Устройство для изоляции зон поглощения промывочной жидкости

Устройство для изоляции зон поглощения промывочной жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР), ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3782260/03 (22) 30,05,84 (46) 30,03,93, Бюл. ¹ 12 (71) Уфимский нефтяной институт (72) В.Ф.Галиакбаров, P.X,Ñàííèêîâ, М,P.Ìàâëþòîâ, B.Ä.Áàðàíoâñêèé, P.А,Галиев и P.Ã.Ñåäàêîâ (56) Иогансен К.В. Спутник буровика. М.:

Недра, 1981 с, 93-94.

Авторское свидетельство CCP

¹ 1086985, кл. Е 21 В 33/13, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ 30Н

ПОГЛОЩЕНИЯ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ (57) Использование: в нефтегазодобывающей промышленности при изоляции зон поглощения. Сущность изобретения: средняя часть корпуса выполнена в виде диффузора, имеющего цилиндрическую верхнюю часть с радиальным отверстием и коническую нижнюю, В нижней части диффузора размеИзобретение относится к области горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при изоляции зон поглощения.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

На фиг.1 показано устройство для изоляции зон поглощения (в разрезе); на фиг.2 — разрез А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса, выполненного из верхней 1, средней 2 и нижней 3 частей. . Средняя часть 2 выполнена в виде диффуэора, имеющего цилиндрическую верхнюю часть и коническую нижнюю, Устройство содержит патрубок 4 и наконечник 5, Цилиндрическая часть диффузора,, Ы„„1805208 А1 щены спирально-тангенциальные каноны с соплами на концах, сообщающие полость средней части корпуса с внешним пространством. В корпусе коаксиально размещена отводная трубка, имеющая выходной канал для сообщения полости нижней части корпуса с внешним пространством, при этом выходной канал отводной трубки размещен в цилиндрической части диффузора, а спирально-тангенциальные каналы — в нижней части диффузора, Диаметры верхней части корпуса Рь, цилиндрической Эц.д. и нижней части корпуса 0н находятся в следующем соотношении Оц,q< D>

Для работы устройства должно выполняться условие

0ц.д. < Ds< Он.

Внутренние диаметры наконечника, патрубка и отводной трубки выбираются из условия отвода жидкости (пластовой, обедненной суспензии) лишь из центральной части ствола и минимальных гидравлических сопротивлений при эжектировании. К поверхности верхней части корпуса приварены вертикальные центрирующие планки 10, Устройство работает следующим образом.

Тампонажный раствор, пройдя с большой скоростью через диффузор, тангенциальные клапаны 8 и сопла 9, приобретает 20 интенсивное вращательное движение между наружными стенками диффузора и ствола скважины. flop воздействием центробежной силы происходит сепарация тампонажного раствора, т,е. расслоение его на обогащенную цементом плотную смесь и менее плотную цементную суспензию, Плотная часть раствора под воздействием гравитационных сил через кольцевой зазор между наружной поверхностью нижней ча- З0 сти корпуса и стенками скважины устремляется вн.из в зону поглощения, Слой, состоящий из обедненной, менее плотной суспензии, прилегающей к наружной поверхности устройства, вытесняется в затрубное . просТранство выше диффузора. При сильном вращении жидкости в наружной области отверстия 6 создается разрежение, благодаря которому осуществляется принудительный отсос жидкости иэ центральной 40 .части ствола скважины ниже устройства„В началъной стадии изоляции таким образом производится эжектирование пластового флюида и промывочной жидкости, которые могли бы разбавить обогащенную смесь по- 45 сле поступления последней в эту зону, а в последующем — и обедненной суспензии, прорыв которой вниз полностью не исклю-чен, Существенным моментом является то, что и прорывающаяся вниз обедненная сус- 50 пензия благодаря вращению будет занимать всегда пространство непосредственно у патрубка 4 и наконечника 5 и неизбежно будет эжектирована в затрубное пространство вы ае зоны поглощения. 55

Устройство создает избыточное давление на стенки скважины, организует активйую циркуляцию и сепарацию раствора, регулируя его водоцементное отношение непосредственно,в изолируемой зоне, предотвращает оседание твердой фазы раствора при изоляции, способствует более эффективному замещению промывочной жидкости в кавернозной зоне, более качественному креплению зоны осложнения, Устройство может быть использовано для качественной изоляции зон поглощений с разной степенью интенсивности и с разными составами тампонирующего раствора, в т.ч. и с инертными наполнителями, В результате обогащения цементом: смесь, которая может быть образована из исходного тампонажного раствора после пРохода его через боковой циркуляционный канал, будет вновь интенсивно перемешиваться с отслоившейся менее плотной суспензией, тоже двигающейся вниз. Наиболее сильное перемешивание будет наблюдаться при использовании известного устройства для изоляции высокопроницаемых пластов, ибо нисходящее движение менее плотной смеси не блокируется, а восходящее движение затруднено наличием выше циркуляционного канала параболоида: вращения с увеличивающимся seepx поперечным сечением.

При достижении надлежащего качества и надежности тампонирования поглощающих пластов с использованием данного устройства необходимо узлы сепарации и эжекции выполнить с регулируемыми коэф-. фициентами сепарации и э>кекции. flop icoэффициентом сепарации понимается отношение разности плотностей исходного раствора pн.с. и эжектируемой суспензии

p,с. к разности плотностей исходного раствора и воды затворения, т.е. H.t:..c, р)

Рн.с. Ра

Коэффициент эжекции К представляет собой отношение объемных расходов эжектируемой Qa и нагнетаемой с устья Он сме-; сей, т.е, f4 =—

Qa (3) Он

Коэффициенты сепарации и эжекции зависят от конструкции устройства (от соотношения величин, входящих в (1), количества и диаметров спирально-тангенциальных каналов) плотности исходного раствора и, что очень важно для регулирования Кс и Кэ — от расхода подаваемого раствора и могут практически изменяться а пnfр>еeдpеeлnаeхx: О Кс 0,8 и 0 l4 0,5

Для устройства конкретной конструкции зависимости Кс = 1(0н) и l4 = 2(Рн) устанавливаются опытным путем. При известной начальной плотности раствора плотность получаемой обогащенной смеси р п.с.

1805208 через коэффициенты Кс и Кэ определяется по формуле

1 — Кэ(1 — Кс 1 в )

1 — К

/Ъ.с., (4)

mH, — водоцементное отношение ис-. ходного раствора; р ц — плотность сухого цемента.

Величина р н,с. определяется из формулы. р н,с., (6)

Определение параметров устройства и работа с ним могут быть реализованы в следующей последовательности, Геометрические размеры устройства, количество и диаметр сепарационных каналов, расход тампонажного раствора и коэффициент э>кекции устанавливаются исходя из диаметра ствола скважины, мощности и характеристики поглощающего пласта, Зависимости коэффициентов Кс и Кэ от расхода тампонажного . раствора устанавливаются опытным путем.

Исходя из величины (раскрытости) каналов поглощения и удельной приемистости поглощающего пласта выбирается необходимое водоцементное отношение обогащенной смеси m>.c. из условия нерастекания ее далеко вглубь пласта и создания сплошного и надежного экрана, Так, при тн,c. = 0,2 почти все тампонажные цементы дают малоподвижную и густую пасту, Определяется плотность обогащаемой смеси р п.c., соответствующая данному водоцементному отношению рпс.— +, (7) где все величины известны из предыдущего.

Решением уравнения (4) относительно р н,с, определяется необходимая плотность исходного тампонажного раствора

Кз р н. с. рп.с. (8)

Из уравнения (6) устанавливается исходное водоцементное отношение тампонажного раствора m н.с.

mн.с. = (9) р»».с. p рц

Пример, При стендовых испытаниях предлагаемого устройства определяемой (приведенной) конструкции были замерены следующие параметры: при расходе подаваемого в сепараторе тампонажного раствора Он = 10 л/с расход эжектируемой суспензии, замеренный объемным способом, составлял Q = 4 л/с. Тампонажный

Ф раствор приготовлялся из портландцемента с плотностью р ц = 3050 кг/м при водоцез ментном отношении m = 0,5. Плотности воды затворения р, исходного раствора и

5 эжектируемой смеси, замеренные ареометром, составили соответственно p »»= 1000 кг/M р,c. = 1800 кгlм и р э.с. = 1350 з з кг/м Отсюда были получены;

1800 — 1350

10 Кс = 1800 1000 = 0 5625 (формула 2)

Кэ = — =0,4, 10 (формула 3)

15 Для изоляции конкретного поглощаю-, щего пласта необходимо получить в поглощающей зоне обогащенную смесь с водоцементным отношением m»».c. = 0,25.

Плотность обогащенной смеси с m»».с. =

20 =0,25 равна з

1000 + 0 25 . 3050 (формула 7)

Вычисляем

25 )QQQ а = =. 0,3279;

Р

03279+ 05 (формула 5).

Необходимая плотность исходного тампонажного раствора равна

1 — 0,4

1 — 0,4 (1 — 0,5625 1 — 0,5519 )

Х 2163=1854кг/м

35 (формула 8).

Тампонажный раствор должен быть . приготовлен с водоцементным отношением — 0,459"-0,46 гп н.с..

40. (формула 9).

- Из приведенного выше описания конструкции устройства, принципа работы его узлов и устройства в целом, методики вь»бора его основных параметров и работы с ним, а

45 также из приведенных расчетов следует, что устройство может быть практически реализовано для любых конкретных условий, т,е. в целях изоляции зон поглощения практически любой интенсивности, Формула изобретения

Устройство для изоляции зон поглощения промывочной жидкости, включающее полый корпус, выполненный из верхней, средней и нижней частей, отводную трубку, размещенную коаксиально к корпусу и имеющую выходной канал для сообщения полости нижней части корпуса с внешним пространством, и спирально-тангенциальные каналы, сообщающие полость средней

1805208

Составитель Е.Молчанова

Техред М,Моргентал Корректор E,Папп

Редактор

Заказ 930 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035,Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 о части корпуса с внешним пространством, о т л и ч à io щ е е с я тем, что. с целью повышения надежности работы, средняя часть корпуса выполнена в виде диффузора с цилиндрической верхней и конической нижней частями, выходной канал отводной трубки разме8 щен в цилиндрической части диффузора, а спирально тангенциальные каналы — в нижней части диффузора, причем диаметры верхней части корпуса О,, цилиндрической

5 части Оц,д. и нижней части корпуса Он находятся. в следующем соотношении;

Оц.д. < De < Он.