Результат интеллектуальной деятельности: СКРЕБОК ГИДРОСТРУЙНЫЙ ТРОСОВЫЙ

Предложение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для очистки стенок скважины от рыхлой фильтрационной корки и закупоривания пор и трещин коллектора в прискважинной части дисперсными частицами технологических жидкостей для предотвращения повторного образования фильтрационной корки.

Известно устройство для обработки стенок скважины (а.с. №1723311, МПК E21B 37/02, опубл. 30.03.1992, бюл. №12), включающее полый корпус с отверстиями, присоединительными резьбами и щетками, закрепленными в промывочных проемах между калибрующими лопастями, армированными твердым сплавом, промывочные проемы в поперечном сечении имеют форму незамкнутых цилиндров, рабочие поверхности калибрующих лопастей выполнены с закруглением, радиус которого меньше половины размера корпуса в поперечном сечении, при этом отверстия в корпусе выполнены щелевыми, расположены тангенциально и ориентированы на поверхность промывочного проема по направлению вращения корпуса, а щетки установлены горизонтальными рядами в промывочных проемах.

Данное устройство имеет следующие недостатки:

- сложность конструкции;

- трудоемкость изготовления, требующая больших затрат времени;

- щелевые отверстия, расположенные тангенциально и ориентированные на боковую поверхность лопастей с целью создания кольматационного слоя более крупными частицами промывочной жидкости, истекающей из тангенциальных отверстий, обеспечивают лишь частичную кольматацию, поскольку затопленная жидкая среда при одновременном вращении устройства ослабляет удар закрученной промывочной жидкости в стенки скважины и уменьшает эффективность проникновения частиц в ее поры.

Известен также канатно-проволочный скребок для очистки стенок скважины (патент RU №74159, МПК E21B 37/02, опубл. 20.06.2008, бюл. №17), включающий полый корпус с выполненными на наружной поверхности лопастями и с присоединительными резьбами на концах и щетки, закрепленные в промывочном проеме между лопастями, при этом лопасти выполнены спиралевидными, в одном из проемов которых закреплены внахлест установленные петли из гибких отрезков металлического каната, щетки выполнены из того же материала, что и петли - из отрезков каната распусканием их концов до образования пучков из множества проволок каната.

Недостатками известного скребка являются сложность конструкции и недолговечность рабочих поверхностей - щетки быстро истираются и выходят из строя, снижая эффективность очистки стенок скважины.

Известен скребок из канатной проволоки модернизированный (патент RU №94624, МПК E21B 37/02, опубл. 27.05.2010, бюл. №15), включающий полый корпус с присоединительными резьбами на концах и щетки, закрепленные в проемах корпуса, через один из проемов в корпусе выполнены направленные друг к другу под острым углом каналы, снабженные насадками, выходные отверстия которых направлены наружу, при этом оси каналов пересекаются в точке на окружности ствола скважины. Насадки установлены на расстоянии 1/3 части длины корпуса от нижнего его торца, а щетки выполнены из отрезков каната распусканием их концов до образования пучков из множества проволок каната, узлы крепления щеток выполнены разборными и одинаковыми по конструкции.

Данное устройство наиболее близко по технической сущности к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа.

Недостатки известного устройства:

- недолговечность и сложность исполнения;

- трудоемкость, требующая больших затрат времени на изготовление и монтаж;

- струи, истекающие из насадок, встречаясь в одной точке у стенки скважины под острым углом в затопленной жидкой среде и при одновременном вращении устройства, не обладают достаточной ударной силой для глубокой кольматации проницаемых пор стенки скважины.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности очистки стенок скважины от рыхлой фильтрационной корки и закупоривания ее пор и трещин дисперсными частицами технологических жидкостей.

Поставленная техническая задача решается скребком гидроструйным тросовым (СГТ), включающим трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах и скребками, установленными снаружи в расположенных вдоль образующей корпуса проемах, на равном удалении от скребков в корпусе наклонно к его оси выполнены каналы, сообщающие полость корпуса с наружным пространством и снабженные гидромониторными насадками, направленными под углом друг к другу, оси которых пересекаются в точке на стенке скважины.

Новым является то, что диаметр выходного отверстия нижней гидромониторной насадки выбран в 1,1-1,3 раза больше диаметра выходного отверстия верхней гидромониторной насадки, а проемы выполнены в виде продольных пазов с выборками и с ответными к ним съемными корпусами скребков с выступами прямоугольной в сечении формы, выдвинутыми за пределы трубчатого корпуса, и отверстиями, выполненными на разных его уровнях по высоте, а под верхней присоединительной резьбой корпуса установлен сепаратор центробежного типа.

Новым является и то, что скребки выполнены в виде пружинных петель из троса, пропущенных через отверстия выступов корпусов скребков.

На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого СГТ с частичным продольным разрезом.

На фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1.

На фиг. 3 - часть одного из корпусов скребков с выступом.

СГТ содержит трубчатый корпус 1 (фиг. 1) с присоединительными резьбами 2 и 3 на концах и с расположенными вдоль образующей корпуса 1 пазами с выборками 4 и 5 (фиг. 2). В пазах установлены съемные корпуса 6 и 7 скребков 8 и 9 соответственно, выполненных в виде пружинных петель из троса. Вершины съемных корпусов 6 и 7 скребков 8 и 9 выполнены с прямоугольными в сечении выступами 10 и 11, выдвинутыми за пределы корпуса СГТ для ограничения прогиба пружинных петель и монтажа скребков 8 и 9 протягиванием троса через отверстия 12 и 13 (фиг. 3), выполненные на разных уровнях боковой поверхности указанных выступов 10 и 11 (фиг. 2). Внутри корпуса 1 (фиг. 1) под верхней присоединительной резьбой 2 установлен сепаратор 14 центробежного типа для подачи отделенной твердой фазы потока к гидромониторным насадкам 15 и 16, установленным в каналах 17 и 18. Выходные отверстия гидромониторных насадок 15 и 16 направлены под углом друг к другу, а их оси пересекаются в точке на стенке ствола 19 скважины. По данным стендовых испытаний оптимальным значением является угол 90°. При этом диаметр выходного отверстия нижней гидромониторной насадки 16 должен быть в 1,1-1,3 раза больше диаметра выходного отверстия верхней гидромониторной насадки 15. Корпус 1 СГТ изготавливают из отрезка утяжеленной бурильной трубы (УБТ) или из заготовки цилиндрической формы той же марки стали, что и для УБТ.

СГТ работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину работники геологической службы бурового предприятия по данным геофизических исследований скважин уточняют интервалы залегания проницаемых отложений пород, фактическую толщину фильтрационной корки, подлежащей удалению, и подлежащие закупориванию поры и трещины проницаемого пласта, интервалы разреза с кавернами, а также продуктивными пластами, проектную глубину забоя.

Далее СГТ компонуют с низом бурильной колонны с помощью резьбы 2, а с долотом - резьбой 3 и спускают в скважину. Затем его приводят во вращательное движение роторным или турбинным способом, или забойным двигателем, одновременно буровым насосом осуществляют циркуляцию бурового раствора, в качестве которого можно использовать глинистые или глиномеловые растворы, содержащие дисперсные твердые частицы. Возможны варианты введения дисперсных материалов непосредственно во время первичного вскрытия продуктивных пластов. В процессе вращения устройства установленные в пазах с выборками 4 и 5 корпуса 1 скребки 8 и 9 (фиг. 2) удаляют верхний рыхлый слой фильтрационной корки, которая выносится буровым раствором к устью скважины. Стендовыми испытаниями установлено, что наибольший эффект достигается, когда интервал между скребками равен длине дуги в 120°. При этом выступы 10 и 11 съемных корпусов 6 и 7 ограничивают прогиб пружинных петель скребков 8 и 9, протянутых через отверстия 12 и 13, увеличивая их жесткость и эффективность очистки. Одновременно из гидромониторных насадок 15 и 16 (фиг. 1), установленных в каналах 17 и 18, потоки струй бурового раствора с твердой фазой, отделенной сепаратором 14, направляются в сторону стенки скважины и встречаются в одной точке стенки ствола 19 скважины. При этом происходит взаимное разрушение потока струй с одновременным их завихрением в касательных направлениях к плоскости стенки скважины. Гидроструи, исходящие из гидромониторных насадок 15 и 16, сохраняя высокий напор, но лишенные скорости, не оказывают разрушающего действия на стенки скважины. В результате стендовых испытаний установлено, что струи, выходящие из гидромониторных насадок 15 и 16, имеют наибольшую гидравлическую энергию тогда, когда, встречаясь у стенки скважины, образуют между собой угол 90° при условии, что диаметр выходного отверстия нижней гидромониторной насадки должен быть в 1,1-1,3 раза больше диаметра выходного отверстия верхней гидромониторной насадки 15. В случае изменения указанных значений в меньшую или большую сторону эффект гидроудара снижается. Под действием энергии струй из гидромониторных насадок 15 и 16 загустевший структурированный буровой раствор разбивается и с помощью скребков 8 и 9 (фиг. 2) удаляется со стенок скважины. В случае использования устройства в процессе углубления скважины долотом (на фиг. не показано), под действием непрерывного гидроудара струй обеспечивается закупоривание пор и трещин проницаемого пласта в прискважинной части и тем самым предотвращается повторное образование толстой фильтрационной корки. Таким образом, с помощью СГТ осуществляется одновременно механическое и гидравлическое воздействие на стенки скважины, обеспечивающее удаление фильтрационной корки, уплотнение и кольматирование при необходимости стенок скважины, а также закупоривание пор и трещин в пристенной области проницаемых пластов. При этом одновременно с углублением скважины идет и подготовка ствола 19 к качественному креплению, исключающему осложнения при спуске колонны и заколонные перетоки после ее цементирования. Кроме этого достигается и другой эффект - качественное вскрытие продуктивных пластов за счет образования надежного кольматационного экрана, препятствующего проникновению фильтрата бурового и цементного растворов в пласт. В итоге использование устройства приводит к повышению качества крепления скважины, позволяя в начальный период ожидания затвердевания цемента исключить в заколонном пространстве миграцию воды в цементном растворе, избежать дополнительных ремонтно-восстановительных работ по устранению заколонных перетоков.

Использование предлагаемого СГТ позволит сохранить фильтрационно-емкостные свойства продуктивных пластов, сократить затраты на освоение скважины, обеспечить безаварийный спуск колонны в скважину, сократить возможные ремонтно-изоляционные работы и снизить затраты времени на строительство скважины.