Устройство для очистки наклонного ствола скважины от шлама

Устройство для очистки наклонного ствола скважины от шлама

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для очистки ствола наклонно направленных скважин.

Известно устройство для очистки ствола скважины, которое содержит установленную на бурильной колонне муфту с лопастями, расположенными на верхней торцевой части муфты и выполненными одинакового наружного диаметра с муфтой, при вращении которой происходит турбулизация потока в районе лопастей (авторское свидетельство СССР №1006705 Е21В 21/00 Е21В 43/22, опубл. 23.03.1983).

Недостатком этого устройства является низкая эффективность работы из-за невозможности подъема спрессованной бурильной породы (шлама) с нижней стенки наклонной скважины.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для очистки скважины от шлама, включающее бурильные трубы, оснащенные центраторами с лопастями и турбинами, установленные за центраторами с возможностью вращения вокруг своих продольных осей под действием потока промывочной жидкости, причем диаметр турбин меньше диаметра центраторов (патент РФ №2160818 Е21В 21/00 опубл. 20.12.2000).

Недостатком данного устройства является невозможность подъема спрессованного на нижней стенке скважины шлама как лопастями центраторов, так и турбулизацией потока турбинами.

Актуальность заявляемого изобретения обусловлена тем, что в горизонтальных скважинах с зенитным углом больше 30 градусов шлам осаждается на нижней стенке скважины. Осадок может соскальзывать вниз по стволу, спрессовываться и образовывать пробки в кольцевом пространстве, что влечет за собой осложнения и аварийные ситуации в процессе бурения и крепления скважин.

Задача, стоящая при создании изобретения, состоит в разработке устройства для очистки наклонного ствола скважины, позволяющего удалять шлам с нижней стенки ствола скважины, в том числе спрессованный.

Технический результат предлагаемого изобретения - предупреждение осложнений в процессе бурения за счет повышения качества очистки наклонного ствола скважины от шлама, в том числе спрессованного.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство для очистки скважин от шлама в наклонном участке ствола с зенитным углом больше 30 градусов содержит ряд лопастных центраторов, установленных между соединениями бурильных труб. Каждый лопастной центратор состоит из цилиндрического корпуса, лопастей и ряда щеток. Длина каждого лопастного центратора больше его диаметра, причем каждый лопастной центратор имеет по меньшей мере три лопасти, обращенные по направлению вращения бурильных труб. Передняя поверхность каждой лопасти выполнена черпаковидной формы, щетки представляют собой ряд металлических щетин, собранных в пучки и жестко закрепленных на корпусе лопастного центратора. Щетки по высоте выступают над лопастями и установлены за боковой поверхностью каждой лопасти. Указанные лопастные центраторы установлены на расстоянии от 25 до 50 метров друг от друга между соединениями бурильных труб.

Заявляемые конструктивные особенности выполнения лопастных центраторов, имеющих лопасти и щетки, способствуют удалению спрессованного шлама на нижней стенке наклонного ствола скважины -щетки соскребают осевший на нижней стенке скважины шлам, а передняя поверхность лопасти черпаковидной формы захватывает и приподнимает шлам, который с восходящим потоком жидкости перемещается вверх по наклонному стволу скважины. Таким образом, применение данного устройства позволяет предотвратить образование сужения ствола скважины за счет полной очистки ствола скважины от шлама, в том числе спрессованного.

На фиг. 1 изображено в общем виде устройство для очистки наклонного ствола скважины от шлама, вид сбоку.

На фиг. 2 показан лопастной центратор.

На фиг. 3 - поперечный разрез лопастного центратора.

Стрелками показано направление вращения бурильных труб.

Устройство для очистки наклонного ствола скважины от шлама содержит лопастные центраторы 1, установленные между бурильными трубами 2 (фиг. 1). Лопастной центратор крепится к бурильной трубе посредством резьбового соединения.

Каждый лопастной центратор состоит из цилиндрического корпуса 3 с концевыми резьбовыми соединениями 4 и 5, лопастей 6 и щеток 7. Лопасти 6 с корпусом лопастного центратора 3 составляют единое целое. Минимальное число лопастей три. Передняя поверхность лопастей 6 выполнена черпаковидной формы, а за боковой поверхностью лопастей 6 установлены щетки 7. Щетки 7 представляют собой ряд металлических щетин, собранных в пучки и жестко закрепленных на корпусе лопастного центратора 3, например, путем зачеканивания. Пучки металлических щетин равноудалены друг от друга по всей длине лопасти центратора. Концы щеток 7 выступают над лопастями 6 (фиг. 2, 3).

Устройство работает следующим образом.

В процессе бурения наклонной скважины происходит разрушение горной породы долотом 8, вращение которому передает компоновка низа бурильной колонны 9. Для удаления разрушенной горной породы из скважины через бурильные трубы 2 прокачивают буровой раствор. Буровой раствор проходит через долото 8, попадет в кольцевое пространство между стенкой скважины и бурильными трубами 2 и вовлекает в движение частицы выбуренного шлама 10. При наклонном положении ствола, особенно при зенитном угле больше 30 градусов, из-за гравитационной составляющей и разности скоростей движения бурового раствора у верхней и нижней стенок скважины часть шлама 10 оседает на нижней стенке скважины. Для подъема шлама 10 к верхней стенке между соединениями бурильных труб 2 устанавливают лопастной центратор 1 для очистки ствола скважины. При вращении бурильных труб 2 лопастной центратор 1 посредством щеток 7 контактирует с нижней стенкой скважины, на которой скапливается и спрессовывается шлам 10. Щетками 7 выбуренная порода соскабливается и отрывается от нижней стенки и захватывается передней поверхностью лопасти 6, имеющей черпаковидную форму. В результате этого шлам 10 приподнимается к верхней стенке скважины и далее потоком бурового раствора перемещается вдоль по стволу. В зависимости от выбранного режима промывки и параметров бурового раствора через 25-50 м шлам 10 вновь оседает на нижней стенке скважины. При последующем осаждении шлама 10 его подъем осуществляют следующим лопастным центратором 1, расположенным выше на 25-50 м.

Таким образом, последовательное взаимодействие упругих щеток лопастного центратора с осажденным на нижней стенке скважины шламом способствует подъему шлама (в том числе спрессованного), перемещению его буровым раствором по наклонному стволу скважины, тем самым повышая качество очистки скважины и предупреждая осложнения в процессе

Устройство для очистки скважин от шлама в наклонном участке ствола с зенитным углом больше 30 градусов, содержащее ряд лопастных центраторов, установленных между соединениями бурильных труб, каждый лопастной центратор состоит из цилиндрического корпуса, лопастей и ряда щеток, длина каждого лопастного центратора больше его диаметра, причем каждый лопастной центратор имеет по меньшей мере три лопасти, обращенные по направлению вращения бурильных труб, при этом передняя поверхность каждой лопасти выполнена черпаковидной формы, щетки представляют собой ряд металлических щетин, собранных в пучки и жестко закрепленных на корпусе лопастного центратора, щетки по высоте выступают над лопастями и установлены за боковой поверхностью каждой лопасти, отличающееся тем, что указанные лопастные центраторы установлены на расстоянии от 25 до 50 метров друг от друга между соединениями бурильных труб.