SU659726A1

SU659726A1 - Magnetizing device for plugging boreholes

Info

Publication number: SU659726A1
Application number: SU741994416A
Authority: SU
Inventors: Станислав Серафимович Субботин; Владимир Петрович Белов
Original assignee: Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбышева
Priority date: 1974-02-12
Filing date: 1974-02-12
Publication date: 1979-04-30

Description

1one

Изобретение относитс к бурению скважин и может найти применение в област х техники, св занных с проводкой скважин в услови х полной потери циркул ции промывочной жидкости в пластах, имеющих большие треш,ины, пустоты, каверны.The invention relates to the drilling of wells and can be used in the fields of engineering associated with the drilling of wells under conditions of complete loss of circulation of drilling fluid in formations having large trash, wells, cavities, and cavities.

Дл восстановлени циркул ции в таких случа х требуетс закачивать в скважину большие объемы закупоривающих материалов , что не всегда дает положительный эффект . Увеличению эффективности цементировани подобных зон поглощени способствуют приспособлени , удерживающие цементный раствор в зоне потери циркул ции до его затвердевани - перекрывающие устройства 1.In such cases, in order to restore circulation, it is required to pump large volumes of plugging materials into the well, which does not always have a positive effect. The fixing devices that hold the cement slurry in the zone of loss of circulation before it hardens — the overlapping devices 1 — contribute to an increase in the efficiency of cementing such absorption zones.

Устройства имеют характерные преимущества: длина приспособлени выбираетс в зависимости от мощности зоны поглощени , устанавливать их можно на любом участке ствола, значительно сокращаютс объемы цементного раствора, необходимые дл цементировани , колебани в размере ствола скважины не вли ют на успех работы приспособлени , в случае необходимости все части устройства легко разбуриваютс . В то же врем известные перекрывающие устройства, предотвращающие распространение вглубь поглощающего пласта тампонирующей смеси, не позвол ют проводить изол ционные работы при больших значени х статического уровн дл зон поглощени , залегающих на значительных глубинах. Это определ етс тем, что сетчатый элемент устройства выдерживает избыточное давление не более 32 кг/см.The devices have specific advantages: the length of the device is selected depending on the power of the absorption zone, they can be installed on any part of the barrel, the amount of cement mortar required for cementing is significantly reduced, fluctuations in the size of the borehole do not affect the success of the device, if necessary parts of the device are easily drilled. At the same time, the known overlapping devices, which prevent the plugging mixture from spreading deep into the absorbing layer, do not allow for isolation work at large values of the static level for the absorption zones occurring at considerable depths. This is determined by the fact that the mesh element of the device withstands an overpressure of no more than 32 kg / cm.

Известно также магнитное устройство дл удержани ферромагнитного тампонажного материала в зоне поглощени , выполненное в виде электромагнитной катушки из легкоразбуриваемого материала, съемной с бурильных труб, с полюсами, расположенными на оси, перпендикул рной оси . После спуска катушки в зону поглощени производитс закачка ферромагнитного цемента. В момент истечени цемента из катушки в затрубное пространство в катушку с поверхности подаетс посто нный ток. Регулированием силы тока можно добитьс удержани тампонажного материала при различных статических уровн х промывочной жидкости в скважине.It is also known to use a magnetic device for holding a ferromagnetic tampon material in the absorption zone, made in the form of an electromagnetic coil of easily drilled material, removable from drill pipes, with poles located on an axis, perpendicular to the axis. After the coil is lowered into the absorption zone, ferromagnetic cement is injected. At the moment cement flows from the coil into the annulus, a constant current is applied from the surface to the coil. By adjusting the current strength, it is possible to achieve retention of the cement material at various static levels of drilling fluid in the well.

Недостатком данного устройства вл етс то, что оно удерживает цементный раствор в радиусе, равном примерно радиусу скважины. Это означает, что при дальнейшем бурении дл сохранени цементного кольца достаточной толщины необходимо уменьшать диаметр скважины, что делаетс , как известно, только в исключительных случа х. Из известных устройств наиболее близким вл етс намагничивающее устройство дл тампонировани скважин, состо щее из посто нных кольцевых магнитов, образующих замкнутую поверхность 3. Такие установки не сложны в изготовлении , монтаже и эксплуатации. Однако в данном устройстве нельз изменить поперечные размеры, так как оно выполнено жестким, вследствие чего с помощью этого устройства нельз сохранить номинальный диаметр скважины после тампонировани ферромагнитным цементом. Целью изобретени вл етс обеспечение возможности изменени поперечных размеров устройства дл сохранени номинального диаметра скважины при бурении скважины после тампонировани . Это достигаетс тем, что намагничивающее устройство дл тампонировани скважин , состо щее из посто нных магнитов, выполнено в виде оболочки, образованной соединенными между собой посредством пластин металлических сердечников, на которые нанизаны кольцевые посто нные магниты. После помещени устройства в искусственно расширенный или естественно кавернозный участок ствола скважины и нагнетани в него ферромагнитного цемента оно раздуваетс и создает цементный стакан большего диаметра, чем нормальный диаметр скважины, имеющий хорошее сцепление с породой. Складна оболочка после затвердевани цемента выполн ет роль металлического каркаса и повышает прочность цементного камн . На фиг. 1 показано устройство до среза шпилек; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство после среза шпилек; на фиг. 4 - устройство в момент окончани продавки; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4. Намагничивающее устройство дл тампонировани скважин включает в себ защитный корпус 1, внутри которого размещены складна магнитна оболочка 2 в свернутом виде, верхний 3 и нижний 4 уплотнительные элементы, перфорированна труба 5, верхн часть которой оканчиваетс поршнем 6, а нижн - предохранительным башмаком 7. Складную магнитную оболочку 2 составл ют гирл нды 8 кольцевых посто нных магнитов 9, нанизанные на металлические сердечники 10, оси которых расположены на замкнутой цилиндрической поверхности, причем сердечники соседних гирл нд 8 соединены шарнирными ст жками 11. Соседние кольцевые магниты 9 в гнрл нде 8 обращены друг к другу разноименными полюсами. Наружный диаметр складной оболочки 2 в расправленном состо нии выбираетс в пределах 1,1-2,5 от номинального диаметра скважины. Кра магнитной оболочки 2 присоединены при помощи уплотнительных элементов 3 и 4 к перфорированной трубке 5 так, что отверсти последней расположены между элементами 3 и 4. Уплотнительные элементы 3 и 4 выполн ютс из резины, брезента и т. п. С внутренней поверхностью защитного корпуса 1 контактирует поршень 6, к которому подвешены гирл нды 8 с сердечниками 10. Грузовыми выполнены только сердечники выпуклых частей свернутой оболочки 2, например 12-19. Предохранительный башмак 7 снабжен промывочными отверсти ми 20. Над центральным промывочным отверстием размещен посто нный кольцевой магнит 21. Башмак 7 при помощи шпилек 22 крепитс к защитному корпусу 1. На наружной поверхности оболочки 2 имеетс слой 23 ферромагнитного тампонажного материала, который удерживаетс на ней силами магнитного прит жени . Поршень 6, перфорированна труба 5 и башмак 7 изготовлены из легко разбуриваемого материала. Устройство работает следующим образом . В месте зстановки устройства скважина должна иметь диаметр в пределах 1,1-2,5 от номинального диаметра. Устройство на бурильных трубах опускаетс в скважину, устанавливаетс на 0,5-0,8 м от забо напротив зоны поглощени и промываетс . Затем производитс закачка пачки ферромагнитного цементного раствора и промывочной жидкости. Передн порци ферромагнитного цементного раствора, достигнув посто нного магнита 21, закупоривает промывочные отверсти 20 в башмаке 7 за счет сил магнитного прит жени , вследствие чего повышаетс давление во внутритрубном пространстве бурильной колонны и срезаютс шпильки 22. Инструмент медленно приподнимаетс от забо на длину магнитной оболочки 2. Низ инструмента, включающий поршень 6, перфорированную трубу 5, верхний 3 и нижний 4 уплотнительные элементы, башмак 7 с магнитом 21, магнитную оболочку 2 под действием собственной т жести и давлени опускаетс на забой (0,5-0,7 м, а защитный корпус 1, присоединенный к бурильным трубам, поднимаетс . Подъем производ т с одновременной подкачкой в бурильные трубы промывочной жидкости. Ферромагнитный цемент через отверсти в перфорированной трубе 5 поступает внутрь оболочки 2. За счет повышенного давлени во внутритрубном пространстве магнитна оболочка 2 расправл етс и прижимаетс к стенкам скважины на расширенном ее участке (фиг. 4 и 5). Расправлению магнитной оболочки 2 спо5The disadvantage of this device is that it keeps the cement slurry in a radius of approximately the radius of the well. This means that during further drilling, in order to maintain a cement ring of sufficient thickness, it is necessary to reduce the diameter of the well, which is done, as is known, only in exceptional cases. Of the known devices, a magnetizing device for plugging wells, consisting of permanent ring magnets forming a closed surface 3, is the closest. Such installations are not difficult to manufacture, install and operate. However, it is not possible to change the transverse dimensions in this device, since it is made rigid, as a result of which it is impossible to maintain the nominal diameter of the well with this device after plugging with ferromagnetic cement. The aim of the invention is to provide the possibility of changing the transverse dimensions of the device to maintain the nominal diameter of the well when drilling a well after plugging. This is achieved by the fact that the magnetizer for plugging wells, consisting of permanent magnets, is made in the form of a shell formed interconnected by means of plates of metal cores, on which ring permanent magnets are strung. After placing the device in an artificially expanded or naturally cavernous area of the wellbore and injecting ferromagnetic cement into it, it swells and creates a cement bowl of a larger diameter than the normal diameter of the well, which has good adhesion to the rock. The collapsible shell after the cement hardens acts as a metal frame and increases the strength of the cement stone. FIG. 1 shows the device to cut the studs; in fig. 2 is a section A-A in FIG. one; in fig. 3 - the device after cutting the studs; in fig. 4 — device at the time of completion of the push; in fig. 5 is a section BB in FIG. 4. The magnetizer for plugging wells includes a protective housing 1, inside of which a folding magnetic shell 2 is placed in a collapsed form, the upper 3 and lower 4 sealing elements, a perforated pipe 5, the upper part of which ends with a piston 6, and the lower one with a safety shoe 7 The foldable magnetic shell 2 is made up of 8 cores of annular permanent magnets 9, strung on metal cores 10, the axes of which are located on a closed cylindrical surface, the cores of which are adjacent Arm lp 8 are connected by hinge 11. The tie rods adjacent ring magnets 9 gnrl NCU 8 face each other with opposite poles. The outer diameter of the folding shell 2 in the expanded state is selected in the range of 1.1-2.5 of the nominal diameter of the well. The edges of the magnetic shell 2 are attached by means of sealing elements 3 and 4 to the perforated tube 5 so that the holes of the latter are located between elements 3 and 4. Sealing elements 3 and 4 are made of rubber, tarpaulin, etc. With the inner surface of the protective housing 1 the piston 6 is in contact, to which the beads are suspended 8 with the cores 10. Only the cores of the convex parts of the rolled sheath 2, for example 12-19, are made of cargo. The safety shoe 7 is provided with flushing holes 20. A permanent ring magnet 21 is placed above the central washing hole. The shoe 7 is fastened to the protective housing 1 by means of studs 22. On the outer surface of the shell 2 there is a layer 23 of ferromagnetic cement material that is held on it by magnetic attraction The piston 6, the perforated pipe 5 and the shoe 7 are made of easily drillable material. The device works as follows. At the place of installation of the device, the well should have a diameter in the range of 1.1-2.5 from the nominal diameter. The device on the drill pipe is lowered into the well, installed 0.5-0.8 m from the bottom opposite the absorption zone and washed. Then, a bundle of ferromagnetic cement slurry and washing liquid is injected. The front portion of the ferromagnetic cement slurry, having reached permanent magnet 21, clogs the wash holes 20 in the shoe 7 due to magnetic forces, as a result of which the pressure in the inner tube space of the drill string rises and the studs 22 are cut off from the length of the magnetic shell 2 . Bottom of tool, including piston 6, perforated pipe 5, upper 3 and lower 4 sealing elements, shoe 7 with magnet 21, magnetic shell 2 under the action of its own weight pressure is lowered to the bottom (0.5-0.7 m, and the protective housing 1 connected to the drill pipe rises. The lifting is performed while simultaneously pumping the drilling fluid into the drill pipe. The ferromagnetic cement enters the shell 2 through the holes in the perforated pipe 5 Due to the increased pressure in the in-tube space, the magnetic sheath 2 expands and presses against the walls of the well in the expanded portion thereof (Fig. 4 and 5). Spreading magnetic sheath 2 spo5

собствует гибка подвеска гирл нд 8 на стальных сердечниках 12-19 к поршню б, а также то, что верхний 3 и нижний 4 уплотнительные элементы выполнены из брезента или эластичного материала. Слой 23 ферромагнитного цемента, покрывающий наружную поверхность магнитной оболочки 2, создает контакт со стенками скважины . Магнитна оболочка 2 обладает способностью удерживать ферромагнитный цемент и держать определенное давление за счет сил магнитного прит жени . По окончании продавки бурильные трубы поднимаютс на поверхность. По окончании ОЗП зацементированную зону разбуривают долотом номинального диаметра. Магнитна оболочка 2 оказываетс вне зоны разбуривани и образует вместе с затвердевшим ферромагнитным цементом железобетонный блок, перекрывающий зону поглощени . Поршень 6, перфорированна труба 5, бащмак 7 попадают в зону разбуривани .There is a flexible suspension bearing 8 on steel cores 12-19 to the piston b, as well as the fact that the upper 3 and lower 4 sealing elements are made of tarpaulin or elastic material. A layer 23 of ferromagnetic cement covering the outer surface of the magnetic shell 2 creates contact with the walls of the well. The magnetic shell 2 has the ability to hold the ferromagnetic cement and hold a certain pressure due to the forces of magnetic attraction. At the end of the drive, the drill pipes are raised to the surface. At the end of the OZP, the cemented zone is drilled with a chisel of nominal diameter. The magnetic sheath 2 is outside the drilling area and forms, together with the solidified ferromagnetic cement, a reinforced concrete block that overlaps the absorption zone. The piston 6, the perforated pipe 5, the bagmak 7 fall into the drilling area.

Использование предлагаемого устройства дл удержани тампонажного материала в зоне поглощени обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества: сохран етс номинальный диаметр скважины при дальнейшем бурении ниже зоны поглощени , повышаетс допустимое избыточное давление до 100 кг/см на складную оболочку при сравнительной ее компактности на фоне кратного увеличени допзстимого избыточного давлени , по вл етс возможность применени на скважинах с большими статическими уровн ми от усть . Кроме того, происходит более полна дегидратаци цементного раствора со всеми вытекающими последстви ми: увеличение прочности цементного камн , резкое уменьшение срока окончани схватывани вплоть до мгновенного . Длина приспособлени выбираетс в зависимости от мощности зоны поглощени , что в сравнении с перекрывающими устройствами магнитного типа позвол ет улучщить качество тампонажа поглощаюИ1ей зоны.The use of the proposed device for keeping the cement material in the absorption zone provides the following advantages as compared with the existing devices: the nominal diameter of the well is maintained during further drilling below the absorption zone, the allowable overpressure increases to 100 kg / cm over the folding shell with a comparative compactness against the background an increase in admissible overpressure is possible for wells with large static levels from the mouth. In addition, a more complete dehydration of the cement slurry occurs, with all the ensuing consequences: an increase in the strength of the cement stone, a sharp decrease in the period of the end of the setting up to an instant. The length of the device is chosen depending on the power of the absorption zone, which, in comparison with the overlapping devices of the magnetic type, makes it possible to improve the quality of the plugging of the absorbing zone.

Форм у ,м а и 3 о б р е т е н и Form u, m a and 3 o b e te n u

Намагничивающее устройство дл тампонировани сквал ин, состо щее из посто нных кольцевых магнитов, отличающ е е с тем, что, с целью обеспечени возможности изменени его поперечных раз меров дл сохранени номинального диаметра скважины при бурении скважины после тампонировани , оно выполнено в виде оболочки, образованной соединенными между собой посредством пластин металлических сердечников, на которые нанизаны кольцевые посто нные магниты.A magnetizing device for plugging in squalls, consisting of permanent annular magnets, is different from the fact that, in order to make it possible to change its transverse dimensions in order to maintain the nominal diameter of the well when drilling a well after plugging, interconnected by means of plates of metal cores, on which ring permanent magnets are strung.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Крылов В. И. и Сухенко Н. И. Борьба с поглощением при бурении скважин (зарубежный опыт). М., «Недра, 1968, с. 141 - 144.1. Krylov V. I. and Sukhenko N. I. Fighting absorption during drilling of wells (foreign experience). M., “Nedra, 1968, p. 141 - 144.

2.Авторское свидетельство СССР № 121741, кл. Е 21В 33/14, 1959.2. USSR author's certificate number 121741, cl. E 21B 33/14, 1959.

3.Бережной А. И. и др. Электрические н механические методы воздействи при3. Berezhnoy A.I. and others. Electrical and mechanical methods of action at

цементировании скважин. М., «Недра, 1976, с. 141-144.well cementing. M., “Nedra, 1976, p. 141-144.