УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТЕНОК СКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для кольматации водопроявляющих пластов при строительстве скважин, которые при нарушении крепи за обсадными колоннами водопроявляют, обводняя продуктивные пласты.
Известен способ кольматации проницаемых пород, обеспечивающий обработку стенок скважины и создание экрана в приствольной зоне породы под воздействием высоконапорных струй бурового раствора, и устройство для его реализации [1]. Однако он имеет следующие недостатки: процесс не регулируемый - режим работы устройства задается расходом бурового раствора и площадями сечения насадок долота и кольмататора, чем трудно регулировать в процессе работы, следствием чего является разрушение пород обладающих пониженной прочностью, при этом образуются каверны, кроме того под действием струи не происходит равномерной обработки поверхности пласта, и образуемый изоляционный слой не обладает достаточной прочностью.
Наиболее близким к заявляемому решению является устройство для обработки стенок скважины, состоящее из бурильной колонны, в нижней части которой установлен гидромеханический кольмататор, включающий соединенный с долотом корпус, на наружной поверхности которого установлены скребковые элементы, и размещенные в радиальных отверстиях корпуса гидравлические вибраторы [2]. При работе устройства обеспечивается одновременно гидравлическое и механическое воздействие на проницаемую породу. При этом струи осуществляют только удаление фильтрационной корки, которая срезается скребковыми элементами. Дисперсная фаза бурового раствора проникает в открытые поры и трещины под действием перепада давления в системе «скважина-пласт», обеспечивая создание изоляционного слоя. Однако изоляционный слой образуется на небольшой глубине и не достаточно прочный, что не позволяет предотвратить приток жидкости в скважину; при этом процесс кольматации неуправляемый и нектролируемый.
Задача полезной модели - повышение эффективности кольматации стенок скважины за счет увеличения глубины проникновения дисперсной фазы бурового раствора с одновременным контролем и регулированием процесса кольматации.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для обработки стенок скважины, состоящее из бурильной колонны, в нижней части которой установлен гидромеханический кольмататор, включающий соединенный с долотом корпус, на наружной поверхности которого установлены скребковые элементы, и размещенные в радиальных отверстиях корпуса гидравлические вибраторы, снабжено акустическим излучателем, соединенным через блок электроники, турбогенератор и пульсатор с гидравлическим каналом связи с наземной аппаратурой, состоящей из приемного датчика пульсации, от которого сигналы через коммутатор поступают на регистрирующую аппаратуру, при этом на акустическом излучателе установлен приемопередатчик для передачи электромагнитных сигналов, а на корпусе размещен передатчик для передачи электромагнитных сигналов к приемной антенне, причем частоты электромагнитных сигналов, поступающих от приемо-передатчик и передатчика отличаются друг от друга.
Заявляемое устройство поясняется чертежом.
Устройство (фиг.1) состоит из долота 1, гидромеханического кольмататора, на наружной поверхности корпуса 2 которого установлены скребковые элементы 3 и гидравлические вибраторы 4. Над кольмататором размещен акустический излучатель 5, блок электроники 6, турбогенератор - источник электрической энергии 7. В акустический излучатель 5 встроен приемо-передатчик электромагнитных сигналов 8. Над турбогенераторм 7 установлен пульсатор давления промывочной жидкости 9, представляющего собой клапан, частично перекрывающий поток кольматирующей промывочной жидкости. На корпусе 10, соединенным с бурильными трубами 11, установлен передатчик электромагнитных сигналов 12.
Наземная часть устройства состоит из приемного датчика пульсаций 13 встроенного в гидравлическую линию насоса 14, коммутатора 15 забойных гидравлических и электромагнитных сигналов и регистрирующей аппаратуры 16.
В качестве передатчика информации дополнительно использован электромагнитный канал связи «забой-устье». Для этого устройство снабжено передатчиком электромагнитных волн 12, наземной приемной антенной 17, коммутатором гидравлических и электромагнитных сигналов 15, причем частота электромагнитных импульсов передатчика 12 отличается от частоты приемопередатчика 8.
Устройство работает следующим образом.
Компоновка на колонне бурильных труб 11 спускается на забой к месту предполагаемой кольматации. Восстанавливается круговая циркуляция бурового
раствора. Процесс обработки стенок скважины волновым воздействием происходит одновременно со всей поверхности устройства. В нижней части долото 1 и скребковые элементы 2 гидромеханического кольмататора во время вращения снимают со стенок скважины фильтрационную корку, которая потоком бурового раствора выносится на поверхность. В это же время в этом интервале гидравлические вибраторы 4 воздействуют на снятую фильтрационную корку, разрушая и облегчая ее вынос потоком раствора на поверхность. Одновременно создаваемое ими волновое поле на этом первоначальном этапе способствует проникновению в крупные поры или мелкие трещины проницаемой породы частиц дисперсной фазы и частиц разрушенной фильтрационной корки. При продвижении устройства вниз этот интервал подвергается уже воздействию акустического излучателя 5. Создаваемое им акустическое поле воздействует на жидкость и породу и приводит к разрушению кольматирующих образований, восстанавливает в приствольной части проницаемость близкую к исходной. Происходит интенсификация процесса изоляции за счет миграции частиц на большие расстояния в глубину пласта буровым раствором, реологические свойства которого резко понижены под воздействием акустических волн. Применение акустического излучателя 5 в устройстве, работающего на электроэнергии, позволяет создавать акустические поля звукового (20-40 Гц) и инфразвукового диапазона (0,5-20 Гц). Как показывает практика, применение акустического излучателя 5, работающего в этих диапазонах частот позволяет достигать радиус воздействия от 1-1,5 метров до 10 м и более, т.к. в этих диапазонах буровые растворы приближаются по своим свойствам к ньютоновским жидкостям. В конце поля акустического воздействия жидкости восстанавливаются. После окончания акустической обработки околоскважинное поровое пространство полностью заполняется кольматационными материалами, создавая тем самым надежный, глубокий изоляционный экран.
Акустический излучатель 5 воспринимает управляющие сигналы от блока электроники 6 и турбогенератора 7, который начинает работать при установлении циркуляции бурового раствора. Кроме того, блок электроники 6 формирует управляющие сигналы на приемо-передатчик электромагнитных волн 8, исполняющий роль индукционного каротажа, и гидравлический пульсатор 9, выполняющий роль передатчика импульсов давлений на поверхность по столбу бурового раствора, а также результатов воздействия на зону проникновения дисперсной фазы. Блок электроники 6 управляет частотой и амплитудой как акустических, так и электромагнитных волн. Частота и амплитуда акустических волн, проникающих в пласт, сканируется в определенном диапазоне, при этом определяется наиболее эффективное их значение,
которое устанавливается по результатам индукционного каротажа. Частота акустических колебаний изменяется (сканируется) с периодичностью несколько минут, а по результатам индукционного каротажа электронная часть определяет, на какой частоте и амплитуде происходит максимальный результат по проникновению.
Сканирование останавливается на тех значениях каротажа, при которых достигается наиболее глубокое проникновение кольматирующего раствора в пласт. Информация о частоте, амплитуде акустических и электромагнитных волн кодируется блоком электроники 6 и передается на привод пульсатора 9, гидравлические импульсы которого воспринимаются датчиком пульсаций 13.
Алгоритм обработки забойной информации выполняет следующие функции:
- определяет оптимальную частоту акустических колебаний;
- определяет глубину проникновения дисперсной фазы;
- кодирует и передает на поверхность оптимальную частоту акустических колебаний по электромагнитному каналу связи;
- кодирует и передает на поверхность изменения (в сторону увеличения) глубины проникновения дисперсной фазы;
- кодирует и передает на поверхность рекомендации о скорости продвижения устройства после достижения оптимального состояния зоны проникновения дисперсной фазы в пласт.
Параллельно с описываемыми выше операциями, электронный блок 6 управляет передатчиком электромагнитных волн 12, который выполняет функции как индукционного каротажа ранее пробуренного участка скважины, так и передатчика каротажной информации на поверхность, которая принимается антенной 17, углубленной в грунт на определенную глубину. При этом частота передатчика 12 отличается от частоты приемо-передатчика 8.
Наземная аппаратура принимает информацию от датчика пульсаций 13 и антенны 17, как по гидравлическому, так и электромагнитному каналам связи через коммутатор 15 и отображает ее на экране регистрирующей аппаратуры 16.
Обработка поверхности пласта может осуществляться несколько раз путем перемещения устройства вдоль изолируемого интервала.
Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем: за счет более надежной изоляции водоносных пластов при комплексном воздействии, когда под действием акустического излучения измельчаются частицы около ствола скважины и создаются условия для более глубокого проникновения их в пласт и для
увеличения безводного периода работы скважины, что приводит к повышению качества крепления ствола скважины и увеличивает межремонтный срок работы.