УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА САЛЬНИКООБРАЗОВАНИЯ В НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ

Полезная модель относится к оборудованию для исследования физических свойств буровых растворов и может быть использована в производственных лабораториях буровых предприятий, а также в научно-исследовательских лабораториях для определения способности буровых растворов по недопущению формирования сальников на бурильной колонне, компоновке нижней части бурильной колонны, а также долоте. Кроме того, установка для исследования процесса сальникообразования в нефтяных и газовых скважинах позволяет оценить степень влияния режимов бурения (частоты вращения бурильной колонны и производительности буровых насосов) на начало формирования сальника.
Известен стенд для исследования процесса бурения, содержащий станину, буровой снаряд с хвостовиком, шпиндель, цилиндрическую емкость, с размещенным в стакане хвостовиком, в котором закреплен образец горной породы, при этом станина снабжена узлом для закрепления хвостовика и стаканом для жидкости, ось которого совпадает с осью хвостовика, а внутренний диаметр больше диаметра емкости [см. авт. свид. СССР №1117398, МПК E21C 3/20, опубл. 07.10.1984].
Недостатками известного стенда для исследования процесса бурения являются невозможность создания и поддержания температуры циркулирующего бурового агента, а также фиксирование только одного показателя режима бурения (осевой нагрузки), выделенные недостатки не позволяют моделировать условия бурения приближенные к реальным.
Из уровня техники известна установка для тестирования бурового раствора на сальникообразование, включающая металлический стержень известной массы, ячейку старения, лабораторную роллерную печь OFI-5 (производитель компания OFI Testing Equipment, Inc), частицы набухающей породы [см. документ каталог «Испытательная лаборатория буровых растворов ООО НЛП Буринтех»].
Недостатками установки для тестирования бурового раствора на сальникообразование являются размещение металлического стержня только в горизонтальной плоскости, что вызывает быстрое гравитационное осаждение частиц набухающей породы, исследование бурового раствора на сальникообразование производят только при комнатной температуре, в системе «металлический стержень - ячейка старения» отсутствует циркуляция промывочной жидкости.
Общими недостатками описанных выше устройств являются невозможность моделировать температуру и режимные параметры бурения для исследования процесса сальникообразования, а также производить циркуляцию промывочной жидкости.
Задачей полезной модели является создание устройства для исследования процесса сальникообразования в нефтяных и газовых скважинах, позволяющего моделировать условия, приближенные к реальным для исследования процесса сальникообразования.
Поставленная задача в установке для исследования процесса сальникообразования в нефтяных и газовых скважинах решается тем, что она содержит несущую конструкцию, состоящую из основания, с установленными на нем термостатом, имитатором ствола скважины, емкостью для исследуемого раствора и кронштейном, на котором крепят электрический двигатель с блоком шкивов, передающих вращение клиноременной передачей на блок шкивов редуктора, выходной вал которого жестко закреплен с устройством для соединения вращающейся бурильной колонны с неподвижной циркуляционной системой (далее - устройство), выполненным в стационарном корпусе с тремя штуцерами и соединенным с подвижным валом, на стенке которого выполнены восемь отверстий для прохождения исследуемого раствора, соединенным посредством муфты с имитатором бурильной колонны с установленными на нем имитатором калибратора и имитатором долота, находящимися в имитаторе ствола скважины, выполненном с выходным патрубком, через который исследуемый раствор со шламом поступает в емкость для исследуемого раствора, в которой находится насос для подачи раствора, соединенный шлангом с разветвителем-тройником, состоящим из входного штуцера с одной стороны и трех отводящих штуцеров с другой, соединенных с тремя отводными шлангами с целью равномерного распределения исследуемого состава в устройстве.
На фиг. изображена установка для исследования процесса сальникообразования в нефтяных и газовых скважинах.
Установка для исследования процесса сальникообразования в нефтяных и газовых скважинах включает в себя несущую конструкцию, состоящую из основания 1 с кронштейном 2, на основание 1 устанавливают термостат 3, имитатор ствола скважины 4, а также емкость для исследуемого раствора 5. На кронштейне 2 крепят электрический двигатель 6 с блоком шкивов 7, передающих вращение клиноременной передачей на блок шкивов 8 редуктора 9. Выходной вал 10 редуктора 9 жестко закреплен с устройством 11, выполненным в стационарном корпусе с тремя штуцерами 12 и соединенным с подвижным валом 13, на стенке которого выполнены восемь отверстий для прохождения исследуемого раствора, подвижный вал 13 посредством муфты 14 соединен с имитатором бурильной колонны 15 с установленными на нем имитатором калибратора 16 и имитатором долота 17. Имитатор бурильной колонны 15 с установленными на нем имитатором калибратора 16 и имитатором долота 17 находятся в имитаторе ствола скважины 4, выполненном с выходным патрубком 18, через который исследуемый раствор со шламом поступает в емкость для исследуемого раствора 5.
В емкости для исследуемого раствора 5 находится насос для подачи раствора 19, соединенный шлангом 20 с разветвителем-тройником 21, состоящим из входного штуцера (на фиг. не показан) с одной стороны и трех отводящих штуцеров (на фиг. не показаны) с другой, соединенных с тремя отводными шлангами 22, с целью равномерного распределения исследуемого состава в устройстве 11. Для выбора и поддержания заданной температуры циркулирующей жидкости температурный режим устанавливают с помощью термостата 3, установленного на основании 1.
Установка для исследования процесса сальникообразования в нефтяных и газовых скважинах работает следующим образом.
В имитатор ствола скважины 4 закладывают буровой шлам, отобранный с Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения. Опускают имитатор бурильной колонны 15 с закрепленными на нем имитатором калибратора 16 и имитатором долота 17 в имитатор ствола скважины 4, установленный на основании 1, затем соединяют с помощью муфты 14 с подвижным валом 13, соединенным с устройством 11, в свою очередь соединенным с выходным валом 10 редуктора 9 с блоком шкивов 8, который вместе с электродвигателем 6 с блоком шкивов 7 жестко закреплены на кронштейне 2. К трем штуцерам 12 устройства 11 подсоединяют через разветвитель-тройник 21 шланг 20 с насосом для подачи раствора 19, располагающегося в емкости для исследуемого раствора 5. Готовят исследуемый состав раствора стандартным образом на лабораторной мешалке путем последовательного введения буровых реагентов в достаточном объеме и заполняют емкость для исследуемого раствора 5, включают термостат 3 для установления необходимой температуры проведения исследования.
Выбирают скорость вращения имитатора бурильной колонны 15 в диапазоне 30, 60, 90, 120 об/мин путем установки клинового ремня в соответствующие ручьи шкивов 7 и 8 электродвигателя 6 и редуктора 9.
Запускают вращение имитатора бурильной колонны 15 путем включения электродвигателя 6. Запускают насос для подачи раствора 19 с производительностью 1,9-11,8 л/с.Производительность насоса регулируют путем включения его через лабораторный трансформатор (на фиг. не показан).
После запуска насоса для подачи раствора 19 исследуемый раствор, находящийся в емкости для исследуемого раствора 5, подается по шлангу 20 до разветвителя-тройника 21, состоящего из входного штуцера (на фиг. не показан), соединенного со шлангом 20 с одной стороны, с другой трех отводящих штуцеров (на фиг. не показаны), благодаря которому шланг 20 соединяется с тремя отводными шлангами 22. Через штуцера 12 внутрь неподвижного корпуса устройства 11 и через отверстия в подвижном валу 13 исследуемый состав проходит через внутренние полости муфты 14, имитатора буровой колонны 15, имитатора калибратора 16 и через отверстия в имитаторе долота 17, затем, поднимаясь по имитатору ствола скважины 4, через выходной патрубок 18 возвращается в емкость 5.
Установка для исследования процесса сальникообразования в нефтяных и газовых скважинах может легко найти практическое применение в нефтегазовой промышленности, так как опытный образец, содержащий совокупность приведенных выше признаков, изготовлен и успешно прошел лабораторные испытания при определении характера и темпа сальникообразования для различных буровых растворов.