УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОРАБОТКИ СТВОЛА ПЕРЕД КРЕПЛЕНИЕМ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к скважинному оборудованию, применяемому при подготовке ствола скважины к спуску и цементированию обсадной колонны.
Известны устройства для проработки ствола скважины перед креплением (1-4), заключающийся в удалении глинистой корки со стенок ствола скважины очистительными устройствами - скребками различной конструкции, спускаемыми на колонне бурильных труб и промывку созданием циркуляции до крепления скважины.
Недостатком указанных устройств является сложность конструкции технических средств используемых для удаления глинистой корки, которые зачастую не полностью решают проблему, поскольку ствол скважины не строго цилиндрический, поэтому часть глинистой корки, особенно в неровностях и кавернах после проработки сохраняются, тем самым, снижая качество цементирования. Для повышения полноты удаления глинистой корки и вытеснения буровой жидкости обычно прибегают к использованию различных буферных жидкостей, а эксплуатационную колонну перед спуском скважины дополнительно оснащают скребками, а ее спуск сопровождают расхаживанием колонны. Однако это также до конца не решает проблему, поскольку после удаления глинистой корки не исключается повторное ее образование на проницаемых участках из-за образования новых и открытия старых каналов, кроме того, все эти операции требуют больших затрат времени и материальных средств, а также задалживания техники и рабочей силы.
Известно также устройство для обработки стенок скважины (5), в котором описана технология проработки стенок ствола скважины струей жидкости истекающей из гидромониторных насадок, направленных перпендикулярно к стенкам скважины, а также с помощью калибрующих лопастей и очистительными скребками.
Описываемый способ частично решает проблему удаления глинистой корки отложенных на проницаемых стенках ствола скважины. Его недостатком является то, что струя жидкости, истекающая из гидромониторных насадок под высоким давлением и скоростью, наряду с кольматацией пор пласта приводит к разрушению и расширению стенок скважины, что создает дополнительные трудности при удалении глинистой корки в случае ее повторного образования.
Известно также устройство для кольматации стенок скважины (6) включающий спуск в интервал проработки на колонне бурильных труб трехшарошечного долота с боковыми насадками, одна из насадок которых выполнена с наклонной осью, выходное отверстие которой направлено под острым углом к стенке скважины с целью воздействия к стенкам скважины струей жидкости для удаления фильтрационной глинистой корки и кольматации пор и трещин проницаемого пласта при промывке скважины с одновременным вращением долота и подачей инструмента.
Это устройство по технической сущности и достигаемому результату более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.
Оно используется в процессе бурения скважины при вскрытии проницаемых пластов, при котором достигается ряд положительных результатов, например, исключается ряд осложнений при бурении скважины, таких как уход промывочной жидкости в пласт, прихваты, затяжки бурового инструмента, в результате предотвращения образования фильтрационной глинистой корки за счет кольматации пор и трещин.
Однако он также не лишен недостатков. Например, истекающая струя из насадки с наклонной осью, обладая максимальной кинетической энергией, при которой длина затопленной струи равна:
H
L=(5-6)d, где
L - длина затопленной струи, мм;
Н
d - диаметр выходного отверстия насадки, мм.
не только кольматирует поры проницаемого пласта, но и приводит к разрушению стенок скважины. Известно, что при многократных спускоподъемных операциях создаются знакопеременные нагрузки на стенки скважины, что приводит к выносу кольматантов обратно в полость скважины, и тем самым к раскрытию пор и трещин, что является причиной повторного образования глинистой корки на проницаемых участках скважины. Это вызывает необходимость повторной проработки стенки скважины перед спуском эксплуатационной колонны для ее цементирования.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства с повышенной эффективностью по удалению фильтрационной глинистой корки и кольматации пор и трещин проницаемого пласта при подготовке скважины к спуску обсадной колонны и цементированию, при этом не подвергая стенки скважины разрушению.
Поставленная задача решается описываемым устройством, включающим спускаемый в интервал проработки на колонне бурильных труб трехшарошечного долота с боковыми гидромониторными насадками, одна из которых выполнена с наклонной осью, выходное отверстие которой направлено под острым углом к стенке скважины.
Новым является то, что вторая боковая насадка также выполнена с наклонной осью, аналогичной конструкции как у первой, при этом длину затопленной струи от выходных отверстий вышеупомянутых насадок до соприкосновения со стенкой скважины выбирают из следующего условия:
n
L=7-8 d, где
L - длина затопленной струи, мм;
n
d - диаметр выходного отверстия насадок с наклонной осью, мм.
Приведенные рисунки поясняют суть изобретения, где на фиг.1 изображено предлагаемое устройство в виде трехшарошечного гидромониторного долота, спущенного в скважину на колонне бурильных труб, в котором две боковые гидромониторные насадки выполнены с наклонной осью, процесс очистки стенок скважины от глинистой корки и одновременная кольматация.
На фиг.2 - насадка наклонной осью, закрепленная в корпусе долота в продольном разрезе, увеличена.
Устройство для проработки ствола скважины включает спускаемое на колонне бурильных труб трехшарошечное долото 1 (см. фиг.1) с боковыми гидромониторными насадками 2, две насадки 3 из которых выполнены с наклонной осью 4 (см. фиг.2), направленной под острым углом «α» к стенке 5 ствола скважины.
Угол «α» определяют с учетом длины «L» затопленной струи, которую выбирают из условия:
n
n
7 d≤L≤8 d, где
L - длина затопленной струи, мм;
n
d - диаметр выходного отверстия насадок 3 с наклонной осью 4, мм.
На этой длине затопленная струя обладает уменьшенной гидравлической энергией, не разрушающей стенки скважины, но достаточной для удаления фильтрационной глинистой корки.
Работа устройства заключается в следующем.
Перед креплением скважины работниками геологической службы бурового предприятия по данным комплекса заключительных геофизических исследований, уточняются интервалы разреза, подлежащие проработке и другие параметры скважины, такие как глубин забоя, глубина установки технических средств оснастки колонны, интервалы разреза с кавернами, диаметр их, зенитный угол оси скважины, величина давления разобщаемых пластов.
Затем в нее спускают вышеописанное устройство на колонне бурильных труб в скважину на заданную глубину.
Далее колонну бурильных труб с устройством приводят во вращательное движение роторным способом или с помощью забойного двигателя (винтового или турбинного типов). Вращение его необходимо для равномерного удаления струей жидкости фильтрационной глинистой корки со всей поверхности стенок скважины с имеющимися там неровностями и кавернами. В процессе вращения устройства при одновременном создании циркуляции жидкости и подачи инструмента, зубья б шарошек долота частично разрушают структуру глинистой корки. При этом часть циркулирующей жидкости направляется на забой, разрушая шламовые пробки, а другая часть боковые насадки 3 с наклонной осью 4, со скоростью 70-100 м/с направляется под острым углом «а» к стенке скважины. Истекающие струи жидкости из этих насадок, под большим напором, затопленные в восходящем потоке промывочной жидкости, у стенки скважины создают ударную силу, достаточную для разрушения и удаления глинистой корки со стенок скважины и одновременной кольматации
глинистыми частицами, а также твердыми частицами промывочной жидкости пор и трещин прорабатываемого проницаемого пласта, тем самым исключая повторное образование глинистой корки, оказывающей препятствие при спуске эксплуатационной колонны в скважину для цементирования и приводящей при этом и к другим осложнениям.
Многочисленными промысловыми испытаниями установлено, что наибольшие результаты достигаются при проработке ствола скважины со скоростью 10-20 м/час.
После проработки всех запланированных разрезов скважины по описываемой технологии устройство поднимают на поверхность, а трубы складывают на мосты, после чего осуществляют контрольные геофизические замеры диаметра ствола скважины каверномером или профилеметрией. Далее в скважину спускают эксплуатационную колонну и цементируют ее. После ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ), проводят геофизические исследования путем акустического каротажа цемента (АКЦ) или СГДТ - 3 с целью определения качества крепления, после чего на выполненные работы составляют акт.
Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем: При использовании заявляемого устройства достигается более полное удаление глинистой корки и кольматация каналов и пор, что исключает повторное образование корки за счет декольматации. Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели, обеспечивает безаварийный спуск эксплуатационной колонны в скважину, повышается качество его крепления, при этом сохраняются коллекторские свойства продуктивного пласта, а также снижаются затраты времени на строительство скважины.
Источники информации:
1. Патент Р.Ф. №2057905, Е 21 В 33/14, Б.И. №10, 96 г.
2. А. С. №1098796, В 21 В 37/02, Б.И. №19, 84 г.
3. А. С. №1.723311, Е 21 В 37/02, Б.И. №12, 90 г.
4. Патент Р.Ф. №2194609, Е 21 В 33/14, Б.И. №2,2000 г.
5. А. С. №1.627672, Е 21 В 37/100, 33/138 Б.И. №6, 91 г.
6. Патент Р.Ф. №2168600, Е 21 В 10/18, Б.И. №16, 2001 г. (прототип).