Устройство для обработки стенок скважины
Заявляемая полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для кольматации водопроявляющих пластов при строительстве скважин, которые при нарушении крепи за обсадными колоннами водопроявляют, обводняя продуктивные пласты. Задачей полезной модели является повышение эффективности кольматации стенок скважины за счет увеличения глубины проникновения дисперсной фазы бурового раствора с одновременным контролем и регулированием процесса кольматации. Заявляемое устройство для обработки стенок скважины состоит из бурильной колонны, в нижней части которой установлен гидромеханический кольмататор, включающий соединенный с долотом корпус, на наружной поверхности которого установлены скребковые элементы, и размещенные в радиальных отверстиях корпуса гидравлические вибраторы. Новым в устройстве является то, что оно снабжено акустическим излучателем, соединенным через блок электроники, турбогенератор и пульсатор давления гидравлическим каналом связи с наземной аппаратурой, состоящей из приемного датчика пульсации, от которого сигналы через коммутатор поступают на регистрирующую аппаратуру, при этом на акустическом излучателе установлен приемо-передатчик электромагнитных сигналов, а на корпусе размещен передатчик электромагнитных сигналов к приемной антенне, причем частота электромагнитных сигналов, поступающих от приемо-передатчика и передатчика отличаются друг от друга. 1 п.ф., 1 лист рис.
Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для кольматации водопроявляющих пластов при строительстве скважин, которые при нарушении крепи за обсадными колоннами водопроявляют, обводняя продуктивные пласты.
Известен способ кольматации проницаемых пород, обеспечивающий обработку стенок скважины и создание экрана в приствольной зоне породы под воздействием высоконапорных струй бурового раствора, и устройство для его реализации [1]. Однако он имеет следующие недостатки: процесс не регулируемый - режим работы устройства задается расходом бурового раствора и площадями сечения насадок долота и кольмататора, чем трудно регулировать в процессе работы, следствием чего является разрушение пород обладающих пониженной прочностью, при этом образуются каверны, кроме того под действием струи не происходит равномерной обработки поверхности пласта, и образуемый изоляционный слой не обладает достаточной прочностью.
Наиболее близким к заявляемому решению является устройство для обработки стенок скважины, состоящее из бурильной колонны, в нижней части которой установлен гидромеханический кольмататор, включающий соединенный с долотом корпус, на наружной поверхности которого установлены скребковые элементы, и размещенные в радиальных отверстиях корпуса гидравлические вибраторы [2]. При работе устройства обеспечивается одновременно гидравлическое и механическое воздействие на проницаемую породу. При этом струи осуществляют только удаление фильтрационной корки, которая срезается скребковыми элементами. Дисперсная фаза бурового раствора проникает в открытые поры и трещины под действием перепада давления в системе «скважина-пласт», обеспечивая создание изоляционного слоя. Однако изоляционный слой образуется на небольшой глубине и не достаточно прочный, что не позволяет предотвратить приток жидкости в скважину; при этом процесс кольматации неуправляемый и нектролируемый.
Задача полезной модели - повышение эффективности кольматации стенок скважины за счет увеличения глубины проникновения дисперсной фазы бурового раствора с одновременным контролем и регулированием процесса кольматации.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для обработки стенок скважины, состоящее из бурильной колонны, в нижней части которой установлен гидромеханический кольмататор, включающий соединенный с долотом корпус, на наружной поверхности которого установлены скребковые элементы, и размещенные в радиальных отверстиях корпуса гидравлические вибраторы, снабжено акустическим излучателем, соединенным через блок электроники, турбогенератор и пульсатор с гидравлическим каналом связи с наземной аппаратурой, состоящей из приемного датчика пульсации, от которого сигналы через коммутатор поступают на регистрирующую аппаратуру, при этом на акустическом излучателе установлен приемопередатчик для передачи электромагнитных сигналов, а на корпусе размещен передатчик для передачи электромагнитных сигналов к приемной антенне, причем частоты электромагнитных сигналов, поступающих от приемо-передатчик и передатчика отличаются друг от друга.
Заявляемое устройство поясняется чертежом.
Устройство (фиг.1) состоит из долота 1, гидромеханического кольмататора, на наружной поверхности корпуса 2 которого установлены скребковые элементы 3 и гидравлические вибраторы 4. Над кольмататором размещен акустический излучатель 5, блок электроники 6, турбогенератор - источник электрической энергии 7. В акустический излучатель 5 встроен приемо-передатчик электромагнитных сигналов 8. Над турбогенераторм 7 установлен пульсатор давления промывочной жидкости 9, представляющего собой клапан, частично перекрывающий поток кольматирующей промывочной жидкости. На корпусе 10, соединенным с бурильными трубами 11, установлен передатчик электромагнитных сигналов 12.
Наземная часть устройства состоит из приемного датчика пульсаций 13 встроенного в гидравлическую линию насоса 14, коммутатора 15 забойных гидравлических и электромагнитных сигналов и регистрирующей аппаратуры 16.
В качестве передатчика информации дополнительно использован электромагнитный канал связи «забой-устье». Для этого устройство снабжено передатчиком электромагнитных волн 12, наземной приемной антенной 17, коммутатором гидравлических и электромагнитных сигналов 15, причем частота электромагнитных импульсов передатчика 12 отличается от частоты приемопередатчика 8.
Устройство работает следующим образом.
Компоновка на колонне бурильных труб 11 спускается на забой к месту предполагаемой кольматации. Восстанавливается круговая циркуляция бурового
раствора. Процесс обработки стенок скважины волновым воздействием происходит одновременно со всей поверхности устройства. В нижней части долото 1 и скребковые элементы 2 гидромеханического кольмататора во время вращения снимают со стенок скважины фильтрационную корку, которая потоком бурового раствора выносится на поверхность. В это же время в этом интервале гидравлические вибраторы 4 воздействуют на снятую фильтрационную корку, разрушая и облегчая ее вынос потоком раствора на поверхность. Одновременно создаваемое ими волновое поле на этом первоначальном этапе способствует проникновению в крупные поры или мелкие трещины проницаемой породы частиц дисперсной фазы и частиц разрушенной фильтрационной корки. При продвижении устройства вниз этот интервал подвергается уже воздействию акустического излучателя 5. Создаваемое им акустическое поле воздействует на жидкость и породу и приводит к разрушению кольматирующих образований, восстанавливает в приствольной части проницаемость близкую к исходной. Происходит интенсификация процесса изоляции за счет миграции частиц на большие расстояния в глубину пласта буровым раствором, реологические свойства которого резко понижены под воздействием акустических волн. Применение акустического излучателя 5 в устройстве, работающего на электроэнергии, позволяет создавать акустические поля звукового (20-40 Гц) и инфразвукового диапазона (0,5-20 Гц). Как показывает практика, применение акустического излучателя 5, работающего в этих диапазонах частот позволяет достигать радиус воздействия от 1-1,5 метров до 10 м и более, т.к. в этих диапазонах буровые растворы приближаются по своим свойствам к ньютоновским жидкостям. В конце поля акустического воздействия жидкости восстанавливаются. После окончания акустической обработки околоскважинное поровое пространство полностью заполняется кольматационными материалами, создавая тем самым надежный, глубокий изоляционный экран.
Акустический излучатель 5 воспринимает управляющие сигналы от блока электроники 6 и турбогенератора 7, который начинает работать при установлении циркуляции бурового раствора. Кроме того, блок электроники 6 формирует управляющие сигналы на приемо-передатчик электромагнитных волн 8, исполняющий роль индукционного каротажа, и гидравлический пульсатор 9, выполняющий роль передатчика импульсов давлений на поверхность по столбу бурового раствора, а также результатов воздействия на зону проникновения дисперсной фазы. Блок электроники 6 управляет частотой и амплитудой как акустических, так и электромагнитных волн. Частота и амплитуда акустических волн, проникающих в пласт, сканируется в определенном диапазоне, при этом определяется наиболее эффективное их значение,
которое устанавливается по результатам индукционного каротажа. Частота акустических колебаний изменяется (сканируется) с периодичностью несколько минут, а по результатам индукционного каротажа электронная часть определяет, на какой частоте и амплитуде происходит максимальный результат по проникновению.
Сканирование останавливается на тех значениях каротажа, при которых достигается наиболее глубокое проникновение кольматирующего раствора в пласт. Информация о частоте, амплитуде акустических и электромагнитных волн кодируется блоком электроники 6 и передается на привод пульсатора 9, гидравлические импульсы которого воспринимаются датчиком пульсаций 13.
Алгоритм обработки забойной информации выполняет следующие функции:
- определяет оптимальную частоту акустических колебаний;
- определяет глубину проникновения дисперсной фазы;
- кодирует и передает на поверхность оптимальную частоту акустических колебаний по электромагнитному каналу связи;
- кодирует и передает на поверхность изменения (в сторону увеличения) глубины проникновения дисперсной фазы;
- кодирует и передает на поверхность рекомендации о скорости продвижения устройства после достижения оптимального состояния зоны проникновения дисперсной фазы в пласт.
Параллельно с описываемыми выше операциями, электронный блок 6 управляет передатчиком электромагнитных волн 12, который выполняет функции как индукционного каротажа ранее пробуренного участка скважины, так и передатчика каротажной информации на поверхность, которая принимается антенной 17, углубленной в грунт на определенную глубину. При этом частота передатчика 12 отличается от частоты приемо-передатчика 8.
Наземная аппаратура принимает информацию от датчика пульсаций 13 и антенны 17, как по гидравлическому, так и электромагнитному каналам связи через коммутатор 15 и отображает ее на экране регистрирующей аппаратуры 16.
Обработка поверхности пласта может осуществляться несколько раз путем перемещения устройства вдоль изолируемого интервала.
Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем: за счет более надежной изоляции водоносных пластов при комплексном воздействии, когда под действием акустического излучения измельчаются частицы около ствола скважины и создаются условия для более глубокого проникновения их в пласт и для
увеличения безводного периода работы скважины, что приводит к повышению качества крепления ствола скважины и увеличивает межремонтный срок работы.
Устройство для обработки стенок скважины, состоящее из бурильной колонны, в нижней части которой установлен гидромеханический кольмататор, включающий соединенный с долотом корпус, на наружной поверхности которого установлены скребковые элементы, и размещенные в радиальных отверстиях корпуса гидравлические вибраторы, отличающееся тем, что оно снабжено акустическим излучателем, соединенным через блок электроники, турбогенератор и пульсатор давления гидравлическим каналом связи с наземной аппаратурой, состоящей из приемного датчика пульсации, от которого сигналы через коммутатор поступают на регистрирующую аппаратуру, при этом на акустическом излучателе установлен приемопередатчик электромагнитных сигналов, а на корпусе размещен передатчик электромагнитных сигналов к приемной антенне, причем частоты электромагнитных сигналов, поступающих от приемо-передатчика и передатчика отличаются друг от друга.
