КОЛЬМАТАТОР ГИДРОСТРУЙНЫЙ

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 или при проработке ствола скважины перед креплением.
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-глинистые 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.), 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.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности закупоривания пор и трещин стенок скважины проницаемого пласта, не подвергая разрушению стенок скважины и предотвращая образование каверн.
Поставленная задача решается описываемым кольмататором, включающим трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах и с наклонно выполненными боковыми каналами, сообщенными с полостью корпуса, и гидромониторные насадки, установленные в выходных частях боковых каналов.
Новым является то, что наклонно расположенные боковые каналы направлены под углом друг к другу с возможностью пересечения их осей у стенки скважины в одной точке для взаимного разрушения ядер высоконапорных струй и предотвращения образования каверн в стенках скважины, при этом для предупреждения формирования ядра и повышения кинетической энергии струи на входах насадок установлены отклонители потока.
Приведенные рисунки поясняют суть полезной модели, где на фиг.1 изображен заявляемый кольмататор гидроструйный в частичном продольном разрезе с соединительными концами корпуса, один из которых выполнен в виде муфты, а другой - в виде ниппеля, видны также оси боковых каналов в точке А пересечения которых образован прямой угол.
На фиг.2 - то же, что и на фиг.1, где соединительные концы корпуса кольмататора выполнены муфтовыми с целью использования его как наддолотного кольмататора. На фиг.3 вид по стрелке Б, где видны торец гидромониторной насадки и установленный на входе ее отклонитель потока.
Описываемый кольмататор содержит толстостенный полый корпус 1 (см. фиг.1 и 2) с соединительными концами, выполненными в виде муфты 2 и ниппеля 3 (см. фиг.1) или муфтовыми 4 и 5 как это изображено на фиг.2. В корпусе выполнены две боковые каналы 6 и 7 под острым углом друг к другу, сообщающиеся с полостью корпуса. В выходных отверстиях боковых каналов установлены гидромониторные насадки 9 и 10, выходные отверстия которых направлены наружу. Оси боковых каналов 11 и 12 пересекаются в точке А вблизи окружности ствола 13 скважины образуя угол не менее в 90°. Для повышения эффективности разрушения ядра струи при сохранении ее напора на входах насадок 9 и 10 установлены отклонители потока 14 и 15 соответственно одинаковой конструкции и геометрическими параметрами.
Корпус 1 может быть изготовлен из отрезка утяжеленной бурильной трубы (УБТ) или из кругляка такой же марки стали, что и УБТ.
Кольмататор работает следующим образом.
Перед спуском его в скважину сначала работниками геологической службы бурового предприятия, по данным геофизических исследований скважин уточняют интервалы залегания проницаемых отложений пород, фактической толщины фильтрационной корки, подлежащей удалению и подлежащих закупориванию пор и трещин проницаемого пласта, интервалы разреза с кавернами, а также расстояния между продуктивными пластами, проектную глубину забоя и друге параметры.
Далее его спускают в скважину в компоновке с низом бурильной колонны, установив его непосредственно над долотом в случае углубления скважины при первичном вскрытии проницаемого пласта. Затем последнего приводят во вращательное движение роторным или турбинным способом, одновременно осуществляя циркуляцию бурового раствора, содержащего дисперсные твердые частицы. В качестве такого раствора можно использовать стандартные глинистые или глиномеловые и т.п.растворы во время первичного вскрытия продуктивного интервала. В процессе вращения кольмотатора буровой раствор проходя через отклонители потока гидромониторных насадок 9 и 10 приобретает повышенную кинетическую энергию и предотвращает формирования ядра струй. Обладающий такими свойствами, выходящие из насадок высоконапорные струи 11 и 12 бурового раствора и, приобретая дополнительно повышенную кинетическую энергию, направляются в сторону стенки скважины и достигая точки «А», лежащей в непосредственной близости от окружности ствола скважины встречаются, совершая гидроудар, при котором происходит взаимное разрушение ядер струи и завихрение струй в касательных направлениях к поверхности ствола скважины. Высоконапорная гидроструя, лишенная ядер не оказывает разрушающее действие на стенки ствола скважины и предотвращает образование каверн в глинисто-аргелитовых породах. Под действием остаточной энергии завихренных высоконапорных, струй загустевший структурированный буровой раствор на стенках скважины разбивается, при котором одновременно обеспечивая закупоривание пор и трещин проницаемого пласта в прискважинной зоне, предотвращая таким образом повторное образование фильтрационной корки.
Как видно из вышеописанного, наряду с углублением скважины идет одновременно и подготовка ее ствола к его креплению. Однако установлено, что под действием знакопеременных нагрузок в процессе спуско-подъемных операций инструмента частично происходит обратный выход в скважину закупоривающих мелкодисперсных твердых частиц, и повторное образование в таких участках фильтрационной корки, что может отрицательно сказаться на качестве крепления. Поэтому, как было описано выше, аналогично прорабатывают ствол скважины и перед спуском колонны обсадных труб для цементирования с использованием кольмататора с соединительными концами, изображенного на фиг.1. После окончания проработки ствол скважины промывают.
Технико-экономическое преимущество полезной модели заключается в взаимном разрушении ядра высоконапорных струй с лишением их способности разрушать стенку скважины с образованием каверн, смешивание двух струй в одну безъядерную вихревую струю надежно закупоривает поры и трещины коллектора твердыми частицами бурового раствора.
При использовании кольмататора предотвращается формирование рыхлой фильтрационной корки, снижается проницаемость прискважинной зоны коллектора, уменьшается глубина проникновения загрязняющего коллектор - жидкой фазы технологических жидкостей, в т.ч. бурового и цементного растворов. Все выше отмеченное приводит к уменьшению Skin-эффекта, вызванного гидратацией глинистого материала, содержащегося в пласте-коллекторе, исключает миграцию воды в заколонный цементный раствор в начальный период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ).
В конечном итоге устройство позволяет обеспечить безаварийный спуск колонны в скважину, сохранить фильтрационно-емкостные свойства пластов, сократить затраты на освоение и расходы на возможные ремонтно-изоляционные работы, снизить затраты времени на строительство скважин.