RU2331756C2 - Cement plugging system - Google Patents
Cement plugging system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2331756C2 RU2331756C2 RU2006125379/03A RU2006125379A RU2331756C2 RU 2331756 C2 RU2331756 C2 RU 2331756C2 RU 2006125379/03 A RU2006125379/03 A RU 2006125379/03A RU 2006125379 A RU2006125379 A RU 2006125379A RU 2331756 C2 RU2331756 C2 RU 2331756C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- holes
- shoe
- annular gap
- annular
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта скважин и может быть использовано для установки цементных мостов.The invention relates to the field of drilling and overhaul of wells and can be used to install cement bridges.
Анализ уровня техники показал следующее:The analysis of the prior art showed the following:
известно устройство для установки цементного моста, состоящее из патрубка со сквозными радиальными цилиндрическими отверстиями (см. патент US № 5823213 от 06.08.96 г., опубл. 20.10.98 г. МПК6: Е21В 7/18). Внутри патрубок содержит установленный с возможностью осевого перемещения клапан.A device for installing a cement bridge is known, consisting of a nozzle with through radial cylindrical holes (see US patent No. 5823213 from 08/06/96, publ. 10/20/98 IPC 6 : EV 7/18). Inside the pipe contains a valve mounted with the possibility of axial movement.
Недостатком устройства является низкое качество установки цементного моста из-за формирования разрывной струи тампонажного раствора между наружной поверхностью устройства и стенками скважины, обусловленного расположением рядов сквозных радиальных цилиндрических отверстий на расстоянии друг от друга в двух ярусах. Разрывная струя не полностью очищает стенку скважины от фильтрационной корки в интервале установки цементного моста, каверны от шлама и забойных масс бурового раствора. При подъеме устройства не достигается одновременное воздействие струи по периметру скважины, из-за чего невозможно полное заполнение поглощающих каналов пласта. Загрязняющие частицы при движении устройства вверх проваливаются ниже разрывной струи тампонажного раствора, заполняя ствол скважины и тем самым формируя шламовую пробку. Разрывная струя не обеспечивает полное замещение бурового раствора на тампонажный раствор.The disadvantage of this device is the low quality of the cement bridge installation due to the formation of a bursting jet of cement slurry between the outer surface of the device and the well walls, due to the arrangement of rows of through radial cylindrical holes at a distance from each other in two tiers. The bursting jet does not completely clear the wall of the well of the filter cake in the interval of installation of the cement bridge, the cavity from the sludge and the bottomhole mass of the drilling fluid. When lifting the device, the simultaneous effect of the jet along the perimeter of the well is not achieved, because of which it is impossible to completely fill the absorbing channels of the formation. Contaminating particles when the device moves upward fall below the bursting jet of cement slurry, filling the wellbore and thereby forming a sludge plug. The bursting jet does not provide complete replacement of the drilling fluid with the grout.
В качестве прототипа выбрано устройство для установки цементного моста, описанное в способе установки цементного моста (см. патент RU № 2170334 от 24.08.1999, опубл. 10.07.2001 г. МПК7: Е 33/13). Устройство содержит патрубок со сквозными радиальными отверстиями в средней части, верхнюю втулку, жестко связанную с патрубком в верхней части, башмак, жестко связанный с нижней частью патрубка, имеющий внутреннее промывочное отверстие, коаксиальное патрубку, и коническую наружную поверхность в нижней части, вооруженную пикообразной лопастью, выполненный с посадочным седлом под бросовый шар, и нижнюю втулку, расположенную над башмаком с возможностью осевого перемещения вдоль патрубка. Нижняя поверхность верхней втулки и верхняя поверхность нижней втулки формируют кольцевую щель. Образующие кольцевой щели имеют форму боковой поверхности усеченного круглого прямого конуса, коаксиального патрубку, с вершиной ниже уровня кольцевой щели. Внутренние поверхности верхней и нижней втулок и ответная им наружная поверхность патрубка образуют кольцевую полость, гидравлически связанную с полостью патрубка через сквозные радиальные отверстия. Сквозные радиальные отверстия выполнены продольными. Между нижней втулкой и башмаком расположен резиновый демпфирующий элемент.As a prototype for the selected device setting cement plug described in the process setting cement bridge (see patent RU № 2170334 of 24.08.1999, published on 10.07.2001, the IPC 7:.. E 33/13). The device comprises a nozzle with through radial holes in the middle part, an upper sleeve rigidly connected to the nozzle in the upper part, a shoe rigidly connected to the lower part of the nozzle having an internal flushing hole, a coaxial nozzle, and a conical outer surface in the lower part, armed with a spiked blade made with a landing seat under the throw ball, and a lower sleeve located above the shoe with the possibility of axial movement along the nozzle. The lower surface of the upper sleeve and the upper surface of the lower sleeve form an annular gap. The generatrix of the annular gap has the shape of the lateral surface of a truncated round straight cone, a coaxial pipe, with an apex below the level of the annular gap. The inner surfaces of the upper and lower bushings and the outer surface of the nozzle corresponding to them form an annular cavity hydraulically connected to the cavity of the nozzle through the through radial holes. Through radial holes are made longitudinal. A rubber damping element is located between the lower sleeve and the shoe.
Недостатком устройства является низкое качество установки цементного моста из-за формирования разрывной струи тампонажного раствора между его наружной поверхностью и стенками скважины, обусловленного выполнением сквозных радиальных отверстий в средней части патрубка продольными и расположенными на уровне кольцевой щели устройства. Разрывная струя не позволяет полностью очистить стенку скважины от фильтрационной корки в интервале установки цементного моста, очистить каверны от шлама и забойных масс бурового раствора. При подъеме устройства не достигается одновременное воздействие струи по периметру скважины, из-за чего невозможно полное заполнение поглощающих каналов пласта. Загрязняющие частицы при движении устройства вверх проваливаются ниже разрывной струи тампонажного раствора, заполняя ствол скважины и тем самым формируя шламовую пробку. Недостатком также является ненадежность работы устройства при высоких рабочих давлениях, связанная с возможностью резинового демпфирующего элемента увеличивать раскрытость щели. Кроме того, недостатком устройства является наличие сплошной пикообразной лопасти, что приводит к делению струи бурового раствора в области начального участка на два потока, резкому ее затуханию, засорению внутреннего промывочного отверстия башмака и не обеспечивает надежность работы устройства.The disadvantage of this device is the low quality of the installation of a cement bridge due to the formation of a bursting jet of cement slurry between its outer surface and the walls of the well, due to the implementation of through radial holes in the middle of the pipe longitudinal and located at the level of the annular gap of the device. The bursting jet does not allow to completely clear the wall of the well of the filter cake in the interval of installation of the cement bridge, to clear the caverns of sludge and bottomhole masses of the drilling fluid. When lifting the device, the simultaneous effect of the jet along the perimeter of the well is not achieved, because of which it is impossible to completely fill the absorbing channels of the formation. Contaminating particles when the device moves upward fall below the bursting jet of cement slurry, filling the wellbore and thereby forming a sludge plug. The disadvantage is the unreliability of the device at high operating pressures, associated with the ability of the rubber damping element to increase the opening of the gap. In addition, the disadvantage of this device is the presence of a continuous peak-shaped blade, which leads to the division of the jet of drilling fluid in the initial section into two streams, its sharp attenuation, clogging of the internal washing hole of the shoe and does not ensure the reliability of the device.
Техническим результатом является следующее:The technical result is the following:
- повышение качества установки цементного моста за счет формирования непрерывной струи цементного раствора, достигаемого расположением нижнего ряда сквозных радиальных цилиндрических отверстий выше уровня кольцевой щели;- improving the quality of the installation of the cement bridge due to the formation of a continuous stream of cement mortar, achieved by the location of the lower row of through radial cylindrical holes above the level of the annular gap;
- повышение надежности работы устройства при высоких рабочих давлениях за счет сохранения раскрытости щели;- improving the reliability of the device at high operating pressures by maintaining the openness of the gap;
- повышение надежности работы устройства за счет предотвращения засорения внутреннего промывочного отверстия башмака, обусловленного наличием «Г»-образного выреза пикообразной лопасти.- improving the reliability of the device by preventing clogging of the internal washing holes of the shoe, due to the presence of a "G" -shaped notch of a spiked blade.
Технический результат достигается с помощью известного устройства, содержащего патрубок со сквозными радиальными отверстиями в средней части, верхнюю втулку, жестко связанную с патрубком в верхней части, башмак, жестко связанный с нижней частью патрубка, имеющий внутреннее промывочное отверстие, коаксиальное патрубку, и коническую наружную поверхность в нижней части, вооруженную пикообразной лопастью, выполненный с посадочным седлом под бросовый шар, и нижнюю втулку, расположенную над башмаком с возможностью осевого перемещения вдоль патрубка, а нижняя поверхность верхней втулки и верхняя поверхность нижней втулки формируют кольцевую щель, образующие которой имеют форму боковой поверхности усеченного круглого прямого конуса, коаксиального патрубку, с вершиной ниже уровня кольцевой щели, причем внутренние поверхности верхней и нижней втулок и ответная им наружная поверхность патрубка образуют кольцевую полость, гидравлически связанную с полостью патрубка через сквозные радиальные отверстия.The technical result is achieved using a known device comprising a pipe with through radial holes in the middle part, an upper sleeve rigidly connected to the pipe in the upper part, a shoe rigidly connected to the lower part of the pipe, having an internal flushing hole, a coaxial pipe, and a conical outer surface in the lower part, armed with a spiked blade, made with a landing seat under the throw ball, and a lower sleeve located above the shoe with the possibility of axial movement along pipe, and the lower surface of the upper sleeve and the upper surface of the lower sleeve form an annular gap, the generators of which are in the form of a side surface of a truncated round straight cone, a coaxial pipe, with an apex below the level of the annular gap, the inner surfaces of the upper and lower bushings and the outer surface of the pipe corresponding to them form an annular cavity hydraulically connected to the cavity of the pipe through the through radial holes.
Согласно изобретения патрубок дополнительно в нижней части имеет сквозные радиальные цилиндрические отверстия.According to the invention, the pipe further has through radial cylindrical holes in the lower part.
Сквозные радиальные отверстия средней части патрубка также выполнены цилиндрическими и расположены в шахматном порядке рядами, количество которых определяют по формулеThe through radial holes of the middle part of the nozzle are also cylindrical and staggered in rows, the number of which is determined by the formula
где n - количество рядов сквозных радиальных цилиндрических отверстий средней части патрубка;where n is the number of rows of through radial cylindrical holes of the middle part of the pipe;
δ - раскрытость кольцевой щели, м;δ - openness of the annular gap, m;
d - наружный диаметр кольцевой щели, м;d is the outer diameter of the annular gap, m;
n1 - количество сквозных радиальных цилиндрических отверстий в ряду, равное n1=2, 4, 6...;n 1 is the number of through radial cylindrical holes in a row equal to n 1 = 2, 4, 6 ...;
d1 - наружный диаметр патрубка в средней части, м;d 1 - the outer diameter of the pipe in the middle part, m;
М - крутящий момент, передаваемый от колонны труб к вооружению устройства, Нм;M is the torque transmitted from the pipe string to the armament of the device, Nm;
[τ] - допустимое напряжение при кручении, определяемое по справочным данным, Па;[τ] - permissible torsional stress, determined by reference data, Pa;
d2 - внутренний диаметр патрубка в средней части, м.d 2 - the inner diameter of the pipe in the middle part, m
Нижний край сквозных радиальных цилиндрических отверстий нижнего ряда расположен выше уровня кольцевой щели на высоту, выбранную из условияThe lower edge of the through radial cylindrical holes of the lower row is located above the level of the annular gap to a height selected from the condition
h≥d3-d1,h≥d 3 -d 1 ,
где h - высота расположения нижнего ряда сквозных радиальных цилиндрических отверстий относительно уровня кольцевой щели, м;where h is the height of the lower row of through radial cylindrical holes relative to the level of the annular gap, m;
d3 - внутренний диаметр верхней втулки, м.d 3 - the inner diameter of the upper sleeve, m
На наружной поверхности патрубка выше уровня верхнего ряда сквозных радиальных цилиндрических отверстий его средней части образован кольцевой упорный выступ.An annular thrust protrusion is formed on the outer surface of the nozzle above the level of the upper row of through radial cylindrical holes in its middle part.
На кольцевом упорном выступе расположен элемент, регулирующий раскрытость кольцевой щели.An element regulating the opening of the annular gap is located on the annular thrust protrusion.
Башмак в верхней части имеет внутреннюю проточку, в которой расположена зафиксированная штифтом относительно башмака нижняя часть нижней втулки, с образованием разгрузочной камеры при основании внутренней проточки, гидравлически связанной с полостью патрубка через сквозные радиальные цилиндрические отверстия в его нижней части.The shoe in the upper part has an internal groove in which the lower part of the lower sleeve fixed by a pin relative to the shoe is located, with the formation of a discharge chamber at the base of the internal groove hydraulically connected to the cavity of the pipe through the through radial cylindrical holes in its lower part.
Пикообразная лопасть имеет «Г»-образный вырез, разделяющий ее на две части при вершине сопряжения граней, сквозная продольная часть которого смещена относительно оси устройства в сторону набегающей грани одной части, а поперечная - представляет собой проточку, выполненную в противоположную сторону от смещения на задней грани другой части, при этом часть лопасти в месте выполнения поперечной части выреза в продольном сечении имеет форму трапеции.The peak-shaped blade has a “G” -shaped cut that divides it into two parts at the vertex of the mating faces, the through longitudinal part of which is offset relative to the axis of the device toward the oncoming face of one part, and the transverse one is a groove made in the opposite direction from the offset at the back face of the other part, while part of the blade at the place of the transverse part of the cutout in longitudinal section has the shape of a trapezoid.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизны.Thus, the claimed technical solution meets the criterion of novelty.
На фиг.1 представлено устройство для установки цементного моста, продольный разрез;Figure 1 shows a device for installing a cement bridge, a longitudinal section;
на фиг.2 - сечение А-А пикообразной лопасти башмака;figure 2 is a section aa of the peak-shaped blade of the shoe;
на фиг.3 - выносной элемент I с продлением образующих кольцевой щели на ось устройства.figure 3 - remote element I with the extension of the generatrix of the annular gap on the axis of the device.
Устройство для установки цементного моста содержит патрубок 1 со сквозными радиальными цилиндрическими отверстиями 2, 3 в средней и нижней части (фиг.1). Сквозные радиальные цилиндрические отверстия 2 в средней части патрубка 1 расположены в шахматном порядке рядами, количество которых определяют по формулеA device for installing a cement bridge contains a
где n - количество рядов сквозных радиальных цилиндрических отверстий средней части патрубка;where n is the number of rows of through radial cylindrical holes of the middle part of the pipe;
δ - раскрытость кольцевой щели, м;δ - openness of the annular gap, m;
d - наружный диаметр кольцевой щели, м;d is the outer diameter of the annular gap, m;
n1 - количество сквозных радиальных цилиндрических отверстий в ряду, равное n1=2, 4, 6...;n 1 is the number of through radial cylindrical holes in a row equal to n 1 = 2, 4, 6 ...;
d1 - наружный диаметр патрубка в средней части, м;d 1 - the outer diameter of the pipe in the middle part, m;
М - крутящий момент, передаваемый от колонны труб к вооружению устройства, Нм;M is the torque transmitted from the pipe string to the armament of the device, Nm;
[τ] - допустимое напряжение при кручении, определяемое по справочным данным, Па;[τ] - permissible torsional stress, determined by reference data, Pa;
d2 - внутренний диаметр патрубка в средней части, м.d 2 - the inner diameter of the pipe in the middle part, m
На наружной поверхности патрубка 1 выше уровня верхнего ряда сквозных радиальных цилиндрических отверстий 2 его средней части образован кольцевой упорный выступ 4.An annular thrust protrusion 4 is formed on the outer surface of the
Устройство содержит верхнюю втулку 5, жестко связанную с патрубком 1 в верхней части, и башмак 6, жестко связанный с нижней частью патрубка 1. Башмак 6 имеет внутреннее промывочное отверстие 7, коаксиальное патрубку 1, и коническую наружную поверхность в нижней части, вооруженную пикообразной лопастью 8. Башмак выполнен с посадочным седлом 9 под бросовый шар 10. В верхней части башмак 6 имеет внутреннюю проточку. Пикообразная лопасть 8 имеет Г-образный вырез, разделяющий ее на две части при вершине сопряжения граней. Сквозная продольная часть выреза смещена относительно оси устройства в сторону набегающей грани 11 одной части, а поперечная - представляет собой проточку, выполненную в противоположную сторону от смещения на задней грани 12 другой части. Часть лопасти в месте выполнения поперечной части выреза в продольном сечении имеет форму трапеции (фиг.2).The device comprises an
Устройство содержит нижнюю втулку 13, расположенную над башмаком 6 с возможностью осевого перемещения вдоль патрубка 1. Нижняя часть нижней втулки 13 зафиксирована штифтом 14 относительно башмака 6 и расположена во внутренней проточке последнего с образованием разгрузочной камеры А при основании внутренней проточки. Разгрузочная камера А гидравлически связана с полостью патрубка 1 через сквозные радиальные цилиндрические отверстия 3 в его нижней части.The device contains a
Нижняя поверхность верхней втулки 5 и верхняя поверхность нижней втулки 13 формируют кольцевую щель 15, образующие которой имеют форму боковой поверхности усеченного круглого прямого конуса, коаксиального патрубку 1 с вершиной ниже уровня кольцевой щели 15 (фиг.3).The lower surface of the
На кольцевом упорном выступе 4 расположен элемент 16, регулирующий раскрытость кольцевой щели 15.On the annular thrust protrusion 4 is an element 16 that controls the openness of the
Нижний край сквозных радиальных цилиндрических отверстий 2 нижнего ряда расположен выше уровня кольцевой щели 15 на высоту, выбранную из условияThe lower edge of the through radial
h≥d3-d1,h≥d 3 -d 1 ,
где h - высота расположения нижнего ряда сквозных радиальных цилиндрических отверстий относительно уровня кольцевой щели, м;where h is the height of the lower row of through radial cylindrical holes relative to the level of the annular gap, m;
d3 - внутренний диаметр верхней втулки, м.d 3 - the inner diameter of the upper sleeve, m
Внутренние поверхности верхней 5 и нижней 13 втулок и ответная им наружная поверхность патрубка 1 образуют кольцевую полость В, гидравлически связанную с полостью патрубка через сквозные радиальные цилиндрические отверстия 2 в средней части.The inner surfaces of the upper 5 and lower 13 bushings and the outer surface of the
Перед спуском устройства в скважину на кольцевом упорном выступе 4 устанавливают элемент 16, обеспечивающий раскрытость кольцевой щели 15, позволяющей пропуск через нее частиц цемента, остающихся в тампонажном растворе при затворении.Before the device is lowered into the well, an element 16 is installed on the annular thrust protrusion 4, which ensures the openness of the
Устройство коаксиально соединяют с низом колонны бурильных труб и спускают в скважину, заполненную буровым раствором до нижней грани интервала установки цементного моста. В процессе спуска через внутреннее промывочное отверстие 7 и кольцевую щель 15 происходит самозаполнение буровым раствором устройства и внутренней полости колонны бурильных труб. При наличии в стволе скважины не спрессованного шламового стакана выше нижней границы интервала установки цементного моста восстанавливают прямую циркуляцию бурового раствора. При этом буровой раствор закачивают в колонну бурильных труб, откуда он поступает в полость патрубка 1. Часть потока бурового раствора через сквозные радиальные цилиндрические отверстия 2, полость В и кольцевую щель 15 выходит в кольцевое пространство. Другая часть потока бурового раствора выходит на забой через внутреннее промывочное отверстие 7 в виде асимметричной струи и размывает шламовый стакан. Обогащенный шламом буровой раствор поднимается по кольцевому пространству на дневную поверхность, смешиваясь с частью потока, выходящего из кольцевой щели 15.The device is coaxially connected to the bottom of the drill pipe string and lowered into a well filled with drilling fluid to the lower edge of the cement bridge installation interval. In the process of descent through the internal flushing hole 7 and the
«Г»-образный вырез пикообразной лопасти 8 уменьшает возмущения в начальном участке струи, тем самым сохраняя ее гидравлическую энергию, расходуемую на размыв шламового стакана. Этому способствует сквозная продольная часть выреза, не перекрывающая живое сечение струи. Поперечная часть выреза, выполненная в виде проточки, обеспечивает плавное деление струи. При этом часть лопасти в месте выполнения поперечной части выреза имеет форму трапеции, одна боковая сторона которой является лезвием части пикообразной лопасти и служит для механического разрушения шламового стакана в скважине, а другая боковая сторона ориентирована под острым углом к направлению струи, что обеспечивает плавное набегание последней на лопасть."G" -shaped peak of the blade-shaped blade 8 reduces disturbances in the initial section of the jet, thereby preserving its hydraulic energy spent on the erosion of the slurry beaker. This is facilitated by the through longitudinal part of the cutout, not overlapping the live section of the jet. The transverse part of the cutout, made in the form of a groove, provides a smooth division of the jet. At the same time, the part of the blade at the place where the transverse part of the cutout is made has the shape of a trapezoid, one side of which is the blade of the part of the peak-shaped blade and serves for mechanical destruction of the cuttings in the well, and the other side is oriented at an acute angle to the direction of the jet, which ensures a smooth run-in on the blade.
По мере размыва шламового стакана устройство допускают на колонне бурильных труб к нижней границе интервала установки цементного моста.With the erosion of the cuttings, the device is allowed on the drill pipe string to the lower boundary of the cement bridge installation interval.
При наличии в стволе скважины спрессованного шламового стакана выше нижней границы интервала установки цементного моста, не размываемого асимметричной струей, прямую циркуляцию бурового раствора ведут с одновременным вращением бурильной колонны и созданием осевой нагрузки на забой через пикообразную лопасть 8. При этом крутящий момент, необходимый для разрушения шламового осадка пикообразной лопастью 8, предается к ней от колонны бурильных труб через патрубок 1 и жестко связанный с его нижней частью башмак 6. Прочность патрубка 1 со сквозными радиальными цилиндрическими отверстиями 2 в средней части обеспечивает передачу крутящего момента, необходимого для разрушения шламового стакана.In the presence of a compressed slurry nozzle in the wellbore above the lower boundary of the cement bridge installation interval that is not washed out by an asymmetric stream, direct drilling fluid circulation is carried out with simultaneous rotation of the drill string and axial load on the bottom through a spike blade 8. Moreover, the torque required for fracture sludge sludge with a spiked blade 8, is transferred to it from the drill pipe string through the
При достижении нижней границы интервала установки цементного моста прямую циркуляцию бурового раствора останавливают. В колонну бурильных труб опускают бросовый шар 10. Бросовый шар 10 опускается под действием собственного веса на посадочное седло 9 башмака 6, перекрывая тем самым внутреннее промывочное отверстие 7.When the lower limit of the cement bridge installation interval is reached, the direct circulation of the drilling fluid is stopped. A throw ball 10 is lowered into the drill pipe string. The throw ball 10 is lowered under its own weight onto the seat saddle 9 of the shoe 6, thereby blocking the internal flushing hole 7.
В колонну бурильных труб закачивают порцию тампонажного раствора, объем которой обеспечивает заполнение ствола скважины в интервале установки цементного моста с учетом запаса на смешение с буровым раствором и заполнение поглощающих каналов пласта. Порцию тампонажного раствора продавливают к устройству закачкой в колонну бурильных труб бурового раствора с расчетной подачей. При этом весь поток поступает в полость патрубка 1 и через сквозные радиальные цилиндрические отверстия 2 в полость В и далее через кольцевую щель 15 в кольцевое пространство скважины.A portion of the cement slurry is pumped into the drill pipe string, the volume of which ensures filling of the wellbore in the interval of installation of the cement bridge, taking into account the reserve for mixing with the drilling fluid and filling the absorption channels of the formation. A portion of the cement slurry is pushed to the device by pumping mud into the drill pipe string with a calculated feed. In this case, the entire flow enters the cavity of the
Кольцевая щель 15 формирует неразрывную струю в направлении от оси устройства между наружной поверхностью устройства и стенкой скважины.The
Формирование неразрывного потока жидкости в полости В на уровне входа в кольцевую щель 15 обеспечивается за счет шахматного расположения сквозных радиальных цилиндрических отверстий 2 и расположения их нижнего ряда выше уровня кольцевой щели 15 на высоту, превышающую или равную разнице внутреннего диаметра верхней втулки и наружного диаметра патрубка в средней части. Это позволяет предотвратить образование локальных завихрений при движении жидкости по направлению к входу в кольцевую щель 15 параллельно оси устройства и ликвидировать концевые эффекты при движении потока по полости В. При этом происходит качественное очищение стенок скважины от фильтрационной корки в интервале установки цементного моста, очистка каверн от шлама и застойных масс бурового раствора, т.к. воздействие струи оказывается одновременно по всему периметру.The formation of an inextricable fluid flow in the cavity B at the level of entry into the
Образующие кольцевой щели 15 задают направление начального участка неразрывной струи из устройства в сторону верхней границы интервала установки цементного моста.The generatrix of the
Уменьшить давление на дно полости В (нижняя втулка 13) позволяет наличие разгрузочной камеры А, в которую передается давление из полости В через сквозные радиальные цилиндрические отверстия 2, полость патрубка 1 и сквозные радиальные цилиндрические отверстия 3.The pressure on the bottom of the cavity B (lower sleeve 13) can be reduced by the presence of a discharge chamber A, into which pressure is transmitted from the cavity B through the through radial
При подходе тампонажного раствора к кольцевой щели 15 без прекращения его продавливания устройство поднимают к верхней границе интервала установки цементного моста за счет извлечения из скважины колонны бурильных труб. По окончании продавливания устройство должно находиться на уровне верхней границы интервала установки цементного моста. Продолжают закачивание бурового раствора в колонну бурильных труб с целью вымывания излишков тампонажного раствора из скважины. После этого устройство приподнимают, а скважину оставляют на период ожидания затвердевания тампонажного раствора.When the cement slurry approaches the
В случае засорения кольцевой щели 15 при непрекращающемся нагнетании жидкости в бурильную колонну давление в полости В резко возрастает. Сила давления, действующая на дно полости В, приводит к срезу штифта 14. В результате этого нижняя втулка 13 перемещается в сторону башмака 6 вдоль патрубка 1. При этом раскрытость кольцевой щели 15 между верхней 5 и нижней 13 втулками увеличивается и засоряющие вещества вымываются в кольцевое пространство. Тем самым избегается аварийная ситуация в виде затвердевания тампонажного раствора в полости бурильной колонны и устройства.In the case of clogging of the
Анализ изобретательского уровня показал следующее:An analysis of the inventive step showed the following:
известно устройство, в котором подвижная втулка, образующая с корпусом полость, гидравлически связанную через радиальные отверстия с проходным каналом корпуса, перемещается под действием перепада давления (см. а.с. SU № 470589 от 04.01.74 г. E21В 37/02, опубл. 15.05.75 г. ОБ № 18).A device is known in which a movable sleeve, forming a cavity hydraulically connected through radial holes with a passage channel of the housing, moves under the influence of a differential pressure (see AS SU No. 470589 of 04.01.74, E21B 37/02, publ. . 05.15.75, OB № 18).
Из общедоступных источников патентной и научно-технической литературы нам не известны технические решения, имеющие в своей основе признаки, совпадающие со всеми отличительными признаками заявляемого технического решения. Таким образом, последнее не следует явным образом из проанализированного уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень.From publicly available sources of patent and scientific and technical literature, we are not aware of technical solutions that are based on features that coincide with all the distinguishing features of the claimed technical solution. Thus, the latter does not follow explicitly from the analyzed prior art, i.e. has an inventive step.
Возможность осуществления предлагаемого технического решения поясняется следующим примером.The possibility of implementing the proposed technical solution is illustrated by the following example.
Устройство было испытано в процессе борьбы с поглощением бурового раствора при бурении скважины. Ствол скважины до глубины 229 м обсажен кондуктором диаметром 0,3239 м (с толщиной стенки 0,012 м). В процессе проводки скважины долотом диаметром 0,2953 м в интервале 236-236,5 м при резком увеличении механической скорости бурения произошло интенсивное поглощение бурового раствора плотностью 1150 кг/м3.The device was tested in the process of combating the absorption of drilling fluid while drilling a well. The wellbore is cased to a depth of 229 m by a conductor with a diameter of 0.3239 m (with a wall thickness of 0.012 m). In the process of drilling a well with a bit with a diameter of 0.2953 m in the interval 236-236.5 m with a sharp increase in the mechanical drilling speed, intensive absorption of the drilling fluid with a density of 1150 kg / m 3 occurred.
Для ликвидации поглощения в скважине устанавливают цементный мост в интервале 240 м (забой скважины, соответствующий нижней границе интервала установки цементного моста) - 229 м (верхняя граница интервала установки цементного моста соответствует глубине спуска кондуктора).To eliminate the absorption in the well, a cement bridge is installed in the interval of 240 m (the bottom of the well corresponding to the lower boundary of the interval of installing the cement bridge) is 229 m (the upper limit of the interval of installing the cement bridge corresponds to the depth of the conductor lowering).
Перед спуском в скважину устройства на кольцевом упорном выступе 4 устанавливают элемент 16, обеспечивающий раскрытость кольцевой щели 15 δ=0,008 м, что позволяет пропуск через нее частиц цемента диаметром до 
На глубине 238 м был встречен шламовый стакан высотой 2 м, образовавшийся при бурении из-за начавшегося поглощения. Для размыва шламового стакана к колонне бурильных труб присоединяют ведущую трубу с вертлюгом и восстанавливают прямую циркуляцию бурового раствора с расходом 0,031 м3/с. При этом буровой раствор насосом У8-6МА2 нагнетают в колонну бурильных труб, из которых он поступает в патрубок 1 устройства. Здесь часть потока через внутреннее промывочное отверстие 7 башмака 6 разбивает шламовый стакан и поднимается по кольцевому пространству.At a depth of 238 m, a slurry cup 2 m high was encountered, which was formed during drilling due to the onset of absorption. For erosion of the cuttings, a lead pipe with a swivel is attached to the drill pipe string and the direct circulation of the drilling fluid is restored with a flow rate of 0.031 m 3 / s. In this case, the drilling fluid pump U8-6MA2 pumped into the drill string, from which it enters the
Другая часть потока через сквозное радиальное цилиндрическое отверстие 2 в средней части патрубка 1, кольцевую полость В и кольцевую щель 15 выходит в кольцевое пространство и соединяется с первой частью, поднимающейся с забоя. Далее весь поток бурового раствора поднимается по кольцевому пространству на дневную поверхность.Another part of the flow through the through radial
Для более эффективного разрушения шламового стакана устройство через колонну бурильных труб вращают механическим ротором Р-460 со скоростью N=15 мин-1, создавая при этом осевую нагрузку G=39,2 кН на пикообразную лопасть 8 башмака 6. При этом крутящий момент, передаваемый от колонны труб к вооружению устройства, составлял (Федоров B.C. Практические расчеты в бурении. - М.: Недра, 1966):For more efficient destruction of the cuttings, the device is rotated through the drill pipe with a P-460 mechanical rotor with a speed of N = 15 min -1 , creating an axial load of G = 39.2 kN on the peak-shaped blade 8 of shoe 6. In this case, the torque transmitted from the pipe string to the armament of the device, was (Fedorov BC Practical calculations in drilling. - M .: Nedra, 1966):
При достижении глубины 240 м - нижней границы интервала установки цементного моста, вращение колонны бурильных труб останавливают, скважину промывают до прекращения выноса шлама, после чего циркуляцию бурового раствора прекращают.Upon reaching a depth of 240 m, the lower boundary of the cement bridge installation interval, the rotation of the drill pipe string is stopped, the well is washed until the cuttings are discharged, and then the circulation of the drilling fluid is stopped.
В колонну бурильных труб опускают бросовой шар 10 диаметром 0,065 м. Бросовой шар 10 под действием собственного веса опускается в посадочное седло 9 башмака 6 устройства и перекрывает тем самым внутреннее промывочное отверстие 7 в нем.A throw ball 10 with a diameter of 0.065 m is lowered into the drill string. The throw ball 10 is lowered into the landing seat 9 of the shoe 6 of the device under its own weight and thereby closes the internal flushing hole 7 in it.
В колонну бурильных труб закачивают порцию тампонажного раствора в объеме 1,0 м3, плотностью 1800 кг/м3, растекаемостью по концу по конусу АзНИИ 0,018-0,020 м, приготовленного из портландцемента тампонажного ПЦТ I - СС-50. Продавливают тампонажный раствор по колонне бурильных труб к устройству закачкой 1,2 м3 бурового раствора с расходом 0,031 м3/с. При этом буровой раствор, а затем тампонажный раствор всем потоком поступает в полость патрубка 1 устройства, откуда через сквозные радиальные цилиндрические отверстия 2 в средней части патрубка диаметром 0,02 м поступают в кольцевую полость B. Количество рядов сквозных радиальных цилиндрических отверстий 2 определяют по формуле:A portion of the cement slurry is pumped into the drill pipe string in a volume of 1.0 m 3 , density 1800 kg / m 3 , spreadability at the end along the cone of AzNII 0.018-0.020 m, prepared from Portland cement cement PTC I - SS-50. The cement slurry is pushed along the drill pipe string to the device by injecting 1.2 m 3 of drilling fluid with a flow rate of 0.031 m 3 / s. In this case, the drilling fluid, and then the cement slurry, enters the cavity of the
Количество сквозных радиальных цилиндрических отверстий 2 в ряду (n=6) принято с учетом диаметральных размеров патрубка 1 устройства и самих отверстий. А величина допустимого напряжения на кручение определена по справочным данным для стали Сталь 40, из которой изготовлен патрубок; 
При этом нижний край сквозных радиальных цилиндрических отверстий нижнего ряда 2 расположен выше уровня кольцевой щели 15 устройства на высоту:The lower edge of the through radial cylindrical holes of the
Н=0,18-0,125-0,055 м,H = 0.18-0.125-0.055 m,
что обеспечивает ликвидацию концевых эффектов потока в полости В на уровне входа в кольцевую щель 15 устройства.which eliminates the end effects of the flow in the cavity In at the level of entry into the
Из полости В весь поток жидкости напорно истекает в кольцевое пространство скважины через кольцевую щель 15, образованную нижней поверхностью верхней втулки 5 и верхней поверхностью нижней втулки 13. При этом образующие кольцевой щели 15 имеют форму боковой поверхности усеченного круглого прямого конуса, коаксиального патрубку 1, с вершиной ниже уровня кольцевой щели 15 и углом при вершине конуса 160°. За счет этого из кольцевой щели 15 устройства выходит неразрывная струя тампонажного раствора в направлении от оси устройства между его наружной поверхностью и стенкой скважины. Причем начальный участок неразрывной струи тампонажного раствора из устройства направлен под углом 80° в сторону верхней границе интервала установки цементного моста относительно оси устройства.From the cavity B, the entire fluid flow flows out pressure into the annular space of the borehole through the
С началом выхода тампонажного раствора из кольцевой щели 15 устройство поднимают на колонне бурильных труб с расчетной скоростью 0,45 м/с к верхней границе интервала установки цементного моста 229 м, не прекращая продавливания в объеме 1,2 м3. В ходе подъема струя тампонажного раствора одновременно по периметру ствола скважины заполняет поглощающие каналы пласта. При достижении верхней границы интервала установки цементного моста подъем устройства прекращают и продолжают промывку скважины для вымывания излишков тампонажного раствора, прокачивая буровой раствор в объеме 1,3 м3. После этого устройство поднимают, а скважину оставляют на ожидание затвердения тампонажного раствора.With the beginning of the grouting mortar exit from the
По окончании срока ОЗЦ в скважину на колонне бурильных труб спустили долото диаметром 0,2953 м, которым обнаружили кровлю цементного моста на глубине 229 м, что свидетельствует о качестве установки цементного моста. После разбуривания цементного моста поглощение бурового раствора не наблюдалось.At the end of the test period, a bit with a diameter of 0.2953 m was lowered into the well on the drill pipe string, which revealed the roof of the cement bridge at a depth of 229 m, which indicates the quality of the cement bridge installation. After drilling the cement bridge, no absorption of the drilling fluid was observed.
Таким образом, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию промышленная применимость.Thus, we can conclude that the proposed technical solution meets the criterion of industrial applicability.
Предлагаемое изобретение соответствует условию патентоспособности, так как является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.The present invention meets the condition of patentability, as it is new, has an inventive step and is industrially applicable.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006125379/03A RU2331756C2 (en) | 2006-07-14 | 2006-07-14 | Cement plugging system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006125379/03A RU2331756C2 (en) | 2006-07-14 | 2006-07-14 | Cement plugging system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006125379A RU2006125379A (en) | 2008-01-20 |
| RU2331756C2 true RU2331756C2 (en) | 2008-08-20 |
Family
ID=39108457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006125379/03A RU2331756C2 (en) | 2006-07-14 | 2006-07-14 | Cement plugging system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2331756C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2513788C1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-04-20 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (ОАО "СевКавНИПИгаз") | Universal device for drilling, cleaning of cavern and installing of cement plug |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112341065B (en) * | 2020-12-01 | 2021-12-24 | 中国石油大学(北京) | Non-cementing leaking stoppage cement slurry and preparation method thereof |
-
2006
- 2006-07-14 RU RU2006125379/03A patent/RU2331756C2/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2513788C1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-04-20 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (ОАО "СевКавНИПИгаз") | Universal device for drilling, cleaning of cavern and installing of cement plug |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006125379A (en) | 2008-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110374497A (en) | A kind of drilling equipment and its boring method in fire damp hole | |
| CN104929552A (en) | Torque Anchor, System for Pumping and Rotation Prevention, and Pumping Installation Equipped with Such a Torque Anchor | |
| RU2715003C1 (en) | Method of cleaning well from sand plug and jet gun nozzle for its implementation | |
| RU2331756C2 (en) | Cement plugging system | |
| WO2010063406A1 (en) | Apparatus and method for deploying cementing plugs | |
| CN106285606B (en) | A kind of double cluster hydraulic jetting fracturing tubing strings of rotatable nozzle-type and fracturing process | |
| RU2513788C1 (en) | Universal device for drilling, cleaning of cavern and installing of cement plug | |
| CN106869967B (en) | The routed husky remote jet of driving face gushing water disturbs grouting method | |
| CN112177561B (en) | Bridge plug feeder, cementing plug pipe column and cementing plug process | |
| RU2717167C1 (en) | Well bottomhole washing method | |
| RU2379472C1 (en) | Method of well's horizontal borehole part repair insulation works | |
| RU2471958C1 (en) | Jet cleaning device for well shaft | |
| RU2719881C1 (en) | Method for installation of shaped shutter in well and device for its implementation | |
| RU2740505C1 (en) | Acid treatment method of open horizontal shaft of wells | |
| RU2183724C2 (en) | Method of recovery of bottom-hole formation zone of gas well | |
| RU2571966C1 (en) | Method for recovery of permeability for open horizontal borehole | |
| RU2705671C1 (en) | Method for installation of shaped shutter in well and device for its implementation | |
| RU2514040C1 (en) | Method of fitting well filter in horizontal well | |
| EA008083B1 (en) | Method of reducing sand production from a wellbore | |
| CN112031704A (en) | Explosion nesting and leakage stopping method for karst cave leakage well section | |
| RU2235191C1 (en) | Plugging device | |
| RU2009311C1 (en) | Method for plugging-up wells | |
| EA031825B1 (en) | Method for isolation of a formation fluid loss zone in a well, and device for implementing the same | |
| RU2571475C1 (en) | Jetting rope scraper | |
| RU2810362C1 (en) | Casing bottom device |