Устройство для разобщения заколонного пространства при цементировании скважин

Устройство для разобщения заколонного пространства при цементировании скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано при сооружении технологических скважин для подземного выщелачивания. Устройство закреплено на эксплуатационной колонне и представляет собой тканевый рукав, разделенный на секции разрушаемыми промежуточными и верхней заделками, с частичным заполнением всех секций, кроме нижней, полидисперсной смесью, которая псевдоожижается технической водой. Последнюю подают через дополнительный обратный клапан, расположенный в нижней секции-устройства, с последующим прекращением подачи воды, после чего в заколонном пространстве формируется мост, верхняя часть которого представлена наиболее мелкими, а нижняя часть наиболее крупными частицами сыпучего материала. 3 ил.

СОГОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 ВЗЗ/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4919696/03 (22) 25.01.91 (46) 23,05,93, Бюл. ¹ 19 (71) Производственное объединение "Южный полиметаллический комбинат" (72) А, Г.Иванов (56) Иоансен К.В: Спутник буровика, Справочник, 2 изд, — М.: Недра, 1986, 294 с, Авторское свидетельство СССР № 1605612, кл. Е 21 В 33/14, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗОБЩЕНИЯ ЗАКОЛОННОГО ПРОСТРАНСТВА ПРИ ЦЕМЕНТИРОВАНИИ СКВАЖИН (57) Изобретение может быть использовано при сооружении технологических скважин для подземного выщелачивания. УстройстИзобретение относится к горному делу и может быть использовано при сооружении технологических скважин для подземного выщелачивания руд.

Целью изобретения является повышение надежности разобщения заколонного пространства для предотвращения перетоков цементного раствора в зону фильтра при цементировании, На фиг. 1 показано устройство при спуске его в скважину и установке s заданном интервале до приведения его в рабочее состояние; на фиг. 2 — устройство при приведении его в рабочее положение; на фиг. 3— устройство при подаче цементного раствора в заколонное пространство.

На приведенных фиг. 1 — 3 цифрами обозначены следующие позиции: 1 — скважина, 2 — тканевый рукав. 3 — свободное

„„Я3 „„1816846 А1 во закреплено на эксплуатационной колонне и представляет собой тканевый рукав, разделенный на секции разрушаемыми промежуточными и верхней заделками, с частичным заполнением всех секций, кроме нижней, полидисперсной смесью, которая псевдоожижается технической водой. Последнюю подают через дополнительный обратный клапан, расположенный в нижней секции. устройства, с последующим прекращением подачи воды, после чего в заколонном пространстве формируется мост, верхняя часть которого представлена наиболее мелкими, а нижняя часть наиболее крупными частицами сыпучего материала.

3 ил. пространство нижней секции, 4 — заполненные сыпучим материалом секции, 5 — сыпучий материал, 6 — разрушаемые кольца, 7— отверстие для подачи цементного раствора, 8 — обратный клапан. 9 — эксплуатационная колонна, 10 — обратный клапан, 11 — отверстия для подачи технической воды, 12 — нижняя заделка тканевого рукава, 13 бурильные трубы, 14 — верхний внутриколонный пакер, 15 — нижний внутриколонный пакер, 16 — техническая вода, 17 — цементный раствор, 18 — перфорированные отверстия, Устройство. размещенное в скважине 1, представляет собой закрепленный на эксплуатационной колонне 9 тканевый рукав 2, разделенный разрушаемыми кольцами 6 на секции, причем нижняя секция является свободной 3 от сыпучего материала 5, за1816846 Рш (5) pm (6) g D(0(p,-р.) Р у7ш (1400 + 5,22

Ач

RåÜ (7) полняющего частично остальные секции. В верхней и нижней секциях эксплуатационная колонная имеет соответственно отверстия 7 для подачи цементного раствора 17 и отверстия 11 для подачи технической воды

16, Отверстия 7 перекрываются обратным клапаном 8, а отверстия 11 — обратным клапаном 10, Все верхние секции 4 заполнены сыпучим материалом 5. В нижней части тканевый рукав имеет неподвижную неразрушаемую заделку 12. Для приведения устройства в рабочее положение (фиг. 2) и подачи цементного раствора (фиг. 3) используется колонна бурильных труб 13, снабженная верхним 14 и нижним 15 внутриколонными пакерами, между которыми в бурильных трубах выполнены перфорированные отверстия 18.

В качестве сыпучего материала выбираются пески различного гранулометрического состава с максимальным коэффициентом неоднородности, причем размер частиц изменяется от 0 до Duadic Максимальный размер частиц определяется проходимостью частиц в кольцевом пространстве между эксплуатационной колонной и стенками скважины и может соответствовать размеру частиц грубозернистых песков..

Устройство работает следующим образом.

После спуска устройства, закрепленного на эксплуатационной колонне 9, в заданный интервал скважины 1 внутрь эксплуатационной колонны спускаются бурильные трубы 13 с внутриколонными пакерами 14 и 15. Для приведения устройства в рабочее положение бурильные трубы спускаются до глубины, когда перфорированные отверстия 18 будут располагаться в интервале отверстий 11, а пакеры 14 и 15 изолируют эти отверстия от внутриколонного пространства ниже пакера 15 и выше пакера 14. После этого по бурильным трубам 13 через отверстия 18 и 11, обратный клапан 10 подается техническая вода 16 в режиме, обеспечивающем псевдосжижение сыпучего материала. Подачи бурового насоса при этом определяется по формуле: где Q — подача бурового насоса;

g — ускорение свободного падения; р», рш — соответственно плотность частиц сыпучего материала и технической воды; v — кинематическая вязкость технической воды:

F — площадь кольцевого пространства между стенками скважины и эксплуатационной колонной, Формула (1) получена решением уравнения О,Т.Тодеса для зернистого материала (Гельперин Н,И, Основные процессы и аппараты химической технологии. — M.: Химия, 1981, в 2-х книгах, 812 с):

Ач екр (2) где Бекр — число Рейнольдса для скорости псевдоожижения зернистого материала;

Ач — критерий Архимеда.

С другой стороны, можно записать следующие выражения, R e ê,ý (3)

20 где Vn — скорость псевдоожижения зернистого материала

g е0 Яг Яш

О" (4) р2 pw

Из совместного решения уравнений (2), (3) и (4) имеем формулу (5) g Da0 (pr ш)

П

30 ъ pui (1400 + 5,22

Псевдоожижение сыпучего материала сопровождается выносом из него наименее крупных частиц, размер которых можно определить из следующей формулы:

g е Ip,— р

40 Р pa (18 +0,61 где Da — максимальный диаметр частиц, выносимый из псевдоожиженного слоя зернистого материала при скорости псевдоожижения, Формула (6) получена решением следующего уравнения О,М.Годеса (Гельперин

Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. — M.: Химия, 1981, в 2-х книгах, 812 с): где Res число Рейнольдса для скорости начала выноса частиц из псевдоожиженного слоя.

Т.е, при псевдоожижении слоя зернистого материала в заколонном пространстве будет происходить сепарация частиц

1816846 сыпучего материала. Э то п риведет к образованию в заколонном пространстве при постепенном снижении подачи бурового насоса с On до 0 столба уложенного сыпучего материала, причем верхний его слой является практически непроницаемый для цементного раствора, так как сложен частицами минимального размера, равного или меньшего размера частиц цемента в цементном растворе.

После формирования моста из сыпучего материала в заколонном пространстве (фиг, 2) прекращением подачи через нижний клапан 10 и отверстия 11 бурильные трубы 13 поднимаются таким образом, чтобы отверстия 7 и обратный клапан 8 располагались между верхним 14 и нижним 15 внутриколонными пакерэми. При таком положении бурильных труб производится подача цементного раствора 17 в заколонное пространство (фиг, 3).

Пример. В качестве сыпучего материала для заполнения секций тканевого рукава используется смесь с размером частиц от

0 до 5 мм„при Вго = 4 мм. Диаметр скважины 0скв, в интервале установки устройства для разобщения заколонного пространства составляет 200 мм, а диаметр эксплуатационной колонны Ок, на участке которой размещено устройство, составляет 110 мм.

Кинематическэя вязкость воды т = 0,87х10 м/с.

Для приведенного случая скорость псевдоожижения составит 0,027 м/с, э максимэльный размер выносимых из псевдоожиженного слоя частиц И, == 0,23 MM.

Подача бурового насоса для псевдоожижения слоя Зернистого материала составит:

5 Л

Оп = Чп = д (Оскв — Dr< ) /л

Ол =- О. 785(0,2 --0.11 )х0,027 ==

= 0.0006 м /с = 36 л/мин.

Технико-зкономическая эффективность

10 от применения заявляемого решения определяется отсутствием сооружения аварийных скважин вследствие перетоков цементного раствора в зону фильтра при цементировании.

Формула изобретения

Устройство для разобщения заколонного пространства при цементировании скважин, содержащее тканевый рукав, 20 закрепленный на эксплуатационной колонне и разделенный на верхнюю, среднюю и нижнюю секции разрушаемыми промежуточными и верхним крепежными кольцами, верхняя и средняя секции частично запол25 нены сыпучим материалом, основной обратный клапан, размещенный в верхней секции, нижнюю заделку, закрепленную на эксплуатационной колонне, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежно30 сти разобщения, оно снабжено установленным в нижней секции дополнительным обратным клапаном. при этом в качестве сыпучего материала используют полидисперсную смесь.

1816846 б

Составитель А.Иванов

Редактор M.Êóçíåöîâà Техред M.Mîðãåíòàê Корректор Т,Вашкович

Заказ 1711 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113085. Москва, Ж-35, Раушскэя наб„4/5

Производственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101

Ю

77 7

l7

71

18