Устройство для кольматации проницаемых пластов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛЬМАТАЦИИ ПРОНИЦАЕМЫХ ПЛАСТОВ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Производственное объединение Белоруснефть(72) Авторы Асадчев Анатолий Семенович Бутов Юрий Александрович Демяненко Николай Александрович Малашенко Александр Иванович Пологеенко Владимир Владимирович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Производственное объединение Белоруснефть(57) Устройство для кольматации проницаемых пластов, включающее полый корпус с лопастным завихрителем, лопасти которого выполнены на внешней стороне корпуса устройства, и, по меньшей мере, один кольматирующий узел, содержащий две соосно установленные гидромониторные насадки, разделенные полостью низкого давления, связанной с 53712009.06.30 внешним пространством посредством, по меньшей мере, одного канала для инжектируемого потока, и полости-ловушки, образованной криволинейными поверхностями и обеспечивающей захват бурового раствора с частицами выбуренной породы из внешнего пространства через окно, выполненное в лопасти завихрителя с набегающей стороны ниже кольматирующего узла, отличающееся тем, что кольматирующий узел выполнен в виде жестко закрепленной в корпусе устройства с возможностью замены втулки с установленными в ней гидромониторными насадками, при этом канал для инжектируемого потока образован радиальным отверстием в стенке втулки, на внешней стороне корпуса устройства выполнены продольные пазы, обеспечивающие отвод с забоя скважины бурового раствора с частицами выбуренной породы, при этом лопасть завихрителя образована гранью продольного паза и сопряженной с ней поверхностью корпуса устройства, полость-ловушка выполнена в корпусе устройства с обеспечением охвата кольматирующего узла.(56) 1.2023139, МПК Е 21 В 37/02, 1994. Полезная модель относится к области нефтегазовой промышленности, в частности к технологии вскрытия и обработки проницаемых пластов гидромониторными струями,обогащенными повышенным содержанием твердой фазы, для формирования малопроницаемого или непроницаемого защитного кольматационного экрана в стенке скважины. Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности (прототип) является наддолотное устройство для кольматации проницаемых пластов 1, включающее полый корпус с радиально расположенными соплами и лопастным завихрителем,при этом лопасти завихрителя выполнены на внешней стороне корпуса параллельно продольной оси устройства. В корпусе и лопастях завихрителя выполнены каналы для инжектируемого потока. Сопло состоит из двух соосно установленных в радиальных каналах гидромониторных насадок. Одна из них установлена на лопасти, другая - в корпусе и соединена с внешней зоной затрубного пространства каналом для инжектируемого потока. Нижняя часть лопасти завихрителя с набегающей стороны ниже входа в отверстие для инжектируемого потока и выше нижней кромки выполнена в виде желоба-ловушки с двусторонней винтовой поверхностью. Недостатком данного устройства является то, что наличие узкого, протяженного и извилистого канала для инжектируемого потока, идущего от нижней кромки набегающей стороны лопасти, может привести к его засорению крупными частицами выбуренной породы. Замена в промысловых и цеховых условиях гидромониторных насадок, деталей уплотнений и их крепления в корпусе сопряжена с дополнительными затратами времени,связанными с наличием значительного количества мелких деталей и сложностью их извлечения после отработки. Задачей полезной модели является расширение технологических возможностей и повышение надежности устройств для кольматации проницаемых пластов. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для кольматации проницаемых пластов, включающем полый корпус с лопастным завихрителем, лопасти которого выполнены на внешней стороне корпуса устройства, и, по меньшей мере, один кольматирующий узел, содержащий две соосно установленные гидромониторные насадки, разделенные полостью низкого давления, связанной с внешним пространством посредством, по меньшей мере, одного канала для инжектируемого потока, и полости-ловушки, образованной криволинейными поверхностями и обеспечивающей захват бурового раствора с частицами выбуренной породы из внешнего пространства через окно, выполненное в лопасти завихрителя с набегающей стороны ниже кольматирующего узла, согласно полез 2 53712009.06.30 ной модели, кольматирующий узел выполнен в виде жестко закрепленной в корпусе устройства с возможностью замены втулки с установленными в ней гидромониторными насадками, при этом канал для инжектируемого потока образован радиальным отверстием в стенке втулки, на внешней стороне корпуса устройства выполнены продольные пазы,обеспечивающие отвод с забоя скважины бурового раствора с частицами выбуренной породы, при этом лопасть завихрителя образована гранью продольного паза и сопряженной с ней поверхностью корпуса устройства, полость-ловушка выполнена в корпусе устройства с обеспечением охвата кольматирующего узла. Заявляемая полезная модель представлена на следующих чертежах на фиг. 1 изображено устройство для кольматации проницаемых пластов, общий вид на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство для кольматации проницаемых пластов представляет собой струйный кольмататор эжекционного типа и состоит из полого корпуса 1 (фиг. 1) с радиально или тангенциально расположенным кольматирующим узлом 2 и лопастным завихрителем 3(фиг. 2). На внешней стороне корпуса 1 устройства выполнены продольные пазы 4, обеспечивающие отвод с забоя скважины бурового раствора с частицами выбуренной породы. Лопасть 5 завихрителя 3 образована гранью 6 продольного паза 4 и сопряженной с ней наружной поверхностью корпуса 1 устройства. Кольматирующий узел 2 выполнен в виде закрепленной с помощью резьбы 7 в корпусе 1 устройства втулки 8, в которой соосно установлены две гидромониторные насадки 9, 10. Насадки 9, 10 разделены полостью 11, в которой при работе устройства создается низкое давление. Каналом для инжектируемого потока, связывающим полость 11 с внешним пространством, являются выполненные в стенке втулки 8 радиальные отверстия 12. Для захвата из внешнего пространства и инжекции бурового раствора, обогащенного частицами выбуренной породы, через отверстия 12 в полость низкого давления 11 кольматирующего узла 2 в корпусе 1 устройства выполнена полость-ловушка 13 с внутренней криволинейной поверхностью с обеспечением охвата кольматирующего узла 2 в месте расположения отверстий 12. Захват выбуренной породы полостью-ловушкой 13 осуществляется через окно 14 (фиг. 1), выполненное в лопасти завихрителя 3 с набегающей стороны ниже кольматирующего узла 2. Устройство работает следующим образом. Кольмататор устанавливают в компоновку бурильного инструмента над долотом с соплами (на фиг. не показано). Корпус 1 соединяется с валом гидравлического забойного двигателя или колонной бурильных труб и приводится ими во вращение. Подаваемый насосами буровой раствор, попадая в осевой канал 15 корпуса 1 кольмататора, разделяется на два потока, один из которых направляется в гидромониторную насадку 9, а второй - в гидромониторные сопла долота (на фиг. не показаны). Пройдя через долото и обогатившись твердой фазой за счет частиц выбуренной породы, буровой раствор направляется вверх по затрубному пространству, проходя через продольные пазы 4 кольмататора. За счет перепада давления в осевом канале 15 кольмататора поток бурового раствора, проходящий через гидромониторную насадку 9 кольматирующего узла 2, с большой скоростью истекает из ее сопла. Из-за высокой скорости истечения струи бурового раствора из насадки 9 в насадку 10, в полости 11 создается пониженное давление. Одновременно с этим процессом происходит захват полостью-ловушкой 13 бурового раствора с частицами выбуренной породы, поступающего с забоя скважины по пазам 4 корпуса 1 через окно 14. Конфигурация полости-ловушки 13 обеспечивает циркуляцию бурового раствора, при этом самые крупные частицы выбуренной породы под действием центробежных сил двигаются по ее криволинейной поверхности и выносятся из полости-ловушки 13. Это обеспечивает постоянную смену бурового раствора в полости-ловушке и исключает забивание ее объема частицами выбуренной породы. Мелкие частицы через отверстия 12 засасываются в полость низкого давления 11 и, смешиваясь с высоконапорной струей бурового раствора из насадки 9, поступают в насадку 10. Высоконапорная струя, истекающая из на 3 53712009.06.30 садки 10, за счет избыточного гидродинамического давления уплотняет существующую на стенке скважины рыхлую корку, забивает каналы фильтрации частицами твердой фазы,которые находятся в буровом растворе, создавая на стенке скважины и в приствольной зоне проницаемого пласта малопроницаемый кольматационный слой. В процессе эксплуатации устройства чаще всего подвергается повреждению кольматирующий узел. Ввиду того, что в заявляемом устройстве кольматирующий узел является унифицированным элементом, сокращается время на ремонтные работы по замене данного узла. Кроме этого, выполнение внутренней поверхности полости-ловушки с криволинейной конфигурацией обеспечивает надежную циркуляцию бурового раствора и инжекцию частиц выбуренной породы в камеру низкого давления, а способ выполнения лопастей завихрителя позволяет снизить затраты при изготовлении устройства за счет использования недорогих однотипных технологических операций. Помимо этого, измененная геометрия формы сечения корпуса заявляемого устройства позволяет повысить его прочность и обеспечить возможность использования полезной модели при бурении скважин малого диаметра на больших глубинах. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4