КОЛЬМАТАТОР ГИДРОСТРУЙНЫЙ ЭЖЕКТОРНЫЙ НАДДОЛОТНЫЙ

Предложение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и найдет применение при бурении нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для гидроструйного воздействия на стенки скважины в процессе углубления скважины бурением.
Известно устройство для обработки стенок скважины (см. А.С. №1627672, МПК Е21В, 37/00, 33/138, опубл. в Б.И. №6, 1991 г.), содержащее цилиндрический корпус с центральным проходным каналом и боковыми каналами с гидромониторными насадками для воздействия на проницаемые стенки ствола скважины высоконапорными гидроструями, выходящими из гидромониторных насадок в процессе углубления забоя скважины.
Известно также устройство для гидродинамической кольматации стенки скважины (см. А.С. №1439200, МПК Е21В, 21/00, 1986 г.), содержащее корпус с центральным проходным каналом и боковыми отверстиями, выходы которого также снабжены гидромониторными насадками.
Общим недостатком известных устройств является то, что при их работе истекающие из насадок высоконапорные струи разрушают стенки скважины, с образованием каверн в аргелитово-глинистых отложениях скважины, особенно в интервалах неустойчивых пород, а также приводят к увеличению диаметра скважины. Это вызывает ряд осложнений, например, низкое качество цементирования, прихват бурильной колонны.
Известно также устройство для кольматации стенки скважины (см. А.С. №1440121, МПК Е21В, 37/02, 1986. (не публ.)), содержащее корпус с центральным каналом и сообщенные с ним боковыми каналами в выходных частях которых установлены гидромониторные насадки, оси которых пересекаются в точке, лежащей на окружности с радиусом равным радиусу долота, проведенного из оси корпуса.
Указанное устройство более близко к предлагаемому и может быть взято в качестве прототипа.
Недостатком его является ограниченно его применение, поскольку при работе одна из высоконапорных струй, выходящая из насадки, направлена против восходящего потока бурового раствора в заколонном пространстве и оказывает сопротивление выносу выбуренной породы, что отрицательно сказывается на показателях работы долота, снижая проходку на долото и механической скорости бурения.
Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности закупоривания пор и трещин стенок скважины и показатели работы долота.
Поставленная задача решается описываемым кольмататором, включающим трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах и сообщенные с его полостью наклонно расположенные боковые каналы в выходных частях которых установлены гидромониторные насадки.
Новым является то, что корпус выполнен толстостенным с проемом, наклонно расположенные боковые каналы направлены вверх для создания эжекционного эффекта над забоем и с возможностью встречи у стенки скважины, выходные части которых находятся в проеме корпуса, при этом в верхней части внутри корпуса над боковыми каналами установлен сепаратор для создания эффекта центробежной силы потока, выполненный в виде крыльчатки.
Приведенные рисунки поясняют суть заявляемой полезной модели, где на фиг.1 изображен общий вид кольмататора, в частичном разрезе. На фиг.2 - сечение по А-А по фиг.1 Кольмататор гидроструйный включает толстостенный корпус 1 (см. фиг.1) с центральным проходным каналом 2, присоединительными резьбами 3 и 4 на концах и с выполненным проемом 5. В стенке корпуса выполнены боковые наклонные каналы 6, направленные вверх под углом для создания эжекционного эффекта и сообщенные с центральным проходным каналом 2. Выходные части боковых каналов снабжены гидромониторными насадками 7 и 8 (см. фиг.2), геометрические оси которых, лежащие в одной плоскости, расположены относительно геометрической оси корпуса наклонно и пересекающиеся друг с другом у стенки скважины 9. Проходной канал корпуса в верхней части над входом боковых каналов снабжен сепаратором 10 для создания эффекта центробежной силы потока, выполненным в виде крыльчатки.
Кольмататор работает следующим образом. Его спускают в скважину на колонне бурильных труб на необходимую глубину, присоединив одним концом к бурильной, или утяжеленной бурильной трубе, или к бурильной колонне, или к валу забойного двигателя, а другим - к долоту (вал забойного двигателя и долото на фиг. не изображены).
При включении в работу забойного двигателя подачей бурового раствора, содержащего дисперсные частицы, начинается процесс бурения, при этом кольмататор вместе с долотом получает вращательное движение. При встрече бурового раствора с сепаратором 10 происходит следующее. За счет выполнения сепаратора в виде крыльчатки возникает центробежная сила потока, в результате твердая фаза бурового раствора отбрасывается к периферии - к стенке корпуса и по боковым каналам 6 и далее через насадки 7 и 8 подается с большой скоростью (не менее 70 м/сек) в заколонное пространство под углом вверх, создавая эффект эжекции, тем самым способствуя более полному выносу шлама с забоя и обеспечивая повышение показателей работы долота. Затопленные в восходящем потоке бурового раствора струи встречаются у стенки скважины 9 (см. фиг.2), происходит взаимное разрушение их ядер с одновременным завихрением струи в касательных направлениях по конфигурации стенок скважины, закупоривания твердыми частицами пор и трещин пласта. При этом гидроструи не оказывают гидроэррозионное разрушающее действие на стенки скважины. Часть бурового раствора в виде жидкой фазы, минуя боковые каналы, попадает на забой через гидромониторные насадки долота.
Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.
Использование кольмататора обеспечивает надежное кольматирование дисперсными частицами бурового раствора поры и трещины проницаемого пласта, исключая гидроэррозионное разрушение стенки скважины, следовательно и образование каверны. Создаваемый кольмататором эжекционный эффект позволяет снизить гидравлическое давление на забой скважины, что способствует более полному выносу выбуренной породы из-под долота, что приведет к увеличению механической скорости бурения и повышению проходки на долото. Он может быть использован и при проработке ствола скважины в период подготовки к креплению.