Устройство для обработки раствора в скважине Советский патент 1981 года по МПК E21B33/13 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАСТВОРА 8 СКВАЖИНЕ

t

Изобретение относится к бурению нефтяных и- газовых скважин, в част-ности к устройствам для проведения .изоляционных работ, например при ликвидации поглощений, путем закачки тампонажного раствора с повышением его вязкости на, выходе из заливочной колонны.

Известен глубинный струйный гидродиспергатор, включающий.корпус с уста новленными в нем насадком и экраном Cl .

Недостаток известного устройства невозможность применения- инертных наполнителей и искажение результатов гидродинамических исследований При налимий диспергатора в составе заливочной колонны, что требует дополни тельных спуско-подъемных работ. Это приводит к увеличениюзатрат времени, и средств на борьбу с поглощениями.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обработки.. раствора в скважине, включающее полый корпус с седлом и полую пробку с насадком и фильтром Г23 .

Недостатком устройства является то, что его применение влияет на гидростатическое давление среды, что не позволяет максимально реализоаать потенциальные возможности увеличения изолирующих свойств, например пластической прочности тампонажного раствора. Кроме того, на10личие экрана в средней части канала ограничивает возможность намыва крупноразмерных и длинноволокнистых наполнителей ввиду опасности забивания ими канала. Все это снижает эф15фективность изоляционных работ.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства за счет устранения влияния гидростатического давления в скважине на работу уст20ройства.

Поставленная цель достигается тем, ЧТО: устройство снабжено соединенным с нижней частью пробки патрубком с проходным каналом, выполненным в вид последовательно расположенных по потоку конфузора, цилиндрической части и диффузора, причем внутренний диаметр D цилиндрической части находится из зависимости D г d рГТ d - диаметр выходного отверстия насадка, мм; Р - давление нагнетания на устье 9 - плотность жидкоети в скважине, q - ускорение свободного падения Н - глубина установки устройства Такое выполнение устройства o6ecпечивает. создание вакуума в полости патрубка при прокачивании через диспергатор.тампонажного раствора в рас четном режиме, что снижает энергоемкость диспергирования тве.рдой фазы и повышает закупоривающую способность тампонажного раствора. Вакуум в полости патрубка повышает перепад давления на насадке на величину гидростатического давления столба жидкЬсти в трубах без изменения давления на устье, что интенсифицирует диспергирование твердой фазы. Отсутствие экрана позволяет до сбрасывани пробки вводить через трубы в скважину крупноразмерные и длинноволокнистые наполнители. Все это повышает эффективность изоляционных работ. На чертеже изображено устройство, общий вид. Устройство содержит полый корпус 1 с седлом 2, полую пробку 3 с насадком k и фильтром 5 К нижней части пробки 3 прикреплен патрубок 6, проходной канал которого выполнен в виде последовательно расположенных по потоку конфузора 7 цилиндрической части 8 и диффузора 9 причем внутренний Диаметр цилиндрической части 8 находится из зависимостигде d - диаметр выходного отверстия насадка, мм; Р - давление нагнетания на усть кПа; 9 - плотность жидкости в скважи не, q - ускорение свободного падения, Н - глубина устройства, м. Длина цилиндрической части смещения и расстояние от нее до насадка должны быть соответственно 8-10 и 2-4 ее диаметра. Выполнение наружного диаметра патрубка 6 должнообеспечивать сврбодное прохождение его через седло 2. Устройство опускают в скважину на трубах 1.0. Устройство работает следующим образом. При изоляции поглощающего пласта корпус 1 с седлом 2 на бурильных трубах 10 спускают в скважину. При этом пробку 3 с насадком 1, фильтром 5 и патрубком 6 оставляют на поверхйосги. . f Проердят гидродинамические исследования и при необходимости намыв наполнителей. Затем в трубы бросают пробку 3 которую продавливают вниз до посадки ее на сопряженное с ней седло 2. Тампонажную смесь закачивают в скважину цементировочными ciFpeгатами. Начальное давление нагнетанця с учетом конструкции устройства и условий работы находят по формуле , где Р - начальное давление нагнетания на устье, кПа; 5 плотность жидкости в скважине, О, - ускорение свободного падения, м/с ; - глубина спуска устройства,м; d U D диаметры соответственно на-. садка и цилиндрической камеры смешения, мм. По гидравлической характеристике насадка QL -f(Р) с учетом плотности тампонажного раствора находят соответствующий Рц расход жидкости для определения потребного количества агрегатов и режима их работы. Приготовленный тампонажный раствор закачивают в скважину с найденным расходом. При этом давление нагнетания -сначала возрастет До расчетного РН, , а затем упадет на вeличинy, равную гидравлическому давлению столба жидкости в трубах, и будет равно ()

Падение давления нагнетания на величину, равную давлению столба жидкости в трубах, при неизменном расходе связано с удалением жидкости из полости патрубка 6 струей из насадка 4 с образованием вакуума в пространстве между насадком k и цилиндрической частью .8.

Несмотря на падение давления нагнетания нд устье, перепад давления на насадке k сохранится и будет раве сумме давлений, создаваемых агрегатом и столбом жидкости в трубах, и составит расчетное Р при неизменной расходе. Например, при давлении ai- грегата на устье в 10 МПа (ЮО кгс/ и глубине спуска диспергатора 1000 м перепад давления на насадке при наличии воды в скважине составит 20 МПа V200 кгс/см). Истекая из насадка k, струя тампонажного раствора, практически не теряя энергии, в вакуумированной полости патруб ка, ударяет в жидкость, заполняющую цилиндрическую камеру смешения 8 под давлением столба жидкости в затрубно пространстве, где происходит диспергирование с вытеснением полученно 1 смеси через цилиндрическую часть 8 в скважину.

Неизбежное наличие противотоков жидкости в цилиндрической части 8, двигающихся навстречу струе и увлекаемых ею обратно, обеспечивает многократное диспергирование тампонажного раствора, что повышает закупоривающие свойства тампонажного раствора.. .

Вакуумирование струи и жидкости в верхней части цилиндрической части 8 снижает энергоемкость диспергирования.

После окончания продавливания тампонажного раствора устройство поднимают на поверхность.

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение эффективности изоляционных работ, что позволит сократить затраты времени и средств на проведение изоляционных работ, Ожидаемый экономический эффект от -применения одного диспергатора составляет 20,3 тыс.руб. Ориентировочная годовая потребность в диспергаторах только Миннефтепрома превышает 25 шт. что позполит изолировать более 500 зон поглощений. Ожидаемый годовой экономический эффект от максимального использования изобретения составит около 509 тыс.руб.

Формула изобретения

Устройство для обработки раствора в скважине, включающее полый корпус с седлом и. полую пробку с насадком и фильтром, отличающееся тем, что, с целью повышения эффек.тивности работы за счет устранения влияния гидростатического давления в скважине на работу устройства,оно снабжено соединенным с нижней частью пробки патрубком с проходным каналом, выполненным в виде последовательно расположенных по потоку конфузора, цилиндрической части и диффузора, причем внутренний диаметр D цилиндрической части определяется из зависимости

d )l .

где d - диаметр выходного отверстия

насадка, мм; Р - давление нагнетания на устье,

кПа; - плотность жидкости в скважине

q - ускорение свободного падения,

Н - глубина установки устройства, м;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. Е 21 В-33/13, 1979 (прототип).