Устройство для обработки стенок скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B37/02 

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к бурению и креплению скважин, в частности к устройствам для очистки и кольматации стенок скважины.

Известно устройство для обработки стенок скважины, включающее полый корпус с присоединительными резьбами и щетками, закрепленными в промывочных проемах между лопастями..

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает равномерную степень очистки стенок скважины от глинистой корки, в связи с чем не полную кольматацию. Поскольку устройство не обеспечивает уплотнение кольматационно- го слоя, возможно его ускоренное расформирование. Имеется вероятность среза части стенки скважины с закольматирован- ным участком угловыми поверхностями лопастей. В результате чего возобновится фильтрация жидкости в пласт и разупрочнение стенок скважины ввиду физико-химического воздействия фильтрата промывочной жидкости на цементирующий материал горной породы. Последняя в этом случае подвергается наибольшему эррозионному размыву потоком промывочной жидкости в кольцевом пространстве.

Известно также устройство для обработки стенок скважины, включающее полый корпус с отверстиями, присоединительными резьбами и щетками, закрепленными в промывочных проемах между калибрующими лопастями, армированными твердым сплавом.

Недостатком этого устройства является то, что высоконапорные струи жидкости для удаления глинистой корки и уплотнения кольматационного слоя, вытекающие из насадков, разрушают стенку скважины, увеличивают диаметр и формируют ступенчатый ствол при наличии в разрезе скважины мягких и средних горных пород небольшой прочности, а также слабосцементированных пород. Ввиду удаления не только глинистой корки, но и закольматированной зоны приходится уменьшать скорость истечения струи, а это не всегда обеспечивает качественную кольматацию стенок скважины. Кроме того, устройство имеет большие осевые размеры и связанную с этим поочередную работу устройства по обработке стенок скважины: гидродинамическую - механическую - гидродинамическую. Это затягивает процесс интенсивной фильтрации в пласт. Кольматация перового пространства горных пород осуществляется всем спектром частиц глинистого раствора. В этом случае возможно более глубокое, чем это необходимо для управляемой кольматации проникновение коллоидных частиц в пласт.

Цель изобретения - повышение эффективности кольматации и уменьшение эрозионного воздействия струей жидкости на стенки скважины.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для обработки стенок скважины промывочные проемы в поперечном се0 чении имеют форму незамкнутых цилиндров, рабочие поверхности калибрующих лопастей выполнены с закруглением, радиус которого меньше половины размера корпуса в поперечном сечении, при этом

5 отверстия в корпусе выполнены щелевыми, расположены тангенциально и ориентированы на поверхность промывочного проема по направлению вращения корпуса, а щетки установлены горизонтальными рядами в

0 промывочных проемах.

На фиг.1 изображено устройство; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство для обработки стенок скважины состоит из полого корпуса 1 с присое5 динительными резьбами 2 и калибрующими лопастями 3. Промывочные проемы 4 между лопастями 3 в поперечном сечении (фиг.2) имеют форму незамкнутых цилиндров. Калибрующие поверхности 5 лопастей 3 арми0 рованы заглубленным твердым сплавом 6 и выполнены с закруглением, радиус которого меньше половины размера корпуса 1 в поперечном сечении. Минимальный зазор между калибрующей поверхностью 5 лопа5 сти 3 и стенкой скважины 7 зависит от диаметра ствола. В корпусе 1 выполнены щелевые отверстия 8, которые расположены тангенциально и ориентированы на боковую поверхность 9 лопастей 3 по

0 направлению вращения корпуса 1. Между лопастями в других проемах 4 горизонтальными рядами установлены щетки 10, закрепленные вкладышами 1.1. Щетки 10 изготовлены длиной, превышающей диа5 метр скважины примерно на 20-30 мм.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают над долотом и на бурильной колонне спускают в скважи0 ну. 8 процессе бурения или проработки ствола скважины глинистая корка, покрывающая стенки скважины 7 против проницаемых пластов, при вращении устройства удаляется щетками 10 и уносятся промывоч5 ной жидкостью вверх по проемам 4, что обеспечивает доступ частиц соизмеримых с размерами пор пласта. Лопасти 3 при этом являются ограничителями деформаций и чрезмерных изгибов щеток 10 в процессе работы, предупреждают их разрушение. От

действия щеток 10 на стенках скважины образуются-неровности (выступы глинистой корки с очищенными бороздами).

Одновременно часть промывочной жидкости, истекающая из тангенциальных от- верстий 8 в другие проемы 4, размывает оставшуюся корку и приобретает враща- тельно-поступательное движение в незамкнутом цилиндрическом проеме 4, образованным корпусом 1 и боковыми по- верхностями 9 близлежащих лопастей 3. Под действием возникающей при этом центробежной силы жидкость расслаивается: более тяжелые частицы отбрасываются к периферии, а наиболее легкие концентриру- ются ближе к центру, В результате чего в поровое пространство проникают наиболее крупные частицы и формируют каркас коль- матирующей среды, уплотняющейся суммарным действием гидродинамического воздействия струи и центробежной силы. Слой кольматанта в этом случае быстрее формируется и имеет более плотную упаковку. Повышается вероятность того,что частицы не будут приобретать подвижность и выносятся за пределы закольматированно- го слоя (расформировываться) потоком фильтрующейся жидкости дальше в глубь пласта. Поскольку струи жидкости, истекающие из щелей 8, соответствующим образом расположены и изменяют свое направление, закругляясь по боковым поверхностям лопастей 3, угол атаки струи о стенку скважины 7 мал, что предпочтительно для эффективного .отмыва глинистой корки, а сила удара струи о преграду снижается, и следовательно, ее разрушающее действие будет минимальным.

Лопасти 3 выполнены с закруглением калибрующей поверхности 5 так, чтобы не- допустить задиры углами и снятие части стенки скважины с закольматированным участком, тем самым предупредить повторную кольматацию, сопровождающейся интенсивной фильтрацией в пласт. После управляемой кольматации на стенках скважины образуется более тонкая и прочная глинистая корка. Форма же калибрующей поверхности 5 лопасти 3 способствует ее вдавливанию и затирке в стенку скважины. Технико-экономическая эффективность применения предлагаемого устройства для обработки стенок скважины в процессе бурения и подготовки ствола скважины образуется за счет уменьшения осложнений (поглощений, прихватов) и уменьшения эрозионного размыва стенок скважины, качественного первичного вскрытия продуктивных пластов, ввиду образования надежного коль- матационного экрана проникновению фильтрата промывочной жидкости в пласт, а также качественного цементирования, ввиду снижения водоотделения при прокачивании тампонажного раствора, увеличению сцепления с горной породой.

Формул а изобретени я Устройство для обработки стенок скважины, включающее полый корпус с отверстиями, присоединительными резьбами и щетками, закрепленными в промывочных проемах между калибрующими лопастями, армированными твердым сплавом, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности кольматации и уменьшения эрозионного воздействия струей жидкости на стенки скважины, промывочные проемы в поперечном сечении имеют форму незамкнутых цилиндров, рабочие поверхности калибрующих лопастей выполнены с закруглением, радиус которого меньше половины размера корпуса в поперечном сечении, при этом отверстия в корпусе выполнены щелевыми, расположены тангенциально и ориентированы на поверхность промывочного проема по направлению вращения корпуса, а щетки установлены горизонтальными рядами в промывочных проемах.

.

Изобретение относится к бурению и креплению скважин, в частности к устройствам для очистки и кольматации стенок скважины. Использование устройства повышает эффективность кольматации- и уменьшает эррозионное воздействие струй жидкости на стенки скважины. Кйрпус устройства для обработки,стенок скважины имеет присоединительные резьбы, лопасти, щетки и щелевые отверстия. Отверстия расположены тангенциально и ориентированы на поверхность незамкнутого цилиндрического промывочного проема по направлению вращения корпуса. Калибрующая поверхность лопастей выполнена с закруглением, радиус которого меньше половины диаметра устройства. Щетки 1.0 установлены гори- зонтальными рядами в свободных промывочных проемах 4 и закреплены вкладышами 11. При вращении устройства производится механическая очистка стенок скважины щетками 10, удаление остатков глинистой корки тангенциальным потоком жидкости, ее формирование и уплотнение вращающимся потоком в промывочном проеме 4, а также механическая затирка лопастями. 2 ил. (Л С