Устройство для обработки стенки скважины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) 8 37(0 511 4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕПЬСТВУ К АВТОРСКОМУ СВИ БОТКИ СТЕН(57) Изобретение проиьппленности и повьппения гермет ванного заколонн Цель изобретения тивности работы формирования экр в заданном интер чает скребки (С) но установленные (ОК) 2 с возможн щения Нижняя ча ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(21) 4399209(23-03 (22) 31,0388 (46) 15,11,89, Бюл, В 42 (71) Всесоюзный научно-исследователь ский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) С,С.Гусев, А,В.Черненко, А,А,Аб .рамон, В.В.Еременко, В,В.Ягоденко, А,В.Ладыга и Е.М,Волосникова (53) 622.245.5(088,8) (56) Бойко И.Н, Шагающий скребок. Нефтяник, 1957, В 8, с, 20-21,Патент США 1)1) 3292706, кл, 166-1731964,ДЛЯ ОБРА КЯ относится к нефтяной предназначено для ичности зацементирого пространства.- повышение эффекстройства эа счет нирующей перемычки аде, Устройство вклю1, последовательна обсадной колоннестью осевого переметь каждого С 1 жест1521864 О 31 Н (Б-й) 1 А + и = - 1 1. ко связана с эластичной кольцевой Манжетой (М) 3, выполненной с возможностью перекрытия пространства меж цу стенкой скважины 4 и ОК 2 при движении С 1 вниз. Расстояние между С 1их количество выбирают из следующе" го соотношения: Ь=0,31 Н(Р-Й)/1; и= =1/1 где 1. - расстояние между С 1, м, Н - длина ОК 2, м; Р, д - внешний и 10 внутренний диаметры М 3 соответст- .енно, м; 1 - длина участка ОК 2 в нтервале обработки, м; и - количесто С 1, шт; причем при 1.) 1, и = 1,Изобретение. относится к нефтяной 20 ромышленности, а именно к устройстам, предназначенным для повышения ерметичности зацементированного заколонного пространства.Цель изобретения - повышение зффективности его работы за счет формирования экранирующей перемычки в заданном интервале,На Фиг,1 изображено устройство для; очистки стенок скважин в процессе заполнения заколонного яространства тампонажным раствором, элементы устройства находятся в исходном поло,женин; на фиг,2 - то же, в процессе перемещения скребков обратным перето 35 ком жидкости при ее перепуске внутрь колонны, направление течения жидкос,ти показано сплошной стрелкой, при ,прямом движении жидкости (пунктирная стрелка) скребок возвращается в40 начальное положение; на фиг,3 - то же, в процессе формирования экранирующей перемычки, Формируемой путем обезвоживания тампонажного раствора в проиицаемый пласт элементы устройства ф45 находятся в нижнем положении, при этом скребок может находиться и в верхнем положении, что определяется направлением потока жидкости в момент окончания процесса цементирования; на Фиг,4 - схематическое изобра 50жение сил, действующих на экранирующую перемычку.Устройство включает скребки 1, последовательно установленные на обсадной колонне 2 с возможностью осевого перемещения. Нижняя часть каждого скребка 1 жестко связана с эластичной кольцевой манжетой 3, коПри закачке тампонажного раствораМ 3 отжимаются и не препятствуют движению жидкости, После окончания закачки из-за разности плотностей тампонажного и продавочного растворов возникает обратное движение тампонажногораствора, раскрывающее М 3 и вызывающего движение С 1, Происходит очистка стенок скважины, Выбирая расстояние между С 1, можно обеспечить формирование экранирующих перемычек против проницаемых пропластков, 4 ил. торая установлена с возможностью перекрытия пространства между стенкойскважины 4 и обсадной колонны 2 придвижении скребка 1 внизОбсадная колонна 2, которая в нижней части оснащена направляющим башмаком 5 иупорным кольцом б, В заданном интервале разреза скважины на обсаднойколонне устанавливаются центраторы7 и 8. Скребки 1 предназначены дляудаления глинистой корки 9, Движениескребка вверх ограничивается стопорным кольцом 10, центратором 7 и муфтой колонны. Продавливание тампонажного раствора за обсадную колоннуосуществляется с применением разделительной пробки 11, Разрез скважинылитологически представлен проницаемыми 12 и непроницаемыми 13 породами, Расстояние между скребками 1 иих количеством выбирают из соотношения где 1, - расстояние между скребками, м;Н - длина обсадной колонны, м;П - внешний диаметр скребка, м;Й - внутренний диаметр скребка, м;1 - длина участка обсадной колонны в интервале обработки(равная мощности формируетсяперемычки), м;и - количество скребков, шт; причем ЬН, а при 1,1 на колонне устанавливают один скребок,Устройство работает следующим образом.5 15218Скребкиустанавливаются на обсадной колонне 2 в заданных интервалах разреза скважины против непроницаемых 13 или проницаемых 12 плас 5тов, которые выбираются как объективы для обеспечения полноты замешениябурового раствора тампонажным или дляразобщения близкорасположенных разнонапорных пластов или изоляции пластас АВПД. Для обеспечения проходимостискребка 1 обсадная колонна центрируется, Тампонажный раствор заканчиваетсяв заколонное пространство скважины пообычной технологии прямой циркуляцией 15с применением верхней разделительнойпробки. При этом манжеты 3 на скребках1 при определенном перепаде давлениявосходящнм потоком жидкости отжимаются внутрь к обсадной колонне 2 и не 20препятствуют движению жидкости (фиг,1)При продавливании тампонажного раст,вора за обсадную колонну циркуляцияжидкости прекращается и часть жидкости из обсадной колонны перепускается 25в мерник агрегата. В результате этогомежду затрубным и трубным простраи 1 ством,скважины создается перепад давления, обусловленный разностью плотностей тамонажного и продавочного 30растворов, под действием которого возникает обратное движение тампонажногораствора, При этом манжеты 3 на скребках 1. раскрываются, перекрывая затрубное пространство, и скребки 1 потокомжидкости увлекаются вниз по обсаднойколонне 2 (фиг,2) до схождения с муфтовым соединением или центратором 7,Включаются прямая циркуляция жидкости, и скребки 1 перемещаются потоком 40в исходное положение, При перемещениях скребков 1 глинистая корка 9 иостатки бурового раствора разрушаются и потоком тампонажного растворавыносятся иэ зоны обработки, Операция может повторяться несколько раз,При перемещении скребка 1. такжеулучшается контакт цементного камняс обсадной колонной 2 за счет очистки ее поверхности манжетой 3 скребка 1,При обработке скребками 1 проницаемого пласта 12 вследствие существующего перепада давления между столбом тампонажного раствора и пласто.вым давлением в проницаемом пласте 12 часть жидкости затворения, не участвующая в гидратации вяжущего,б 4 ботфильтровывается в пласт. 11 ри этом винтервале удаления глинистой коркиФормируется зкранирующая, мапопроницаемая перемычка иэ "обезвоженногоитампонажного раствора, имеющая непосредственный контакт. с горной породой и обладающая повышенным градиентом гКдропрорыва структуры и сокращенными сроками схватывания (фиг,3).Операция по очистке стенок скважины,может осуществляться и в начале процесса цементирования, в этом случаескребки 1 необходимо устанавливатьв интервале непроницаемых пластов 13При формировании экранирующих перемычек в высокопроницаемых пластах 12скребки 1 рекомендуется приводить вдействие после получения сигнала"Стоп",Для обеспечения обратного перетокажидкости в колонну используются технические средства, позволяющие производить эту операцию,При применении устройства с цельюповышения полноты замещения буровогораствора тампонажным (скребки 1устанавливаются в интервале непроницаемых и малопроницаемых пород) следует руководствоваться условием -Ь=Ь, т,е. на одной трубе устанавливается один скребок 1,При применении устройства дополнительно с целью формирования экранирующих перемычек в заколонном пространстве (скребки 1 устанавливаются в интервале проницаемых пород 12) расстояние между скребками 1 выбирается изсоотношенияО 31 Н (О-д)евДеее веще е еееюЭ1причем при ЬЪ 1 на колонне 2 в интервале обработки устанавливается один скребокРасчет расстояния между скребками при формировании экранирующей перемычки. В виду того, что по мере обезвоживания тампонажного раствора резко увеличивается его статическое напряжение сдвига, обратный переток тампонажного раствора в заколонном прост" ранстве самопроизвольно постепенно уменьшается и прекращается. Следовательно, необходимо определить путь, который пройдет скребок 1 под действием обратного перетока тампоиажного= Ня(Р, -р )где д - плотность тампонажногот,3.раствора, кг/мР- плотность бурового раст Р 3,вора, кг/м- ускорение свободного пайдения, м/сВеличина ( -Р) - разницаплотностей тампонажного и буровогорастворов, В практике крепления скважин эта величина в среднем составля. ет 400 кг/м,Заменим параметры Река э ско 1 перв выражении (7) на эквивалентныепараметры: Р =Р где Э - внешнийске фдиаметр манжеты скребка, м; Й=й,где Й - внутренний диаметр манжетыскребка, м; 1 =1, где 1 - длинаучастка обсадной колонны в интервалеобработки, м,По данным экспериментальных исследований средняя величинаф 6=4000 Па/с,С учетом приведенных измененийвыражение (7) представим в следующемвиде: Из условия 1-"пЬ находимгде и - количество скребков в интервале 1,Если по расчету из формулы (8)оказывается, что Ь 1, то следует винтервале 1(1 ) устанавливать.1скребок,П р и и е р, К 2000 м; Р=0,216 мм Я=0,168 м; 1 10 м,Подставляя приведенные значения в зависимости (8, 9), получим: 1.3 м;Для приведенных условий на обсадной колонне в интервале толщиной 10 м следует установить три скребка 1 на расстоянии три м друг от друга. Формула изобретения Устройство для обработки стенкискважины, включающее скребки, последовательно установленные на обсаднойколонне с возможностью осевого перемещения, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения эффективности его работы за счет формированияэкранирующей перемычки в заданноминтервале, оно снабжено эластичнымикольцевыми манжетами, каждая иэ,которых жестко связана с нижней частьюскребка и выполнена с возможностью 30перекрытия пространства между стенкой скважины и обсадной колонной придвижении скребка вниз, а расстояниемежду скребками и их количество выбирают из следующего соотношения: расстояние между скребками, м;длина обсадной колонны, м;внешний и. внутренний диаметры манжеты соответственно; мдлина участка обсадной колонны в интервале обработки, м;количество скребков, шт; причем 1.6 Ь, а при 1.1.п 1;длина обсадной трубы, м.15218 бч Составитель В,Бориандура Техред А.Кравчук едакт Подписное КНТ СС изобретениям Раушская на крытияид. ч/5 венно-издательский комбинат Патент, г, Ужг Гагарина,оизв аказ 6902/29 Тираж 514 цИИПИ Государственного комитета по 113035 Г 1 осква, ж