УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛЬМАТАЦИИ ПРОНИЦАЕМЫХ ПЛАСТОВ

Полезная модель относится к области нефтегазовой промышленности, в частности, к технологии вскрытия и обработки проницаемых пластов гидромониторными струями, обогащенными повышенным содержанием твердой фазы, для формирования малопроницаемого или непроницаемого защитного кольматационного экрана в стенке скважины.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности (прототип) является наддолотное устройство для кольматации проницаемых пластов /RU 2023139, МПК Е21В 37/01, 1994.11.15), включающее полый корпус с радиально расположенными соплами и лопастным завихрителем, при этом лопасти завихрителя выполнены на внешней стороне корпуса параллельно продольной оси устройства. В корпусе и лопастях завихрителя выполнены каналы для инжектируемого потока. Сопло состоит из двух соосно установленных в радиальных каналах гидромониторных насадок. Одна из них установлена на лопасти, другая - в корпусе и соединена с внешней зоной затрубного пространства каналом для инжектируемого потока. Нижняя часть лопасти завихрителя с набегающей стороны ниже входа в отверстие для инжектируемого потока и выше нижней кромки выполнена в виде желоба-ловушки с двусторонней винтовой поверхностью.
Недостатком данного устройства является то, что наличие узкого, протяженного и извилистого канала для инжектируемого потока, идущего от нижней кромки набегающей стороны лопасти, может привести к его засорению крупными частицами выбуренной породы. Замена в промысловых и цеховых условиях гидромониторных насадок, деталей уплотнений и их крепления в корпусе сопряжена с дополнительными затратами времени, связанными с наличием значительного количества мелких деталей и сложностью их извлечения после отработки.
Задачей полезной модели является расширение технологических возможностей и повышение надежности устройств для кольматации проницаемых пластов.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для кольматации проницаемых пластов, включающем полый корпус с лопастным завихрителем, лопасти которого выполнены на внешней стороне корпуса устройства, и, по меньшей мере, один кольматирующий узел, содержащий две соосно установленные гидромониторные насадки, разделенные полостью низкого давления, связанной с внешним пространством посредством, по меньшей мере, одного канала для инжектируемого потока, и полости-ловушки, образованной криволинейными поверхностями и обеспечивающей захват бурового раствора с частицами выбуренной породы из внешнего пространства через окно, выполненное в лопасти завихрителя с набегающей стороны ниже кольматирующего узла, согласно полезной модели, кольматирующий узел выполнен в виде жестко закрепленной в корпусе устройства с возможностью замены втулки с установленными в ней гидромониторными насадками, при этом канал для инжектируемого потока образован, по меньшей мере, одним радиальным каналом, выполненным в стенке втулки кольматирующего узла, кольцевой полостью, выполненной в корпусе вокруг кольматирующего узла, и гидравлически связанным с кольцевой полостью и полостью-ловушкой проточным каналом, при этом полость-ловушка выполнена в корпусе устройства ниже кольматирующего узла, на внешней стороне корпуса устройства выполнены продольные пазы, обеспечивающие отвод с забоя скважины бурового раствора с частицами выбуренной породы, при этом лопасть завихрителя образована гранью продольного паза и сопряженной с ней поверхностью корпуса устройства.
Заявляемая полезная модель представлена на следующими чертежами: на фиг.1 изображено устройство для кольматации проницаемых пластов, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.
Устройство для кольматации проницаемых пластов представляет собой струйный кольмататор эжекционного типа и состоит из полого корпуса 1 (фиг.1) с радиально или тангенциально расположенным кольматирующим узлом 2 и лопастным завихрителем 3 (фиг.2). На внешней стороне корпуса 1 устройства выполнены продольные пазы 4, обеспечивающие отвод с забоя скважины бурового раствора с частицами выбуренной породы. Лопасть 5 завихрителя 3 образована гранью 6 продольного паза 4 и сопряженной с ней наружной поверхностью корпуса 1 устройства. Кольматирующий узел 2 выполнен в виде закрепленной с помощью резьбы 7 в корпусе 1 устройства втулки 8, в которой соосно установлены две гидромониторные насадки 9, 10. Насадки 9, 10 разделены полостью 11, в которой при работе устройства создается низкое давление. Полость 11 связана с внешним пространством посредством канала для инжектируемого потока, включающего радиальные отверстия 12, выполненные в стенке втулки 8, кольцевую полость 13, выполненную в корпусе 1 вокруг кольматирующего узла 2, и гидравлически связанный с кольцевой полостью 13 и полостью-ловушкой 14 проточный канал 15. Полость-ловушка 14 выполнена в корпусе 1 устройства ниже кольматирующего узла 2 и имеет криволинейные поверхности. Захват выбуренной породы из внешнего пространства полостью-ловушкой 14 осуществляется через окно 16 (фиг.1), выполненное в лопасти 5 завихрителя 3 с набегающей стороны.
Устройство работает следующим образом.
Кольмататор устанавливают в компоновку бурильного инструмента над долотом с соплами (на фиг. не показано). Корпус 1 соединяется с валом гидравлического забойного двигателя или колонной бурильных труб и приводится ими во вращение. Подаваемый насосами буровой раствор, попадая в осевой канал 17 корпуса 1 кольмататора, разделяется на два потока, один из которых направляется в гидромониторную насадку 9, а второй - в гидромониторные сопла долота (на фиг. не показаны). Пройдя через долото и обогатившись твердой фазой за счет частиц выбуренной породы, буровой раствор направляется вверх по затрубному пространству, проходя через продольные пазы 4 кольмататора. За счет перепада давления в осевом канале 17 кольмататора поток бурового раствора, проходящий через гидромониторную насадку 9 кольматирующего узла 2, с большой скоростью истекает из ее сопла. Из-за высокой скорости истечения струи бурового раствора из насадки 9 в насадку 10, в полости 11 создается пониженное давление. Одновременно с этим процессом происходит захват полостью-ловушкой 14 бурового раствора с частицами выбуренной породы, поступающего с забоя скважины по пазам 4 корпуса 1 через окно 16. Конфигурация полости-ловушки 14 обеспечивает циркуляцию бурового раствора, при этом самые крупные частицы выбуренной породы под действием центробежных сил двигаются по ее криволинейной поверхности и выносятся из полости-ловушки 14. Это обеспечивает постоянную смену бурового раствора в полости-ловушке, и исключает забивание ее объема частицами выбуренной породы. Мелкие частицы через проточный канал 15 засасываются в кольцевую полость 13, а оттуда через отверстия 12 во втулке 8 - в полость низкого давления 11 и, смешиваясь с высоконапорной струей бурового раствора из насадки 9, поступают в насадку 10. Высоконапорная струя, истекающая из насадки 10, за счет избыточного гидродинамического давления уплотняет существующую на стенке скважины рыхлую корку, забивает каналы фильтрации частицами твердой фазы, которые находятся в буровом растворе, создавая на стенке скважины и в приствольной зоне проницаемого пласта малопроницаемый кольматационный слой.
В процессе эксплуатации устройства чаще всего подвергается повреждению кольматирующий узел. Ввиду того, что в заявляемом устройстве кольматирующий узел является унифицированным элементом, сокращается время на ремонтные работы по замене данного узла.
Кроме этого, выполнение внутренней поверхности полости-ловушки с криволинейной конфигурацией обеспечивает надежную циркуляцию бурового раствора и инжекцию частиц выбуренной породы в полость низкого давления, а способ выполнения лопастей завихрителя позволяет снизить затраты при изготовлении устройства за счет использования недорогих однотипных технологических операций.
Помимо этого, измененная геометрия формы сечения корпуса заявляемого устройства позволяет повысить его прочность и обеспечить возможность использования полезной модели при бурении скважин малого диаметра на больших глубинах.