RU2023138C1

RU2023138C1 - Device for colmatage of well walls

Info

Publication number: RU2023138C1
Authority: RU
Inventors: Николай Александрович Демяненко; Юрий Александрович Бутов
Original assignee: Николай Александрович Демяненко
Priority date: 1991-12-16
Filing date: 1991-12-16
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: establishment of low- permeable protective colmatage layer in borehole zone permeable layer. SUBSTANCE: device has body made of radial attachments in which plugs in form of hollow cylinders are installed for moving along radial attachments axis. Plug hollow cylinders are filled with solid colmatant. Hollow cylinders are connected with body by spring-loaded retainers located at outlet of radial attachments. Plugs have outer conical recesses on the side of nonworking surface to receive spring-loaded retainers. Body has additional radial attachments located at different levels. They also accommodate plugs and solid colmatant. Body has hydraulic channels between main and additional attachments. These channels are made for alternate placing to working position of plugs. In so doing, plugs of subsequent level are placed in working position after plugs of preceding level are moved to extreme locked position. EFFECT: higher efficiency. 5 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам для кольматации стенок скважины. The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to devices for mudding the walls of the well.

Известно устройство для кольматации стенок скважины. Оно устанавливается над долотом с соплом, включает полый корпус с радиально расположенным соплом, снабжено установленным на входе в корпус завихрителем с радиально расположенными лопастями, расположенными в нижней части корпуса патрубком, внутри которого расположено кольматирующее сопло. Недостатком данного устройства является низкая эффективности кольматации в высокопроницаемых трещинно-кавернозных породах со значительной раскрытостью каналов фильтрации [1] . A device for the mudding of the walls of a well is known. It is installed above the bit with a nozzle, includes a hollow body with a radially located nozzle, equipped with a swirler installed at the inlet of the body with radially located blades located in the lower part of the body with a nozzle inside which the clogging nozzle is located. The disadvantage of this device is the low efficiency of colmatization in highly permeable fracture-cavernous rocks with significant openness of the filtration channels [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для кольматации стенок скважины. Оно включает полый корпус с радиальными насадками, содержит дополнительно заглушки, устанавливаемые в насадках с возможностью перемещения вдоль оси насадки. Заглушки выполнены в виде цилиндра из алюминия, бронзы, графита. Цилиндры заглушки выполнены полыми, полость заполнена твердым кольматантом. Недостатком данного устройства является несовершенство его конструкции, в результате чего продолжительность эффективной работы его не превышает 1,0-1,5 ч при существующей возможности продолжения рейса по времени чистого бурения кратно превышающего работу устройства. The closest in technical essence to the proposed is a device for mudding the walls of the well. It includes a hollow body with radial nozzles, additionally contains plugs installed in the nozzles with the possibility of movement along the axis of the nozzle. The plugs are made in the form of a cylinder of aluminum, bronze, graphite. Cylinder plugs are hollow, the cavity is filled with solid Kolmatant. The disadvantage of this device is the imperfection of its design, as a result of which the duration of its effective operation does not exceed 1.0-1.5 hours with the existing possibility of continuing the voyage over the time of pure drilling that is several times greater than the device.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства путем увеличения продолжительности кольматирующего эффекта. Задача решается за счет того, что устройство для кольматации стенок скважины, включающее корпус с радиальными насадками и установленными в них с возможностью перемещения вдоль оси заглушек в виде полых цилиндров, заполненных твердым кольматантом и связанных с корпусом фиксаторами, фиксаторы заглушек выполнены подпружиненными и помещены у выхода радиальных насадок, а заглушки со стороны нерабочей поверхности выполнены с наружными коническими проточками, подпружиненные фиксаторы, при этом корпус выполнен с дополнительными радиальными насадками на различных уровнях, помещенными в них заглушками с наружными коническими проточками и твердым кольматантом и имеет гидравлические каналы между основными и дополнительными радиальными насадками, выполненные с возможностью поочередного приведения в рабочее положение заглушек в радиальных насадках каждого последующего уровня после перемещения заглушек в радиальных насадках предыдущего уровня в крайнее фиксированное положение. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the device by increasing the duration of the colding effect. The problem is solved due to the fact that the device for the mudding of the walls of the well, including a housing with radial nozzles and installed in them with the ability to move along the axis of the plugs in the form of hollow cylinders filled with solid Kolmatant and connected with the housing by clamps, the plugs of the plugs are spring-loaded and placed at the exit radial nozzles, and plugs on the side of the idle surface are made with external conical grooves, spring-loaded clamps, while the housing is made with additional radial nozzles at various levels, placed in them by plugs with external conical grooves and a hard Kolmatant and has hydraulic channels between the main and additional radial nozzles, made with the possibility of alternately bringing the plugs into working position in the radial nozzles of each subsequent level after moving the plugs in the radial nozzles of the previous level to the extreme fixed position.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство для кольматации стенок скважины отличается от прототипа тем, что фиксаторы заглушек выполнены подпружиненными и помещены у выхода радиальных насадок, а заглушки со стороны нерабочей поверхности выполнены с наружными коническими проточками, под подпружиненные фиксаторы, при этом корпус выполнен с дополнительными радиальными насадками на различных уровнях, помещенными в них заглушками с наружными коническими проточками и твердым кольматантом и имеет гидравлические каналы между основными и дополнительными радиальными насадками, выполненные с возможностью поочередного приведения в рабочее положение заглушек в радиальных насадках каждого последующего уровня после перемещения заглушек в радиальных насадках предыдущего уровня в крайнее фиксированное положение. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device for mudding the walls of the well differs from the prototype in that the plugs of the plugs are spring loaded and placed at the outlet of the radial nozzles, and the plugs from the side of the idle surface are made with external conical grooves, under the spring loaded tabs, while the housing is made with additional radial nozzles at various levels, placed in them by plugs with external conical grooves and a solid Kolmatant and has a hydraulic RP G channels between the main and additional radial nozzles arranged to alternately bring the plugs into the working position in the radial nozzles each subsequent level after the baffle in radial nozzles in the prior fixed extreme position.

Таким образом заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области не позволило выявить в последних признаков, отличающих заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию "существенные отличия". Comparison of the claimed solutions with other technical solutions in this area did not allow to reveal in the latest features that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the claimed device meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг.2; на фиг. 4 - разрез по В-В на фиг.1; на фиг. 5 - узел II на фиг. 4. In FIG. 1 shows a General view of the device; in FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1; in FIG. 3 - node I in figure 2; in FIG. 4 is a section along BB in FIG. 1; in FIG. 5 - node II in FIG. 4.

Устройство для кольматации стенок скважин состоит из корпуса 1 с лопастями 2, в которых выполнены полости 3 с насадками 4. В насадках установлены заглушки 5 в форме полого цилиндра, заполненного твердым кольматантом 6. Цилиндрические полости 3 взаимосвязаны между собой выполненным в корпусе 1 и лопасти 2 гидравлическим каналом 7,8, который соединен с гидравлической камерой 9 последующей цилиндрической полости и перекрыт заглушкой 5 предыдущей полости. Одна из крайних цилиндрических полостей радиальным каналом 10 взаимосвязана с внутренней полостью 11 устройства. Заглушка 5 около своей сплошной торцевой поверхности имеет коническую проточку 12, а лопасть 2 имеет отверстие 13 с установленными в нем фиксатором 14, пружиной 15 и пробкой 16. The device for the colmatation of the walls of the wells consists of a housing 1 with blades 2, in which cavities 3 with nozzles 4 are made. The nozzles have plugs 5 in the form of a hollow cylinder filled with a solid colmatant 6. Cylindrical cavities 3 are interconnected between the blades 1 and 2 a hydraulic channel 7.8, which is connected to the hydraulic chamber 9 of the subsequent cylindrical cavity and is blocked by a plug 5 of the previous cavity. One of the extreme cylindrical cavities of the radial channel 10 is interconnected with the internal cavity 11 of the device. The plug 5 near its continuous end surface has a tapered groove 12, and the blade 2 has an opening 13 with a latch 14 installed therein, a spring 15 and a plug 16.

Перед спуском устройства для кольматации стенок в скважину полости 3 с насадками 4 заряжаются заглушками 5 с твердым кольматантом 6. Before the descent of the device for wall clogging into the well, the cavities 3 with nozzles 4 are charged with plugs 5 with solid colmatant 6.

Устройство устанавливается в компоновку бурильного инструмента над долотом с соплами вместо наддолотного переводника (на фиг. 1-5 долото не показано). The device is installed in the layout of the drilling tool above the bit with nozzles instead of the over-bit sub (in Fig. 1-5, the bit is not shown).

Устройство работает следующим образом. Корпус 1 устройства соединяют с валом турбобура или колонной бурильной труб (на фиг. 1-5 не показаны). При спуске инструмента в скважину заглушки 5 утоплены в насадки 4 и поддерживаются в таком состоянии за счет перепада давления, направленного из кольцевого пространства скважины в полость бурильного инструмента, во время заполнения последнего буровым раствором. The device operates as follows. The housing 1 of the device is connected to the shaft of the turbo-drill or drill pipe string (not shown in Figs. 1-5). When the tool is lowered into the well, the plugs 5 are recessed into the nozzles 4 and maintained in this state due to the pressure drop directed from the annular space of the well into the cavity of the drilling tool while the latter is being filled with drilling fluid.

После окончания спуска бурильного инструмента включают буровые насосы и восстанавливают циркуляцию бурового раствора. Так как в долоте установлены сопла, то над долотом, а следовательно, и в полости 11 устройства для кольматации стенок скважины возникает перепад давления. Через радиальный канал 10 этот перепад давления передается на сплошную торцевую поверхность заглушки 5, в результате чего последняя выдвигается из насадки, прижимается к стенке скважины и, абразивно изнашиваясь о породу, кольматирует трещины и поры проницаемого интервала. Дополнительное уплотнение кольматационного слоя в породе происходит за счет затирания каналов фильтрации кольматантом. After the descent of the drilling tool, the mud pumps are turned on and the circulation of the drilling fluid is restored. Since nozzles are installed in the bit, a pressure drop arises above the bit, and therefore in the cavity 11 of the device for the mud of the well walls. Through the radial channel 10, this differential pressure is transmitted to the continuous end surface of the plug 5, as a result of which the latter is pushed out of the nozzle, pressed against the wall of the well and, abrasing on the rock, clogs cracks and pores of the permeable interval. Additional consolidation of the mud layer in the rock occurs due to mashing of the filtration channels with the mud.

По мере износа заглушка 5 движется к выходу из насадки 4. После того, как сплошной торец заглушки 5 подходит к выходу из насадки 4 и коническая проточка 12 совмещается с фиксатором 14, последний под действием пружины 15 заходит в проточку 12 и останавливает дальнейшее движение заглушки 5. К этому моменту заглушка 5 открыла перекрываемый ею вход и гидравлический канал 7 лопасти 2. Через гидравлический канал 7 лопасти 2 и гидравлический канал 8 корпуса 1 перепад давления из лопасти 11 устройства передается в гидравлическую камеру 9 последующей цилиндрической полости и начинает воздействовать на сплошной торец заглушки 5, помещенной в насадке 4 этой полости. В результате этого заглушка второй цилиндрической полости выдвигается из насадки, прижмется к стенке скважины и начнет кольматировать ее. As wear, the plug 5 moves to the exit of the nozzle 4. After the solid end of the plug 5 approaches the exit of the nozzle 4 and the conical groove 12 is aligned with the latch 14, the latter, under the action of the spring 15, enters the groove 12 and stops the further movement of the plug 5 At this point, the plug 5 opened the entrance blocked by it and the hydraulic channel 7 of the blade 2. Through the hydraulic channel 7 of the blade 2 and the hydraulic channel 8 of the housing 1, the differential pressure from the blade 11 of the device is transferred to the hydraulic chamber 9 of the subsequent cylinder of the cavity and begins to act on the solid end face of the plug 5, placed in the nozzle 4 of this cavity. As a result of this, the plug of the second cylindrical cavity is pushed out of the nozzle, pressed against the wall of the well and begins to clog it.

Таким образом, после износа заглушки, находящейся в насадке предыдущей цилиндрической полости устройства, вступает в работу заглушка, которая находится в насадке последующей цилиндрической полости. Количество в устройстве цилиндрических полостей, а, соответственно, и заглушек в их насадках определяется необходимой продолжительностью бурения в течение одного рейса от спуска до подъема долота, скоростью абразивного износа одной заглушки о разбуриваемую породу и длины изнашиваемой части заглушки. Thus, after wear of the plug located in the nozzle of the previous cylindrical cavity of the device, the plug comes into operation, which is located in the nozzle of the subsequent cylindrical cavity. The number of cylindrical cavities in the device, and, accordingly, the plugs in their nozzles, is determined by the required drilling time during one run from the descent to the bit rise, the abrasive wear rate of one plug on the drilling rock and the length of the wear part of the plug.

n =

, где n - необходимое число пар цилиндрических полостей в устройстве;
Т - продолжительность одного рейса бурения, мин;
Δ l - скорость абразивного износа заглушки о разбуриваемую породу, мм/мин;
l - длина изнашиваемой части заглушки, мм.n =

where n is the required number of pairs of cylindrical cavities in the device;
T - the duration of one drilling trip, min;
Δ l is the speed of abrasive wear of the plugs on the drilled rock, mm / min;
l is the length of the wear part of the plug, mm

Для увеличения длины изнашиваемой части заглушки на боковой поверхности устройства установлены лопасти 2, которые имеют цилиндрические отверстия, являющиеся продолжением цилиндрических полостей корпуса, и составляют с ними единые полости с насадками и заглушками. За счет лопастей заглушки максимально приближаются к стенке скважины и минимальна их неизнашиваемая часть. To increase the length of the wear part of the plug on the side surface of the device, blades 2 are installed, which have cylindrical holes that are a continuation of the cylindrical cavities of the housing, and form single cavities with nozzles and plugs with them. Due to the blades, the plugs are as close as possible to the wall of the well and their wearing part is minimized.

От внедpения предлагаемого изобретения может быть получен экономический эффект, обусловленный увеличением продолжительности работы устройства на забое скважины без спуско-подъемных операций в 10-15 и более раз при вскрытии бурением пластов значительной толщины. From the implementation of the present invention, an economic effect can be obtained due to an increase in the duration of the device at the bottom of the well without tripping by 10-15 or more times when drilling with formations of significant thickness.

Claims

DEVICE FOR COLOMATING WELL WALLS, including a housing with radial nozzles and plugs installed in them with the possibility of moving along their axis plugs in the form of hollow cylinders filled with hard Kolmatant and clamps connected to the housing, characterized in that the plug clamps are spring-loaded and placed at the outlet of the radial nozzles and the plugs from the side of the idle surface are made with external conical grooves under the spring-loaded clamps, while the housing is made with additional radial adkami at various levels, placed in them by plugs with external conical grooves and a hard Kolmatant and has hydraulic channels between the main and additional radial nozzles, made with the possibility of alternately bringing the plugs into working position in the radial nozzles of each subsequent level after moving the plugs in the radial nozzles of the previous level to the extreme fixed position.