Кольмататор для проницаемых пород Советский патент 1993 года по МПК E21B37/02 

(А

С

Использование: кольматация проницаемых пород в околоствольной зоне. Сущность изобретения: кольмататор содержит очищающие и затирающие плашки. Плашки смещены относительно друг друга в продольном направлении. Верхний обрез очищающих плашек находится в одной радиальной плоскости с нижним обрезом затирающих плашек и отстает от радиальной плоскости, проходящей через ось гидромониторных насадок вниз к долоту на расстояние I d/2 -I- lr tg а , где do - диаметр струи на выходе из насадок; г- расстояние вдоль оси струи численно равное разности расстояний удаления от центра корпуса рабочей поверхности затирающих плашек и наружного торца насадки, а- половинный угол расширения струи. 5 ил.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам, применяемым для создания в околоствольной зоне проницаемого пласта малопроницаемого защитного кольматационного слоя при вскрытии пласта бурением.

Цель изобретения - повышение качества вскрытия высокопроницаемых пластов.

На фиг. 1 изображен кольмататор, общий вид; на фиг. 2 - схема расположения гидромониторной насадки; на фиг. 3 - сечение А-А; на фиг. 4 - сечение Б-Б; на фиг. 5 - сечение В-В.

Кольмататор состоит из полого корпуса 1 с присоединительными резьбами к бурильной колонне и вмонтированными в его

тело двумя диаметрально расположенными гидромониторными насадками 2 в плоскости, перпендикулярной продольной оси кольмататора, пары продольных очищающих плашек (ОП) 3 с продольно-ребристой рабочей поверхностью, пары продольных затирающих плашек (ЗП) 4 с гладкой рабочей поверхностью, поршней-толкателей 5 с резиновыми уплотнителями 6, цилиндров 7, подпружинивающих плашки амортизаторов 8, 9, обойм ограничения перемещения плашек 10,11.12, которые фиксируются на корпусе крепежными элементами 13.

Очищающие плашки 3 и затирающие плашки 4 смещены в продольном направлении так, что верхний обрез ОП и нижний

со

О CJ

;сл

CJ

со

рбрез ЗП находится в одной плоскости, отстоящей в направлении к долоту от радиальной плоскости, проходящей через ось гидромониторных насадок, на расстоянии I. Расстояние 1 определяется из следующих соображений (фиг. 2). Истекающая из гидромониторной насадки струя с начальным диаметром do, равным диаметру выходного отверстия, по мере удаления от насадки будет расширяться согласно известному закону:

d do -f 2lr tg a,

(2)

где d- диаметр струи на расстоянии Ir от выхода из гидромониторной наседки;

а- половинный угод расширения струи.

Если Ir равно расстояние от насадки до стенки скважины, то струя будет воздействовать в мгновенный отрезок времени на площадь стенки скважины, равную сечению струи с диаметром ё, определяемым по формуле (2).

Так как очистка станем скважины от рыхлой глинистой корки должна предшествовать процессу кояьматадаи. состоящему и двух составляющих - «еяьматвцяи стенки скважины струей бурового раствора и упрочнению кояьмвтацмонкого слоя эв счет затирания затирающими платками, то верхний обреа очищающих плашек и нижний обрез затирающий плашек должны находиться а радюаяьной плоскости, проходящей через касательную в нижней части сечения струи на стешв скважины, как показано на фмг. 2, т.е. плашки должны быть смещены в продольном направлении относительно друг друга в противоположных направлениях, так чтобы верхний обрез очищающей плашки находился в одной радиальной плоскости с нижним обрезом затирающей плашки, а эта плоскость проходила через касательную в нижней части сечения струн на стенке скважины.

Касательная плоскость, проходящая а нижней части сечения струи на стенке скважины, отстоит от радиальной плоскости, проходящей через ось насадок на расстоянии

l--f-f +Ид«

Радиальное перемещение ОП в пазах корпуса осуществляется центробежными силами, возникающими при вращении коль- мататора, а ЗП - за счет давления внутри кольмататора, передаваемого плашкам поршнями-толкателями 5, герметизированными резиновыми уплотнениями 6 и движущимися в цилиндрах 7, гидравлически соеди- ненных с внутренней полостью кольмататора.

Упругие свойства амортизаторов подбираются такими, чтобы возникающие при вращении кольмататора центробежные силы, перемещающие ОП и разбиваемые перепадом давления силы, толкающие ЗП,

превосходили упругие силы амортизаторов. Устройство устанавливается над долотом и работает следующим образом.

При вращении кольмататора вместе с долотом за счет центробежных сил, ОП 3,

5 преодолев упругие силы подпружиниваю- щих амортизаторов 9, прижимаются к стенке скважины и очищают ее поверхность от рыхлой глинистой корки. При углублении ствола скважины на стенки, очищенные ОП

0 з, воздействует гидромониторная струя бурового раствора, истекающая с большой скоростью иг насадок 2, 3s счет гидродинамического давления струи осуществляется проникновение твердой фазы бурового рас5 твора в каналы фильтрации и уплотнение ее

там, т.е. формируется зона кольматации.

вслед за струей на ствяку скважины начи. нает.действовать ЗП 4, прижимающаяся к

стенке скважины за счет перепада давления

О g осевом канале кольмататора, передаваемого плешкам поршнями-толкателями 5, ОП 3 способствуют дальнейшему упрочнению кольматвцнонного слоя. При повторном прохождении гидромониторной струи плот5 ность упаковки твердой фазы в кольматаци- онмом слое м его прочность увеличиваются, а проницаемость уменьшается.

Предлагаемый кольмататор по сравнению с известным способствует созданию

0 более прочного, малопроницаемого кольма- тационного слоя, поскольку очищающие плашки имеют продольно-ребристую рабочую поверхность, а процесс кольматации во времени включает технологическую после5 довательность операций: очистку, формирование кольматационного слоя, затирание кольматационного слоя (изоляцию).

От внедрения предполагаемого изобретения может быть получен экономический

0 эффект, который обусловлен:

; Формула из обретен и я . Кольмататор для проницаемых пород, включающий полый корпус с радиальными насадками и установленные на корпусе парные очищающие и затирающие плашки, о т- личающийся тем, что, с целью повышения качества кольматационного слоя в высокопроницаемых пластах, устройство дополнительно снабжено поршнями- толкателями затирающих плашек, установленными в цилиндрах, выполненных в корпусе и-гидравлически соединен- ныхс полостью кольмататора, а очищающие плашки выполнены с продольно-ребристой рабочей поверхностью, причем очищающие и затирающие плашки смещены в продольном направлении относительно друг друга для расположения верхнего обреза очищающих плашек в одной радиальной плоскости с нижним обрезом затирающих плашек,

отстоящей от радиальной плоскости, проходящей через ось гидромониторных насадок, вниз на расстояние I, определяемое по формуле:

dp 2

+lrtga.

где do - диаметр струи на выходе из насад10 ки;

Ir- расстояние вдоль оси струи, численно равное разности расстояний удаления от центра корпуса рабочей поверхности затирающих плашек и наружного торца насадки;

15а- половинный угол расширения струи.