефтегазовой промьшшенности, в частности к устройствам для кольматации стенок скважины.

Цель изобретения - повыщение эффективности работы за счет обработки стенок скважины кольматантом мелкой фракции.

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

Устройство содержит корпус 1, на входе которого установлен завихри- тель 2 с радиально расположенными ло- пастями 3, а в нижней части корпуса размещен патрубок 4, внутри.которого установлено кольматирующее сопло:5. Устройство установлено над буровым долотом с соплами (не показано), Вход ная кромка патрубка 4 отстоит от продольной оси корпуса на расстоянии, определяемом по формуле

Гц.

dK d с

inTr --

21} d + ndl где d - внутренний диаметр корпуса

устройства, м; dt - диаметр выходного сечения

кольматирующего сопла, м; d/tA диаметр выходного сечения

сопла долота, м; п - количество сопл долота. Это расстояние выбирают следующим образом.

Необходимо направлять в патрубок рабочий фл)оид из центральной части общего потока QI.J,,где находится коль матант мелкой фракции. В то же вре0

0

5

мя, по уравнению неразрьшности потока эта центральная часть общего потока должна пройти через патрубок и сопло. С одной стороны

QL,, ,(1)

где Уц - скорость центральной части

рабочего флюида, м/с; Ft - поперечный размер (площадь) этой центральной части потока, м,

С другой стороны, для достижения положительного эффекта необходимо-, чтобы

Пс VC-FC, (2)

где Vc - скорость стрзш рабочего

флюида на выходе из сопла помещенного в патрубке, м/с; FC площадь выходного сечения

сопла, м -. Получают

Рц VцFц VcF, отсюда

FM, -2 Vu,

Упрощают формулу (1) следующим образом:

(3)

(4)

FC

dl

(5)

d - диаметр выходного сечения сопла, м.

(6)

. к.

QH общее количество рабочего

флюида в единицу времени или производительность насоса, MVc;

F - внутренняя.площадь корпуса устройства, м.

FK

Tdl 4

где внутренний диаметр корпу- .

са, м. Подставив (5), (6), (7) в (4), получают

Vt

Иначе, выражая Гц через радиус центрального потока, имеют

.Гг - . ;

16 QH

(10)В то же время производительность насоса, т.е. общая подача рабочего флюида разделяется на две части. Одна часть Qe протекает через сопло устройства, другая часть Qc - через сопло долота

QM Qt + QCA. (11) Так как устройство для кольмата- ции стенок скважины в компоновке низа бурильной колонны (НКБК) устанавливается в непосредственной близости от долота, то динамические давления, а соответственно, и скорость струи рабочего флюида на выходе из сопл устройства и долота одинаковые.

Зная площадь центральной части потока FU,, можно найти ее радиус, что является искомым расстоянием от входной кромки патрубка до продольной оси корпуса, Лабораторно доказано, что для эффективной кольматации проницаемых пород необходима скорость струи на выходе из сопла Vc 60 - 120 м/с. Тогда

Формула изобретения Устройство для кольматации стенок

л - п 4. п - Л7 / f d t 4. т, ) скважины, установленное над буровым Я1 Чс t I т I ) 1 )

долотом с соплами, включающее польй корпус с радиально расположенны - соп лом, отличающееся тем, что, с целью повьшения эффективности работы за счет обработки стенок сква жины кольматантом мелкой фракции,оно снабжено установленным на входе в корпус завихриг елем с радиально расположенными лопастями и размещенным в нижней части корпуса патрубком, внутри которого установлено кольмати рующее сопло, причем входная кромка патрубка отстоит от продольной оси корпуса на расстоянии Гц, определяемом из выражения

где dc - диаметр сопла долота;

п - количество сопл долота. Подставив (12) в (1), имеют

ги, . . (13) + -ndlf, .

Устройство работает следующим образом.

Корпус 1 соединяется с валом тру- бобура или колонной бурильных труб, и приводится во вращение вал. Зака- чиваемьй в колонну бурильных труб рабочий агент на входе в полость корпуса 1, жестко соединенной с ним сис

10

9215

темой завихритель 2 - лопасти 3 приобретает закрученное движение. Завих- ритель 2 служит для жесткого соединения лопастей, а также для направления агента к ним. Лопасти 3 сообщают рабочему агенту центробежное ускорение, при этом Происходит перераспределение твердых частиц (кольматантов) рабочего флюида по радиусу потока. В центре мелкий кольматант, а в периферийной части - крупный. Кольматант крупной фракции направляется вниз по стенке корпуса , минуя патрубок 4, а мел15 кая фракция остается в центральной части и увлекается кольматирующей , струей вовнутрь патрубка 4. Таким образом, в устройстве для-кольматации стенок скважины решаются две задачи,

20 а именно - сепарация содержавшегося в рабочем агенте кольматанта на крупную и мелкую фракции вращающейся системой корпус 1 - завихритель 2 - лопасти 3 и отбор в кольматкругощую

25 струю рабочего агента его мелкой фрак- ,ции системой патрубок 4 - кольматиру- ющее сопло 5.

Опытно-промысловыми испытаниями установлено оптимальное сочетагше количеств и диаметров кольматнруюЩ|.;х сопл и сопл долота. Так, диаметр сопл меняется от iI до 13 мм, а количество сопл долота от 1 до 3. Тогда расстояние от входной кромки патрубка до продольной оси корпуса устрой- ства равно 0,22 d - 0,38 d. Каждому конкретному случаю соответствует определенное значение расстояния.

Формула изобретения Устройство для кольматации стенок

скважины, установленное над буровым

скважины, установленное над буровым

долотом с соплами, включающее польй корпус с радиально расположенны - соплом, отличающееся тем, что, с целью повьшения эффективности работы за счет обработки стенок скважины кольматантом мелкой фракции,оно снабжено установленным на входе в корпус завихриг елем с радиально расположенными лопастями и размещенным в нижней части корпуса патрубком, внутри которого установлено кольмати- рующее сопло, причем входная кромка патрубка отстоит от продольной оси корпуса на расстоянии Гц, определяемом из выражения

r - . 2 + ndl

где d - внутренний диаметр корпуса, м;

6

сд- диаметр выходного сечения сопла и выходного сечения сопла.долота соответствен- но, м;

п - количество сопл долота.

Фие.г