RU2057899C1

RU2057899C1 - Plugging device

Info

Publication number: RU2057899C1
Authority: RU
Inventors: Б.С. Лобанов
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский геологоразведочный институт угольных месторождений
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1996-04-10

Abstract

FIELD: drilling of boreholes. SUBSTANCE: plugging device has hollow container filled with grouting mortar where piston is placed. It divides space of body into chambers above and under piston. Device also includes generator of hydraulic pulses hydraulically coupled to chamber above piston and manufactured in the form of electric discharger. Discharger incorporates pulse current generator with charging and discharging circuits and branch pipe with working chamber. Branch pipe houses upper and lower check valves. First one communicates working chamber with chamber above piston. Electrodes are positioned in upper part of working chamber. Working chamber has drop-shaped outline with spherical surface of walls. Discharging circuit is located in branch pipe under working chamber. EFFECT: increased precision of installation of plugging device in plugging zone. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано для тампонирования осложненных интервалов скважин при ликвидации поглощений промывочной жидкости, изоляции водопритоков, закреплении неустойчивых стенок ствола скважин и т.п. The invention relates to drilling wells and can be used for plugging complicated intervals of wells when eliminating the absorption of drilling fluid, isolation of water inflows, fixing unstable walls of the wellbore, etc.

Известно тампонажное устройство импульсного действия, содержащее корпус-контейнер, с размещенным в нем тампонажным материалом и зарядом взрывчатого вещества [1]
При использовании данного устройства трудно регулировать энергию импульса давления, формируемого за счет взрыва. При этом возможна как передозировка взрывчатого вещества, приводящая к разрыву пластов в скважинах, вызывающему дополнительные осложнения, так и слабая зарядка взрывчатого вещества, не обеспечивающая эффективную работу устройства. Вместе с тем применение взрывчатых веществ представляет известную опасность для людей, обслуживающих тампонажное устройство.A well-known cementing device of pulsed action, comprising a housing-container, placed in it cementing material and an explosive charge [1]
When using this device, it is difficult to regulate the energy of the pressure pulse generated by the explosion. In this case, an overdose of explosive is possible, leading to fracture in the wells, causing additional complications, and poor charging of the explosive, which does not ensure the effective operation of the device. At the same time, the use of explosives is a known danger to people servicing the grouting device.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является тампонажное устройство импульсного действия, включающее полый корпус-контейнер с тампонажной смесью и помещенным в нем поршнем, разделяющим полость корпуса-контейнера на надпоршневую и подпоршневую камеры, и генератор гидравлических импульсов, гидравлически связанный с надпоршневой камерой [2]
При спуске данного устройства в скважину на колонне бурильных труб трудно обеспечить требуемую точность установки устройства в заданном интервале скважины из-за непостоянства длины бурильных свечей, из которых составляется бурильная колонна. Причем с увеличением глубины скважины и соответственно числа бурильных свечей в колонне степень точности установки тампонажного устройства понижается, вследствие чего понижается и эффективность тампонирования осложненного интервала скважины. Точность установки устройства может быть нарушена также в результате возможных ошибок при расчете длины как всей колонны, так и отдельных ее звеньев. Кроме того, спуск и подъем устройства на колонне бурильных труб занимает много времени, что снижает производительность тампонажных работ. Вместе с тем генератор гидравлических импульсов известного устройства имеет достаточно сложную регулировку амплитуды и частоты выходных импульсов давления. Причем указанная регулировка увеличивает продолжительность рабочего цикла устройства и нарушает его непрерывность, что снижает эффективность тампонирования. Кроме того, при работе устройства с его протяжной вверх по стволу скважины мощность тампонируемого интервала ограничивается в пределах, соответствующих высоте подъема ведущей штанги бурового станка, что ограничивает рабочие характеристики устройства.The closest to the invention in technical essence is a cementing device of pulsed action, comprising a hollow housing-container with grouting mixture and a piston placed in it, dividing the cavity of the housing-container into a supra-piston and sub-piston chamber, and a hydraulic pulse generator hydraulically connected to the supra-piston chamber [2 ]
When this device is lowered into a well on a drill pipe string, it is difficult to ensure the required accuracy of installation of the device in a given interval of the well due to the inconsistency in the length of the drill candles that make up the drill string. Moreover, with increasing depth of the well and, accordingly, the number of drill candles in the string, the degree of accuracy of the installation of the grouting device decreases, as a result, the efficiency of plugging of the complicated interval of the well decreases. The accuracy of the installation of the device may also be impaired as a result of possible errors in calculating the length of both the entire column and its individual links. In addition, the descent and lifting of the device on the drill pipe string takes a lot of time, which reduces the productivity of grouting. However, the hydraulic pulse generator of the known device has a rather complicated adjustment of the amplitude and frequency of the output pressure pulses. Moreover, this adjustment increases the duration of the working cycle of the device and violates its continuity, which reduces the efficiency of plugging. In addition, when the device is operating with its lingering up the borehole, the power of the plug-in interval is limited to the extent corresponding to the lifting height of the drill rod of the drilling rig, which limits the performance of the device.

Цель изобретения повышение эффективности работы устройства за счет использования электрогидравлического эффекта для формирования импульсного давления в надпоршневой камере корпуса-контейнера. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the device due to the use of the electro-hydraulic effect to generate pulsed pressure in the over-piston chamber of the container body.

Указанная цель достигается тем, что генератор гидравлических импульсов выполнен в виде электрического разрядника, включающего генератор импульсного тока с зарядным и разрядным контуром и патрубок с рабочей камерой, прикрепленный к верхней части корпуса-контейнера, при этом патрубок содержит верхний обратный клапан для сообщения рабочей камеры с внешним пространством, нижний обратный клапан для сообщения рабочей камеры с надпоршневой камерой и электроды, установленные друг против друга в верхней части рабочей камеры и электрически связанные с генератором импульсного тока. This goal is achieved by the fact that the hydraulic pulse generator is made in the form of an electric spark gap, including a pulse current generator with a charging and discharge circuit and a nozzle with a working chamber attached to the upper part of the container body, while the pipe contains an upper check valve for communicating with the working chamber with external space, the lower non-return valve for communication of the working chamber with the over-piston chamber and electrodes mounted against each other in the upper part of the working chamber and electrically connected associated with a pulse current generator.

С целью повышения эффективности работы устройства за счет повышения КПД генератора гидравлических импульсов рабочая камера имеет каплевидную форму со сферической поверхностью стенок в верхней части и сопряженной с ней конической поверхностью стенок в нижней части, сужающейся к нижнему обратному клапану. Вместе с тем с целью повышения эффективности работы и расширения функциональных возможностей устройства за счет снижения индуктивного сопротивления разрядного контура последний размещен в патрубке над рабочей камерой. In order to increase the efficiency of the device by increasing the efficiency of the hydraulic pulse generator, the working chamber has a teardrop shape with a spherical wall surface in the upper part and a conical wall surface in the lower part conjugated with it, tapering to the lower non-return valve. However, in order to increase the efficiency and expand the functionality of the device by reducing the inductive resistance of the discharge circuit, the latter is placed in the pipe above the working chamber.

Использование в работе предлагаемого тампонажного устройства электрогидравлического эффекта Юткина для создания в надпоршневой камере корпуса-контейнера гидравлических импульсов давления, передаваемых через рабочий поршень на тампонажную смесь позволяет устанавливать тампонажное устройство в зоне тампонирования с высокой точностью за счет спуска указанного устройства на электрокабеле, длина которого в процессе спуска тампонажного устройства, а, следовательно, и глубина погружения последнего в скважину определяется быстро и с высокой точностью простейшими приборами, используемыми при геофизических исследованиях скважин (например при гидрокаротаже). При этом существенно упрощается регулировка величины амплитуды и частоты рабочих импульсов давления на выходе пульсатора. Причем указанная регулировка не требует остановки процесса тампонирования скважины, сохраняя его непрерывность, оказывающую положительное воздействие на указанный процесс. Кроме того, спуск тампонажного устройства на электрокабеле позволяет повысить оперативность проведения тампонажных работ за счет увеличения скорости спуска и подъема тампонажного устройства в скважине. В свою очередь, ускоренный спуск тампонажного устройства позволяет доставлять в зону осложнения эффективно действующие быстросхватывающиеся тампонажные смеси с коротким сроком схватывания, что повышает эффективность тампонирования скважин и в особенности тех интервалов, в которых отмечаются высокие скорости циркуляции пластовой жидкости. Вместе с тем использование электрокабеля для спуска устройства в скважину обеспечивает в процессе тампонирования возможность плавной (без рывков) протяжки (подъема) тампонажного устройства по стволу скважины на малой скорости и позволяет увеличить высоту указанной протяжки, а, следовательно, и мощность интервала скважины, тампонируемого за один рейс тампонажного устройства. Указанные преимущества в комплексе позволяют существенно повысить эффективность работы устройства и соответственно эффективность тампонирования скважин. Using the proposed grouting device of the electro-hydraulic Yutkin effect to create hydraulic pressure pulses in the over-piston chamber of the container body of the container, transmitted through the working piston to the grouting mixture, it is possible to install the grouting device in the plugging zone with high accuracy by lowering the said device on an electric cable whose length during the descent of the cementing device, and, consequently, the depth of the latter into the well, is determined quickly and with Oka protozoa precision instruments used in wells geophysical studies (e.g. at gidrokarotazhe). This greatly simplifies the adjustment of the magnitude of the amplitude and frequency of the working pressure pulses at the output of the pulsator. Moreover, this adjustment does not require stopping the well plugging process, while maintaining its continuity, which has a positive effect on the specified process. In addition, the lowering of the grouting device on the electric cable improves the efficiency of the grouting operations by increasing the speed of lowering and raising the grouting device in the well. In turn, the accelerated descent of the grouting device allows delivering effective fast-setting grouting mixtures with a short setting time to the complication zone, which increases the efficiency of well plugging and especially those intervals in which high formation fluid circulation speeds are noted. At the same time, the use of an electric cable to lower the device into the well provides the possibility of smooth (without jerking) pulling (lifting) of the grouting device along the wellbore at a low speed and allows you to increase the height of the specified broach, and, consequently, the power of the interval of the well being plugged in one grouting trip. These advantages in combination can significantly increase the efficiency of the device and, accordingly, the efficiency of well plugging.

На фиг.1 изображено тампонажное устройство в рабочем положении, продольный разрез; на фиг.2 принципиальная схема генератора импульсного тока; на фиг.3 вариант нижней части устройства на фиг.1 при его работе с протяжкой по стволу скважины. Figure 1 shows the grouting device in the working position, a longitudinal section; figure 2 schematic diagram of a pulse current generator; figure 3 is a variant of the lower part of the device in figure 1 when it is working with a broach along the wellbore.

Тампонажное устройство включает полый корпус-контейнер 1 с помещенным в нем поршнем 2, разделяющим полость корпуса-контейнера на надпоршневую камеру 3 и подпоршневую камеру 4, заполненную тампонажной смесью, и установленный над корпусом-контейнером генератор гидравлических импульсов, выполненный в виде электрического разрядника, содержащего патрубок 5, внутри которого размещены разрядная капсула 6 с рабочей камерой 7, верхний обратный клапан 8, сообщающий камеру 7 с внешним (затрубным) пространством через заборный канал 9, и нижний обратный клапан 10, сообщающий камеру 7 с надпоршневой камерой 3. В верхней части камеры 7 установлены друг против друга электроды 11 и 12, подключенные к генератору 13 импульсного тока посредством электропроводки 14, смонтированной в кабеле 15, нижний конец которого крепится наконечником 16 к патрубку 5, а верхний наматывается на барабан лебедки, предназначенный для спуска и подъема тампонажного устройства на кабеле 15. При этом рабочая камера 7 выполнена каплевидной формы со сферической поверхностью 17 стенок в верхней части и сопряженной с ней конической поверхностью 18 стенок в нижней части, сужающейся к нижнему обратному клапану 10. The grouting device includes a hollow container body 1 with a piston 2 placed therein, separating the cavity of the container body into a supra-piston chamber 3 and a sub-piston chamber 4 filled with cement mixture, and a hydraulic pulse generator mounted above the container body, made in the form of an electric spark gap containing pipe 5, inside of which there is a discharge capsule 6 with a working chamber 7, an upper check valve 8, which communicates the chamber 7 with an external (annular) space through the intake channel 9, and the lower return a valve 10 communicating the chamber 7 with the over-piston chamber 3. In the upper part of the chamber 7, electrodes 11 and 12 are mounted against each other and connected to the pulse current generator 13 by means of an electrical wiring 14 mounted in the cable 15, the lower end of which is attached by a tip 16 to the pipe 5, and the upper one is wound on a winch drum, designed to lower and raise the cementing device on the cable 15. In this case, the working chamber 7 is made in a drop-shaped form with a spherical surface 17 of the walls in the upper part and a conical conjugate with it overhnostyu 18 bottom wall, tapering to the lower check valve 10.

Генератор 13 импульсного тока включает зарядный контур 19 (фиг.2) и разрядный контур 20. Указанные контуры могут иметь разнообразную принципиальную схему и конструктивное исполнение. В представленном на фиг.2 варианте исполнения зарядный контур 19 содержит высоковольтный трансформатор 21, зарядное сопротивление (токоограничитель) 22 и выпрямитель 23, а зарядный контур 20 включает накопитель энергии в виде батареи 24 высоковольтных импульсных конденсаторов 25 с параллельным соединением, прерыватель 26 тока и высоковольтный коммутатор 27, выполненный, например, в виде шаров или полусфер с регулируемым рабочим зазором и соединенный электропроводкой 14 с электрическим разрядником. Первичная цепь генератора 13 снабжена автотрансформатором 28, служащим для регулировки рабочего напряжения на конденсаторах 25. Поскольку с увеличением глубины погружения тампонажного устройства в скважину и соответственно длины электропроводки 14 возрастает индуктивность разрядного контура 20, в результате чего снижается крутизна фронта и амплитуда формируемых в рабочей камере 7 разрядника импульсов давления и соответственно снижается эффективность работы тампонажного устройства, показанную на фиг. 1 компановку устройства рекомендуется использовать при тампонировании сравнительно неглубоких скважин (например скважин глубиной до 200-300 м). Для повышения эффективности работы устройства за счет снижения индуктивного сопротивления разрядного контура, а также для расширения функциональных возможностей устройства за счет увеличения рабочей глубины погружения в скважину и соответственно обеспечения возможности тампонирования интервалов, залегающих на больших глубинах, разрядный контур 20 целесообразно размещать в верхней части тампонажного устройства внутри патрубка 5 между его верхней крышкой с наконечником 16 и рабочей капсулой 6 электроразрядника. При размещении разрядного контура 20 в патрубке 5 он подключается к поверхностному зарядному контуру 19 электропроводкой 14, вмонтированной в кабель 15. Показанная на фиг. 1 компановка устройства с поверхностным расположением разрядного контура 20 генератора 13 может применяться и для тампонирования глубоких скважин при малом диаметре последних, не позволяющем размещать в тампонажном устройстве конструктивные элементы разрядного контура 20. В последнем случае индуктивные потери мощности, связанные с увеличением длины проводки 14, могут быть компенсированы за счет наращивания мощности зарядного контура 19. При этом следует учитывать, что указанное наращивание сопряжено с возрастанием массы, габаритов и стоимости контура 19. The pulse current generator 13 includes a charging circuit 19 (FIG. 2) and a discharge circuit 20. These circuits can have a diverse circuit diagram and design. In the embodiment shown in FIG. 2, the charging circuit 19 comprises a high voltage transformer 21, a charging resistance (current limiter) 22 and a rectifier 23, and the charging circuit 20 includes an energy storage device in the form of a battery 24 of high voltage pulse capacitors 25 with a parallel connection, a current chopper 26 and a high voltage the switch 27, made, for example, in the form of balls or hemispheres with an adjustable working gap and connected by wiring 14 to an electric spark gap. The primary circuit of the generator 13 is equipped with an autotransformer 28, which serves to adjust the operating voltage at the capacitors 25. Since with increasing depth of immersion of the grouting device in the well and, accordingly, the length of the electrical wiring 14, the inductance of the discharge circuit 20 increases, resulting in a decrease in the slope of the front and the amplitude formed in the working chamber 7 the pressure pulse arrester and, accordingly, the efficiency of the grouting device shown in FIG. 1 arrangement of the device is recommended for plugging relatively shallow wells (for example, wells with a depth of up to 200-300 m). To increase the efficiency of the device by reducing the inductive resistance of the discharge circuit, as well as to expand the functionality of the device by increasing the working depth of immersion in the well and, accordingly, to enable the plugging of intervals occurring at great depths, it is advisable to place the discharge circuit 20 in the upper part of the grouting device inside the pipe 5 between its upper cover with a tip 16 and the working capsule 6 of the electric discharge. When the discharge circuit 20 is placed in the nozzle 5, it is connected to the surface charging circuit 19 by an electrical wiring 14 mounted in the cable 15. Shown in FIG. 1, the arrangement of the device with the surface location of the discharge circuit 20 of the generator 13 can also be used for plugging deep wells with a small diameter of the latter, which does not allow placing the structural elements of the discharge circuit 20. In the latter case, inductive power losses associated with an increase in the length of the wiring 14 can be compensated by increasing the power of the charging circuit 19. It should be borne in mind that the specified increase is associated with an increase in mass, dimensions and cost bridge bridges 19.

Низ тампонажного устройства в зависимости от практической необходимости может иметь различное конструктивное исполнение. Например, в случае тампонирования призабойного интервала скважины низ тампонажного устройства может оканчиваться нижним концом корпуса-контейнера 1, выходное отверстие 29 которого закрывается при транспортировке устройства заглушкой 30 (пробкой из дерева, резины и т.п.). При тампонировании удаленных от забоя интервалов поглощения промывочной жидкости, имеющих небольшую (до 3-5 м) мощность, допускающую их изоляцию со статическим (без протяжки по стволу скважины) положением тампонажного устройства в зоне тампонирования, к низу контейнера 1 ниже его выходного отверстия 29, закрываемого заглушкой 30, крепится патрубок 31 со сливными окнами 32 и днищем 33, а к нижнему концу патрубка 31 крепится подпорная труба 34, длина которой превышает мощность тампонируемого интервала. В случае тампонирования как призабойных, так и удаленных от забоя интервалов, имеющих большую (более 5 м) мощность, при которой целесообразно выполнять тампонирование осложненной зоны с протяжкой тампонажного устройства по стволу скважины, к низу контейнера 1 крепится перепускное устройство, включающее (фиг.3) внутреннюю 35 и наружную 35 трубы, расположенные концентрично с образованием кольцевого перепускного канала 37. При этом в верхней части трубы 36 выполнены заборные отверстия 38, а нижний конец трубы 35 закрыт днищем 39, выше которого в трубах 35 и 36 выполнены сливные окна, сообщающиеся друг с другом с помощью сливных патрубков 40. Выше сливных патрубков 40 в трубе 35 выполнено сужение 41 для установки заглушки 30 перед заправкой в контейнер 1 тампонажной смеси. Нижний участок 42 трубы 36, расположенный ниже сливных патрубков, выполняет роль подпорной трубы, а его внутренняя полость 43 сообщается с перепускным каналом 37 через промежутки между патрубками 40. Заборные отверстия 38, перепускной канал 37 и полость 43 сообщают затрубное пространство 44 с пространством 45 скважины под тампонажным устройством. Описанное устройство может быть снабжено пакером, изолирующим тампонируемый интервал и способствующим более эффективному проникновению тампонажной смеси в дефекты горных пород тампонируемого интервала скважины. The bottom of the grouting device, depending on the practical need, can have a different design. For example, in the case of plugging the bottom hole interval of the well, the bottom of the grouting device may end with the lower end of the container body 1, the outlet 29 of which is closed during transportation of the device with a plug 30 (a cork made of wood, rubber, etc.). When plugging the intervals of washing liquid absorption, remote from the bottom, having a small (up to 3-5 m) power that allows their isolation with the static (without pulling along the wellbore) position of the cementing device in the plugging zone, to the bottom of container 1 below its outlet 29, closed by a plug 30, a pipe 31 is attached with drain windows 32 and a bottom 33, and a retaining pipe 34 is attached to the lower end of the pipe 31, the length of which exceeds the power of the plugged interval. In the case of plugging both bottom-hole and remote from the bottom intervals having a large (more than 5 m) power, at which it is advisable to plug the complicated zone with the broaching of the cementing device along the wellbore, a bypass device is attached to the bottom of the container 1, including (Fig. 3 ) inner 35 and outer 35 pipes arranged concentrically with the formation of an annular bypass channel 37. At the same time, intake holes 38 are made in the upper part of the pipe 36, and the lower end of the pipe 35 is closed by the bottom 39, above which in the pipes x 35 and 36 are drain windows communicating with each other via discharge pipes 40. Above drain pipes 40 in a pipe 35 holds the restriction 41 for mounting plug 30 before filling the container 1 backfill mixture. The lower section 42 of the pipe 36, located below the drain pipes, acts as a retaining pipe, and its inner cavity 43 communicates with the bypass channel 37 through the gaps between the pipes 40. Intake holes 38, the bypass channel 37 and the cavity 43 communicate the annular space 44 with the space 45 of the well under the grouting device. The described device can be equipped with a packer that isolates the plugged interval and facilitates more efficient penetration of the grouting mixture into rock defects of the plugged interval of the well.

Тампонажное устройство работает следующим образом. The grouting device operates as follows.

На поверхности подпоршневую рабочую камеру 4 корпуса-контейнера 1 заправляют тампонажной смесью, после чего корпус-контейнер с разрядником опускают на электрокабеле 15 к зоне тампонирования. В процессе спуска воздух, находящийся в надпоршневой камере 3 корпуса-контейнера и в рабочей камере 7 разрядника, замещается скважинной жидкостью, поступающей по каналу 9 и через обратный клапан 8 в камеру 7 и из последней в камеру 3 через обратный клапан 10. Спуск прекращают после установки низа контейнера на уровне верхней границы осложненного интервала в случае тампонирования интервалов небольшой мощности, когда низ контейнера оканчивается выходным отверстием 29, заглушенным пробкой 30 (при тампонировании призабойных интервалов) или снабжается подпорной трубой 34 (при тампонировании удаленных от забоя интервалов). В случае тампонирования интервалов большой мощности (как призабойных, так и удаленных от забоя), когда низ контейнера 1 оснащен перепускным устройством (фиг.3), спуск прекращают после установки сливных окон трубы 35 на уровне нижней границы осложненного интервала. По окончании спуска устанавливают необходимую величину напряжения и емкости разрядного контура 20, определяющую мощность вырабатываемых разрядником гидравлических импульсов в камере 7 капсулы 6. При этом напряжение разрядного контура 20 регулируется в необходимых пределах автотрансформатором 28, а емкость путем включения в рабочую цепь контура 20 необходимого количества конденсаторов 25. Кроме того, устанавливают также требуемую величину числа оборотов привода прерывателя 26, определяющую частоту указанных импульсов, и настраивают коммутатор 27 для получения требуемой крутизны и длины подаваемых на рабочие электроды 11 и 12 электрических импульсов и соответственно крутизну и продолжительность гидравлических импульсов давления, формируемых в камере 7 разрядника (указанная настройка может осуществляться, например, путем регулировки величины воздушного зазора между шарами или полусферами коммутатора 27). В случае размещения разрядного контура 20 в патрубке 5 настройку емкости указанного контура, а также настройку коммутатора 27 и установку числа оборотов прерывателя 26 осуществляют до спуска тампонажного устройства в скважину. On the surface, the reciprocating working chamber 4 of the container body 1 is filled with grouting mixture, after which the container body with a spark gap is lowered on the electric cable 15 to the plugging zone. During the descent, the air located in the over-piston chamber 3 of the container body and in the working chamber 7 of the arrester is replaced by a borehole fluid entering through the channel 9 and through the check valve 8 to the chamber 7 and from the latter to the chamber 3 through the check valve 10. The descent is stopped after setting the bottom of the container at the level of the upper boundary of the complicated interval in the case of plugging intervals of low power, when the bottom of the container ends with an outlet 29 plugged with plug 30 (when plugging bottom-hole intervals) etsya diffuser pipe 34 (at intervals tamponing remote from slaughter). In the case of plugging intervals of high power (both bottom-hole and remote from the bottom), when the bottom of the container 1 is equipped with a bypass device (figure 3), the descent is stopped after installing the drain windows of the pipe 35 at the lower boundary of the complicated interval. At the end of the descent, the necessary voltage and capacity of the discharge circuit 20 are determined, which determines the power of the hydraulic pulses generated by the spark gap in the chamber 7 of the capsule 6. In this case, the voltage of the discharge circuit 20 is regulated to the extent necessary by the autotransformer 28, and the capacitance by including the necessary number of capacitors in the working circuit of the circuit 20 25. In addition, set the required value of the number of revolutions of the drive chopper 26, which determines the frequency of these pulses, and configure the switch atator 27 to obtain the required slope and length of the electrical impulses supplied to the working electrodes 11 and 12 and, accordingly, the slope and duration of the hydraulic pressure pulses generated in the arrester chamber 7 (this setting can be performed, for example, by adjusting the air gap between the balls or hemispheres of the switch 27 ) In the case of placing the discharge circuit 20 in the pipe 5, the capacity of the specified circuit, as well as the setting of the switch 27 and the setting of the speed of the chopper 26, are carried out before the lowering of the cementing device into the well.

После выполнения указанных регулировок включают генератор 13. При этом электрическая цепь разрядного контура 20 периодически разъединяется и соединяется прерывателем 26. При разъединении указанной цепи батарея 24 конденсаторов 25 заряжается через выпрямитель 23 и ограничительное сопротивление 22 до рабочего напряжения, а при ее соединении срабатывает высоковольтный коммутатор 27 и накопленная в конденсаторах 25 электрическая энергия подается в виде импульса тока высокого напряжения по электропроводке 14 на рабочие электроды 11 и 12 разрядника. В результате между электродами 11 и 12 происходит электрический разряд, при котором подводимая к разряднику электроэнергия преобразуется в камере 7 в механическую энергию импульсного давления, носящего характер гидроудара, вследствие быстротечности электрического разряда. Формируемое электрическим разрядом импульсное давление распространяется по камере 7 разрядника и через обратный клапан 10 передается в надпоршневую камеру 3 контейнера. При этом каплевидная форма внутренней поверхности капсулы 6 способствует передаче механической энергии импульсного давления из камеры 7 в камеру 3 с наименьшими потерями, за счет чего повышается КПД генератора гидравлических импульсов и устройства в целом. После окончания разряда вокруг рабочих электродов 1 и 12 образуется зона разряжения. При этом обратный клапан 10 закрывается, а обратный клапан 8 открывается и в зону разряжения поступает скважинная жидкость через заборный канал 9 и обратный клапан 8. После возрастания давления в камере 7 до уровня давления в затрубном пространстве скважины обратный клапан 8 закрывается. При последующих разрядах между электродами 11 и 12 описанный процесс повторяется. After these adjustments are made, the generator 13 is turned on. In this case, the electric circuit of the discharge circuit 20 is periodically disconnected and connected by a breaker 26. When this circuit is disconnected, the capacitor bank 24 is charged through the rectifier 23 and the limiting resistance 22 to the operating voltage, and when it is connected, the high-voltage switch 27 is activated. and the electric energy stored in the capacitors 25 is supplied as a pulse of a high voltage current through the wiring 14 to the working electrodes 11 and 12 of the arrester. As a result, an electric discharge occurs between the electrodes 11 and 12, in which the electric energy supplied to the spark gap is converted into the mechanical energy of the pulse pressure, which has the character of a water hammer, due to the transience of the electric discharge. The pulse pressure generated by the electric discharge propagates through the spark gap chamber 7 and is transmitted through the check valve 10 to the over-piston chamber 3 of the container. In this case, the teardrop-shaped shape of the inner surface of the capsule 6 facilitates the transfer of mechanical energy of pulsed pressure from the chamber 7 to the chamber 3 with the least losses, thereby increasing the efficiency of the hydraulic pulse generator and the device as a whole. After the discharge is completed, a discharge zone is formed around the working electrodes 1 and 12. In this case, the check valve 10 closes, and the check valve 8 opens and the borehole fluid enters the discharge zone through the intake channel 9 and the check valve 8. After the pressure in the chamber 7 increases to the pressure level in the annulus of the well, the check valve 8 closes. In subsequent discharges between the electrodes 11 and 12, the described process is repeated.

Формируемые в надпоршневой камере 3 импульсы давления передаются через рабочий поршень 2 на тампонажный раствор, находящийся в полости 4. Под действием импульсного давления тампонажный раствор выбивает из отверстия 29 (фиг. 1) или из сужения 41 (фиг.3) заглушку 30, падающую на днище 33 (фиг.1) или на днище 39 (фиг.3), после чего совершает импульсное движение через сливные окна 32 (фиг. 1) или сливные патрубки 40 (фиг.3) в затрубное пространство скважины, заполняя трещины, поры и каверны горных пород в осложненном интервале. В процессе тампонирования интервалов малой мощности устройство находится в статическом положении (фиг.1), а в процессе тампонирования интервалов большой мощности его плавно перемещают вверх по стволу скважины (фиг. 3), перепус-кая жидкость из затрубного пространства 44 по внутреннему перепускному каналу 37 в пространство 45 под нижним торцом устройства, благодаря чему исключается поршневой эффект при подъеме устройства и связанные с ним негативные последствия (ослабление амплитуды и жесткости импульсов давления, воздействующих на тампонажный раствор в затрубном пространстве; "затяжки" тампонажного устройства и эжекция тампонажного раствора под тампонажное устройство, обуславливающая непроизводительные затраты тампонажных материалов, снижающие надежность и эффективность тампонирования). The pressure pulses formed in the over-piston chamber 3 are transmitted through the working piston 2 to the cement slurry located in the cavity 4. Under the influence of pulsed pressure, the cement slurry knocks the plug 30 from the opening 29 (Fig. 1) or from the restriction 41 (Fig. 3), falling onto the bottom 33 (Fig. 1) or on the bottom 39 (Fig. 3), after which it makes a pulsed movement through the drain windows 32 (Fig. 1) or the drain pipes 40 (Fig. 3) into the annulus of the well, filling cracks, pores and rock caverns in the complicated interval. In the process of plugging intervals of low power, the device is in a static position (Fig. 1), and in the process of plugging of intervals of high power, it is smoothly moved up the wellbore (Fig. 3), by-pass fluid from the annulus 44 along the internal bypass channel 37 into the space 45 under the lower end of the device, thereby eliminating the piston effect when lifting the device and the associated negative consequences (weakening of the amplitude and stiffness of pressure pulses affecting the grouting mortar in the annulus; “tightening” of the grouting device and ejection of the grouting under the grouting device, which causes unproductive costs of grouting materials, reducing the reliability and efficiency of plugging).

При необходимости регулировки параметров импульсного давления в надпоршневой камере 3 в процессе тампонирования указанная регулировка может выполняться без остановки процесса путем регулировки автотрансформатора 28 и числа оборотов привода прерывателя 26, а также путем включения и отключения части конденсаторов 25 в батарее 24. По окончании тампонирования выключают генератор 13 и устройство вначале плавно, а затем в обычном порядке поднимают из скважины. If it is necessary to adjust the parameters of the pulse pressure in the over-piston chamber 3 during plugging, this adjustment can be performed without stopping the process by adjusting the autotransformer 28 and the number of revolutions of the drive of the chopper 26, as well as by turning on and off some of the capacitors 25 in the battery 24. At the end of plugging, turn off the generator 13 and the device is first smoothly, and then in the usual manner lifted from the well.

Claims

1. TUMPING DEVICE, including a hollow body-container with grouting mixture and a piston placed in it, dividing the cavity of the container-body into a supra-piston and sub-piston chamber, and a hydraulic pulse generator hydraulically connected to the supra-piston chamber, characterized in that the hydraulic pulse generator is made in in the form of an electric spark gap, including a pulse current generator with charging and discharge circuits and a pipe with a working chamber attached to the upper part of the container body, while ubok comprises an upper check valve for communicating the processing chamber with the outside, the lower check valve - for communicating with the working chamber above the piston chamber and the electrodes are mounted opposite each other at the top of the processing chamber and electrically connected to the generator of pulsed current.

2. The device according to claim 1, characterized in that the working chamber has a teardrop shape with a spherical wall surface in the upper part and a conical wall surface in the lower part conjugated with it, tapering in the lower non-return valve.

3. The device according to claim 1, characterized in that the discharge circuit is located in the pipe above the working chamber.