Устройство для разобщения заколонного пространства при цементировании скважин

(55 Е 21 ВЗ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 3 во закреплено на эксплуатационной колонне и представляет собой тканевый рукав, разделенный на секции разрушаемыми промежуточными и верхней заделками, с частичным заполнением всех секций, кроме нижней, полидисперсной смесью, которая псевдоожижается технической водой. Последнюю подают через дополнительный обратный клапан, расположенный в нижней секции устройства, с последующим прекращением подачи воды, после чего в заколонном пространстве формируется мост, верхняя часть которого представлена наиболее мелкими, а нижняя часть наиболее крупными частицами сыпучего материала, 3 ил,пространство нижней секции, 4 - ные сыпучим материалом секции чий материал, 6 - разрушаемые к отверстие для подачи цементного 8 - обратный клапан, 9 - эксплуа колонна, 10 - обратный клапан, 1 стия для подачи технической воды няя заделка ткэневого рука бурильные трубы, 14 - верхний лонный пакер, 15 - нжй ур пакер, 16 - техническая вода, 17 ный раствор, 18 - перфорированн стия,Устройство. размещенное в с представляет собой закрепленн плуатационной колонне 9 тканевь разделенный разрушаемыми кол секции, причем нижняя секция свободной 3 от сыпучего матери при сооружении для подземного является повыше- ения заколонного вращения перетоа в зону фильтра кважине 1, ый на зксй рукав 2, ьцэми 6 нэявляется ала 5, заВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗОБЩЕНИЯ ЗАКОЛОННОГО ПРОСТРАНСТВА ПРИ ЦЕМЕНТИРОВАНИИ СКВАЖИН(57) Изобретение может быть использовано при сооружении технологических скважин для подземного выщелачивания. УстройстИзобретение относится к горному дели может быть использованотехнологических скважинвыщелачивания руд.Целью изобретенияние надежности разобщпространства для предотков цементного растворпри цементировании,На фиг. 1 показано устройство при спуске его в скважину и установке в заданноинтервале до приведения его в рабочее состояние; на фиг. 2 - устройство при приведении его в рабочее положение; на фиг. 3устройство при подаче цементного раствора в зэколонное пространство.На приведенных фиг. 1 - 3 цифрамобозначены следующие позиции; 1 - скважина, 2 - тканевый рукав. 3 - свободно заполнен - сыпуольца, 7- раствора, тационная 1 - отвер- , 12 - нижва, 13 - внутрикоколонный - цементые отвер(6 где Ов - максималносимый из псзернистого матпсевдоожижениФормула (6) иющего уравненияН.И, Основные прческой технологиикнигах, 812 с): 9 05 о ( ра (1400 + 5,2 дса для псев оо скоростид жиженноении слоя зернинном пространстепарация частиц Оп - подача бурового9 - ускорение свобод р рш - соответственсыпуче о материала асоса;ого падения; но плотность частехнической воде ды; полняющего частично остальные секции. В верхней и нижней секциях эксплуатационная колонная имеет соответственно отверстия 7 для подачи цементного раствора 17 и отверстия 11 для подачи технической воды 16, Отверстия 7 перекрываются обратным клапаном 8, а отверстия 11 - обратным клапаном 10, Все верхние секции 4 заполнены сыпучим материалом 5, В нижней части тканевый рукав имеет неподвижную неразрушаемую заделку 12. Для приведения устройства в рабочее положение (фиг. 2) и подачи цементного раствора (фиг, 3) используется колонна бурильных труб 13, снабженная верхним 14 и нижним 15 внутриколонными пакерами, между которыми в бурильных трубах выполнены перфорированные отверстия 18.В качестве сыпучего материала выбираются пески различного гранулометрического состава с максимальным коэффициентом неоднородности, причем размер частиц изменяется от 0 до Омекс, Максимальный размер частиц определяется проходимостью частиц в кольцевом пространстве между эксплуатационной колонной и стенками скважины и может соответствовать размеру частиц грубозернистых песков, .Устройство работает следующим образом.После спуска устройства, закрепленного на эксплуатационной колонне 9, в заданный интервал скважины 1 внутрь эксплуатационной колонны спускаются бурильные трубы 13 с внутриколонными паке- рами 14 и 15. Для приведения устройства в рабочее положение бурильные трубы спускаются до глубины, когда перфорированные отверстия 18 будут располагаться в интервале отверстий 11, а пакеры 14 и 15 изолируют эти отверстия от внутриколонного пространства ниже пакера 15 и выше пакера 14, После этого по бурильным трубам 13 через отверстия 18 и 11, обратный клапан 10 подается техническая вода 16 в режиме, обеспечивающем псевдосжижение сыпучего материала. Подачи бурового насоса при этом определяется по формуле: р - кинематическая вязкость технической воды:Р - площадь кольцевого пространствамежду стенками скважины и эксплуатацион ной колонной,Формула (1) получена решением уравнения О,Т,Тодеса для зернистого материала (Гельперин Н,И, Основные процессы и аппараты химической технологии. - М,: Химия, 10 1981, в 2-х книгах, 812 с):АчЙекр (2) где йекр - число Рейнольдса для скоростипсевдоожижения зернистого материала;"5 Ач - критерий Архимеда,С другой стороны, можно записать следующие выражения,Бекр (3)20 где Чп - скорость псевдоожижения зернистого материала9 Оео Ег - ЯшО"(4)р 2 /ШИз совместного решения уравнений (2), (3) и(4) имеем формулу (5) 9Оео (9 г - эш) 30 7 Рщ (1400 + 5,22 ие сыпучего материала носом из него наименее змер которых можно опющей формулы: ьныи диаметр частиц, выевдоожиженного слоя ериала при скорости лучена решением следу- О,М,Годеса (Гельперин оцессы и аппараты хими - М,: Химия, 1981, в 2-х где Бее - число Рейнолначала выноса частиц иго слоя,Т.е, при псевдоожистого материала в заколве будет происходитьсыпучего материала. Э то приведет к образованию в заколонном пространстве при постепенном снижении подачи бурового насоса с Оп до 0 столба уложенного сыпучего материала, причем верхний его слой является практически непроницаемый для цементного раствора, так как сложен частицами минимального размера, равного или меньшего размера частиц цемента в цементном растворе.После формирования моста из сыпучего материала в заколонном пространстве (фиг, 2) прекращением подачи через нижний клапан 10 и отверстия 11 бурильные трубы 13 поднимаются таким образом, чтобы отверстия 7 и обратный клапан 8 располагались между верхним 14 и нижним 15 внутриколонными пакерэми. При таком положении бурильных труб производится подача цементного раствора 17 в заколонное пространство (фиг, 3),П р и м е р, В качестве сыпучего материала для заполнения секций тканевого рукава используется смесь с размером частиц от 0 до 5 ммпри Обо = 4 мм, Диаметр скважины Оскв, в интервале установки устройства для разобщения заколонного пространства составляет 200 мм, а диаметр эксплуатационной колонны Ок, на участке которой размещено устройство, составляет 110 мм. Кинематическэя вязкость воды т= 0,87 х 10 м/с,Для приведенного случая скорость псевдоожижения составит 0,027 м/с, э максимэльный размер выносимых из псевдоожиженного слоя частиц И, - .= 0,23 мм.Подача бурового насоса для псевдоожижения слоя Ъернистого материала составит;5 Л2Оп = ЧпГ . д (Оскв - Ок )ЧлОп =. 0,785(0,2 0.11)х 0,027 .-== 0.0006 м/с = 36 л/мин.Технико-экономическая эффективность 10 от применения заявляемого решения определяется отсутствием сооружения аварийных скважин вследствие перетоков цементного раствора в зону фильтра при цементировании.15Формула изобретенияУстройство для разобщения заколонного пространства при цементировании скважин, содержащее тканевый рукав,20 закрепленный на эксплуатационной колонне и разделенный на верхнюю, среднюю инижнюю секции разрушаемыми промежуточными и верхним крепежными кольцами,верхняя и средняя секции частично запол 25 нены сыпучим материалом, основной обратный клапан, размещенный в верхнейсекции, нижнюю заделку, закрепленную наэксплуатационной колонне, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежно 30 сти разобщения, оно снабжено установленным в нижней секции дополнительнымобратным клапаном, при этом в качествесыпучего материала используют полидисперсную смесь,351816846 тор Т,Вашков узнецов м при ГКНТ ССГР Гагарина. 101 о акдз 171ВНИИ авитель А,Ив ед У,Моргент Тираж Подписнзрственного комитета по изобретениям и откр 1130 З 5. Москва, Ж, Раушскэя наб 4/5 твенно издательский комбинат "Патент", г. Ужго