RU2828942C1 - Downhole flow diverter - Google Patents
Downhole flow diverter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2828942C1 RU2828942C1 RU2024114332A RU2024114332A RU2828942C1 RU 2828942 C1 RU2828942 C1 RU 2828942C1 RU 2024114332 A RU2024114332 A RU 2024114332A RU 2024114332 A RU2024114332 A RU 2024114332A RU 2828942 C1 RU2828942 C1 RU 2828942C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- housing
- casing
- movable rod
- diverter
- Prior art date
Links
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 11
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при цементировании обсадных колонн в процессе строительства скважин. The invention relates to the oil and gas industry and can be used in cementing casing columns during well construction.
Известен центратор-турбулизатор потока для обсадной колонны, используемый при креплении скважины (патент RU № 2159839, МПК Е 21 В 17/10, 27.11.2000, бюл. № 33), содержащий полый корпус в виде 2-х колец, спиралевидные центрирующие ребра, жестко закрепленные концами к корпусу и размещенными между центраторами планки с закрепленными к ним скребками.A flow turbulator centralizer for a casing string is known, used for well casing (RU patent No. 2159839, IPC E 21 B 17/10, 11/27/2000, bulletin No. 33), containing a hollow body in the form of 2 rings, spiral centering ribs rigidly fixed with their ends to the body and bars placed between the centralizers with scrapers fixed to them.
Известный центратор позволяет отклонить поток цементного раствора при креплении скважины и частично его турбулизировать, но он не способен полноценно вымыть буровой раствор из каверн.The well-known centralizer allows to deflect the flow of cement slurry during well casing and partially turbulize it, but it is not capable of fully washing out the drilling slurry from the caverns.
Наиболее близким является центратор для обсадной колонны (патент RU № 49090, МПК Е 21 В 17/10, опубл. 10.11.2005), включающий полый корпус, который выполнен в виде патрубка с наклонно выполненными окнами в виде прорези под углом α=25-45 к образующим его наружной поверхности, ограниченными с нижней стороны кольцом, при этом центрирующие элементы, размещенные между прорезями, выполнены полусферической формы в сечении и жестко закреплены к корпусу с помощью электрической сварки. The closest is a centralizer for a casing string (patent RU No. 49090, IPC E 21 B 17/10, published 10.11.2005), which includes a hollow body, which is made in the form of a branch pipe with inclined windows in the form of a slot at an angle of α = 25-45 to the generators of its outer surface, limited on the lower side by a ring, while the centering elements placed between the slots are made hemispherical in cross-section and are rigidly fixed to the body using electric welding.
Недостатком известного центратора является то, что он может обеспечить небольшую турбулизацию, но не обеспечивает отклонение потока вглубь каверны.The disadvantage of the known centralizer is that it can provide a small turbulence, but does not provide flow deflection into the cavity.
Технической задачей является обеспечение вытеснения остатков бурового раствора и полноценное замещение бурового раствора цементным раствором при креплении скважины за счет перенаправления потока технологических жидкостей вглубь каверн, повышение качества крепления.The technical task is to ensure the displacement of drilling mud residues and the complete replacement of drilling mud with cement mortar when casing a well by redirecting the flow of process fluids deep into the caverns, improving the quality of casing.
Техническая задача решается отклонителем потока скважинным, включающим корпус, закрепляемый на обсадной трубе.The technical problem is solved by a well flow diverter, which includes a housing that is fixed to the casing pipe.
Новым является то, что корпус отклонителя выполнен в виде цилиндра с коническим выступом в нижней части с равномерно закрепленными в верхней части выступа четырьмя осями, на которых установлены лопасти, по форме повторяющие тело обсадной трубы и выполненные в форме салазок с направленными наружу полозьями со скошенными верхними и нижними концами, а с внутренней стороны лопастей выполнены внутренние уступы, при этом на осях дополнительно установлены пружины кручения с возможностью прижатия лопастей к корпусу отклонителя, корпус отклонителя оснащен подвижным штоком с конусным окончанием, на конусном окончании выполнены наружные уступы, зеркальные внутренним уступам лопастей, а в верхней части корпус оснащен обоймой из водонабухающей резины, с возможностью воздействия на подвижный шток и его перемещения вниз до фиксации и зацепа внутренних уступов лопастей и наружных уступов конусного окончания подвижного штока, при этом с наружной стороны обоймы в верхней части корпуса установлен наружный цилиндр, имеющий сквозные отверстия по всему диаметру.What is new is that the diverter body is made in the form of a cylinder with a conical protrusion in the lower part with four axes uniformly fixed in the upper part of the protrusion, on which blades are mounted, the shape of which repeats the body of the casing pipe and is made in the form of skids with outwardly directed runners with beveled upper and lower ends, and on the inner side of the blades there are internal ledges, while torsion springs are additionally installed on the axes with the possibility of pressing the blades to the diverter body, the diverter body is equipped with a movable rod with a conical end, on the conical end there are external ledges mirroring the internal ledges of the blades, and in the upper part the body is equipped with a collar made of water-swelling rubber, with the possibility of acting on the movable rod and moving it downwards until the internal ledges of the blades and the external ledges of the conical end of the movable rod are fixed and engaged, while on the outer side of the collar in the upper part of the body there is an external cylinder, having through holes across the entire diameter.
На фиг. 1 изображен общий вид отклонителя потока скважинного в транспортном положении.Fig. 1 shows a general view of the well flow diverter in the transport position.
На фиг. 2 изображен вид сверху отклонителя потока скважинного в транспортном положении.Fig. 2 shows a top view of a well flow diverter in the transport position.
На фиг. 3 изображен вид А отклонителя потока скважинного.Fig. 3 shows view A of a well flow diverter.
На физ. 4 изображен общий вид отклонителя потока скважинного в рабочем положении при спуске в каверну.Fig. 4 shows a general view of the well flow diverter in the working position when lowered into the cavern.
Отклонитель потока скважинный (далее - отклонитель) представляет из себя корпус 1 (фиг.1), жестко закрепляемый на обсадной трубе 2 стопорными элементами 3, например, клиньями, болтами или другим способом (авторы не претендуют на способ крепления), при этом корпус 1 отклонителя выполнен в виде цилиндра с коническим выступом 4 в нижней части с равномерно закрепленными в верхней части конического выступа 4 четырьмя осями 5. На четырех осях 5 установлены лопасти 6 (фиг. 1, 2, 4), повторяющие по форме тело обсадной трубы 2 (фиг. 1), выполненные в форме салазок с направленными наружу полозьями 7 (фиг. 1, 2), причем верхние и нижние концы полозьев 7 скошены, например, под углом 45°, что обеспечивает беспрепятственное движение обсадной колонны (на фиг. 1-4 не показана) из обсадных труб 2 (фиг. 1) с установленными отклонителями в процессе спуска в скважину. С внутренней стороны лопастей 6 выполнены внутренние уступы 8 (фиг. 1, 4). На осях 5 (фиг. 1) дополнительно установлены пружины кручения (на фиг. 1-4 не показаны) с возможностью прижатия лопастей 6 (фиг. 2) к корпусу 1 (фиг. 1) отклонителя.The well flow diverter (hereinafter referred to as the diverter) is a body 1 (Fig. 1) rigidly secured to the casing pipe 2 by locking elements 3, for example, by wedges, bolts or in another way (the authors do not claim to have specified the method of fastening), wherein the body 1 of the diverter is made in the form of a cylinder with a conical projection 4 in the lower part with four axes 5 uniformly secured in the upper part of the conical projection 4. Blades 6 (Figs. 1, 2, 4) are mounted on the four axes 5, repeating the shape of the body of the casing pipe 2 (Fig. 1), made in the form of skids with outwardly directed runners 7 (Figs. 1, 2), wherein the upper and lower ends of the runners 7 are beveled, for example, at an angle of 45°, which ensures unimpeded movement of the casing string (not shown in Figs. 1-4) from the casing pipes 2 (Fig. 1) with installed deflectors during descent into the well. On the inner side of the blades 6, internal ledges 8 are made (Fig. 1, 4). Torsion springs (not shown in Fig. 1-4) are additionally installed on the axes 5 (Fig. 1) with the possibility of pressing the blades 6 (Fig. 2) to the body 1 (Fig. 1) of the deflector.
Корпус 1 отклонителя оснащен подвижным штоком 9 с конусным окончанием, на конусном окончании с наружной стороны выполнены наружные уступы 10, зеркальные внутренним уступам 8 лопастей 6 (фиг. 4). В верхней части корпус 1 (фиг. 1) отклонителя оснащен обоймой 11 (фиг. 3, 4) из водонабухающей резины, с возможностью воздействия на подвижный шток 9 (фиг. 1) после его набухания и перемещения подвижного штока 9 под действием давления от набухшей обоймы 11 (фиг. 4) вниз до фиксации и зацепа внутренних уступов 8 лопастей 6 с наружными уступами 10 конусного окончания подвижного штока 9. При этом с наружной стороны обоймы 11 в верхней части корпуса 1 (фиг. 1) с помощью резьбы 12 (фиг. 3) установлен наружный цилиндр 13 (фиг. 1), под который заходит верхний край подвижного штока 9, причем наружный цилиндр 13 имеет по всему диаметру сквозные отверстия 14 (фиг. 1, 3). Для надежности крепления наружный цилиндр 13 (фиг. 1) закреплен на обсадной трубе 2 с помощью стопорных элементов 3.The body 1 of the deflector is equipped with a movable rod 9 with a conical end; on the conical end, on the outside, external steps 10 are made, mirroring the internal steps 8 of the blades 6 (Fig. 4). In the upper part, the body 1 (Fig. 1) of the deflector is equipped with a collar 11 (Fig. 3, 4) made of water-swelling rubber, with the possibility of acting on the movable rod 9 (Fig. 1) after its swelling and moving the movable rod 9 under the action of pressure from the swollen collar 11 (Fig. 4) downwards until the internal ledges 8 of the blades 6 are fixed and engaged with the external ledges 10 of the conical end of the movable rod 9. In this case, on the outer side of the collar 11 in the upper part of the body 1 (Fig. 1) by means of a thread 12 (Fig. 3), an outer cylinder 13 (Fig. 1) is installed, under which the upper edge of the movable rod 9 goes, and the outer cylinder 13 has through holes 14 (Fig. 1, 3) over its entire diameter. For reliable fastening, the outer cylinder 13 (Fig. 1) is secured to the casing pipe 2 using locking elements 3.
Отклонитель потока скважинный работает следующим образом.The well flow diverter operates as follows.
В интервал скважины с наличием глубоких каверн 15 (фиг. 4), где необходимо обеспечить высокое качество цементирования, спускают отклонитель, предварительно его установив на обсадной трубе 2 (фиг. 1) обсадной колонны. Как правило, количество отклонителей выбирают в зависимости от количества каверн 15 (фиг. 4) в скважине. На обсадных трубах 2 (фиг.1) отклонитель закрепляют стопорными элементами 3 (фиг.1). В процессе спуска отклонителя потока лопасти 6 (фиг.1) в форме салазок с полозьями 7 за счет работы пружин кручения прижимаются к корпусу 1, проходя номинальные участки, не мешая прохождению восходящего потока бурового раствора, одновременно центрируя обсадные трубы 2 обсадной колонны относительно ствола скважины. После дохождения обсадной трубы 2 до забоя отклонитель располагают напротив каверн 15 (фиг.4), имеющихся в стволе скважины.In the well interval with deep caverns 15 (Fig. 4), where it is necessary to ensure high quality cementing, a deflector is lowered, having previously installed it on the casing pipe 2 (Fig. 1) of the casing string. As a rule, the number of deflectors is selected depending on the number of caverns 15 (Fig. 4) in the well. On the casing pipes 2 (Fig. 1), the deflector is secured with locking elements 3 (Fig. 1). During the lowering of the flow deflector, the blades 6 (Fig. 1) in the form of skids with runners 7 are pressed against the body 1 due to the operation of the torsion springs, passing nominal sections, without interfering with the passage of the ascending flow of drilling mud, simultaneously centering the casing pipes 2 of the casing string relative to the wellbore. After the casing pipe 2 reaches the bottom, the deflector is positioned opposite the caverns 15 (Fig. 4) present in the wellbore.
В процессе очистительной промывки скважины перед началом цементирования, внутрь к обойме 11 из водонабухающей резины, через сквозные отверстия 14 (фиг. 1) попадает буровой раствор, при этом обойма 11 (фиг. 4) начинает увеличиваться, воздействуя на подвижный шток 9 с конусным окончанием, который под давлением перемещается вниз до тех пор, пока внутренние уступы 8 лопастей 6 и наружные уступы 10 конусного окончания подвижного штока 9 не попадут в зацеп, в результате лопасти 6 отклоняются в сторону каверн 15.During the cleaning flushing of the well before the start of cementing, drilling mud gets into the collar 11 made of water-swelling rubber through the through holes 14 (Fig. 1), whereby the collar 11 (Fig. 4) begins to increase, acting on the movable rod 9 with a conical end, which moves downwards under pressure until the internal ledges 8 of the blades 6 and the external ledges 10 of the conical end of the movable rod 9 get into the catch, as a result of which the blades 6 are deflected towards the caverns 15.
В процессе цементирования восходящие потоки сначала буферной жидкости, а затем и цементного раствора при прохождении по лопастям 6 отклонителя, благодаря направленным наружу полозьям 7 (фиг. 2) перенаправляются вглубь каверн 15 (фиг. 4), тем самым вытесняя оттуда остатки бурового раствора, происходит замещение его на цементный раствор. Благодаря предлагаемой конструкции отклонителя потока улучшается полнота вытеснения бурового раствора из скважины, в том числе из каверн, и замещение его цементным раствором, повышается качество крепления путем образования сплошного цементного камня вокруг обсадной колонны даже в кавернах.During the cementing process, the ascending flows of first the spacer fluid and then the cement slurry, when passing through the blades 6 of the diverter, are redirected deep into the caverns 15 (Fig. 4) due to the outwardly directed runners 7 (Fig. 2), thereby displacing the remainder of the drilling fluid from there, and replacing it with the cement slurry. Due to the proposed design of the flow diverter, the completeness of the displacement of the drilling fluid from the well, including from the caverns, and its replacement with the cement slurry is improved, the quality of the fastening is improved by forming a solid cement stone around the casing string even in the caverns.
Предлагаемая конструкция отклонителя потока улучшает проходимость обсадной колонны и спускаемого с ней скважинного оборудования в стволе скважины, улучшаются условия промывки в процессе спуска и цементирования скважины. При этом обеспечивается качество крепления скважины за счет придания восходящему потоку цементного раствора необходимого направления в кавернах, следовательно, и разобщения пластов.The proposed design of the flow diverter improves the permeability of the casing string and the downhole equipment lowered with it in the wellbore, and improves the conditions for flushing during the lowering and cementing of the well. At the same time, the quality of the well mount is ensured by giving the ascending flow of cement mortar the necessary direction in the caverns, and, consequently, by separating the layers.
Пример практического применения.An example of practical application.
Пробурили скважину долотом диаметром 143 мм глубиной 1800 м. Провели геофизические исследования ствола (ГИС) скважины каверномером, и определили 2 интервала с наличием глубоких каверн, до 350 мм. Перед началом спуска обсадной колонны диаметром 114х7,0 мм на скважину завезли два отклонителя потока скважинных (далее - отклонитель) с наличием сквозных отверстий на наружном цилиндре отклонителя, с предварительно установленной внутрь наружного цилиндра обоймой из водонабухающей резины, при этом каждый отклонитель оборудован четырьмя лопастями в форме салазок с полозьями, направленными наружу, концы которых скошены под углом 45°, установленными на осях отклонителей, на каждую ось предварительно установлена пружина кручения, прижимающая лопасти к корпусу. A well was drilled with a bit of 143 mm in diameter to a depth of 1800 m. Geophysical surveys of the wellbore (GIS) were conducted with a caliper and 2 intervals with deep caverns, up to 350 mm, were identified. Before starting to lower a casing string of 114x7.0 mm in diameter, two well flow diverters (hereinafter referred to as the diverter) were delivered to the well with through holes in the outer cylinder of the diverter, with a collar made of water-swelling rubber pre-installed inside the outer cylinder, while each diverter is equipped with four blades in the form of skids with runners directed outward, the ends of which are beveled at an angle of 45 °, installed on the axes of the diverters, a torsion spring is pre-installed on each axis, pressing the blades to the body.
Перед спуском в ствол скважины на обсадные трубы обсадной колонны жестко установили отклонители таким образом, чтобы конусные выступы корпуса отклонителя находились внизу, с учетом их размещения напротив выявленных с помощью ГИС каверн. Before lowering into the wellbore, the deflectors were rigidly installed on the casing pipes of the casing column in such a way that the conical projections of the deflector body were at the bottom, taking into account their placement opposite the caverns identified using GIS.
Спустили обсадную колонну из обсадных труб до проектного забоя, и произвели промывку скважины буровым раствором в количестве 1,5 объема скважины. Далее произвели цементирование обсадной колонны по общепринятой технологии с прокачиванием последовательно буферной жидкости, затем цементного раствора, продавив последний продавочной жидкостью до получения сигнала СТОП. После цементирования колонну обсадных труб оставили на ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ) на 48 часов. По истечении времени ОЗЦ 48 часов спустили в скважину геофизический прибор - акустический цементомер (АКЦ) и произвели исследования по всему стволу скважины. Результаты проведенных исследований с помощью АКЦ показали полноценное сцепление цемента в интервалах каверн как с обсадной трубой, так и с породой. По результатам освоения скважины получена безводная нефть.The casing string was lowered from the casing pipes to the design bottomhole and the well was flushed with drilling mud in the amount of 1.5 well volumes. Then the casing string was cemented using the generally accepted technology with successively pumping the spacer fluid, then the cement slurry, squeezing the latter with the squeezing fluid until the STOP signal was received. After cementing, the casing string was left to wait for cement hardening (WCH) for 48 hours. After the WCH time of 48 hours, a geophysical device - an acoustic cement meter (ACM) - was lowered into the well and studies were carried out along the entire wellbore. The results of the studies carried out using the ACM showed full adhesion of the cement in the cavern intervals both with the casing pipe and with the rock. As a result of the well development, anhydrous oil was obtained.
Таким образом удалось максимально вытеснить буровой раствор из ствола скважины при цементировании, в том числе и из кавернозных участков, и получить полноценную крепь.In this way, it was possible to maximally displace the drilling fluid from the wellbore during cementing, including from cavernous areas, and obtain a full-fledged support.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2828942C1 true RU2828942C1 (en) | 2024-10-21 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2009304C1 (en) * | 1990-08-20 | 1994-03-15 | Печорский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Rotary deflecting tool |
RU91101U1 (en) * | 2009-08-12 | 2010-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная лаборатория "Фотон" (ООО "НПЛ "Фотон") | CURING TURBULATOR-CENTRATOR |
RU2728396C1 (en) * | 2020-03-27 | 2020-07-29 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Device for cementing of casing strings in complicated conditions |
RU2757835C1 (en) * | 2021-04-15 | 2021-10-21 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Method for cementing fiberglass casing and device for its implementation |
US11306575B2 (en) * | 2018-07-25 | 2022-04-19 | Schlumberger Canada Limited | Releasably connectible downhole flow diverter for separating gases from liquids |
RU2817840C1 (en) * | 2019-10-11 | 2024-04-22 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Expander (versions) |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2009304C1 (en) * | 1990-08-20 | 1994-03-15 | Печорский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Rotary deflecting tool |
RU91101U1 (en) * | 2009-08-12 | 2010-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная лаборатория "Фотон" (ООО "НПЛ "Фотон") | CURING TURBULATOR-CENTRATOR |
US11306575B2 (en) * | 2018-07-25 | 2022-04-19 | Schlumberger Canada Limited | Releasably connectible downhole flow diverter for separating gases from liquids |
RU2817840C1 (en) * | 2019-10-11 | 2024-04-22 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Expander (versions) |
RU2728396C1 (en) * | 2020-03-27 | 2020-07-29 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Device for cementing of casing strings in complicated conditions |
RU2757835C1 (en) * | 2021-04-15 | 2021-10-21 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Method for cementing fiberglass casing and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4595058A (en) | Turbulence cementing sub | |
RU2336409C2 (en) | Mandrel with side pocket that maintains operation capability after subjected to flush of cement slurry | |
US7234518B2 (en) | Adjustable well screen assembly | |
US9140100B2 (en) | Movable well bore cleaning device | |
CA2106921A1 (en) | Dedicated perforatable nipple with integral isolation sleeve | |
NO347749B1 (en) | A centralizer and a centralizer sub for aligning a tubular in a wellbore | |
RU2828942C1 (en) | Downhole flow diverter | |
RU2405101C1 (en) | Casing centraliser | |
RU2825377C1 (en) | Flow diverter | |
CN202117615U (en) | Well cementation is with outside of tubes packer instrument integrated configuration | |
US5641018A (en) | Apparatus and method for cementing wells | |
US11920418B2 (en) | Apparatus and method for behind casing washout | |
WO2020139911A1 (en) | Systems and methods for improved centralization and friction reduction using casing rods | |
DK181202B1 (en) | Well screen assembly and method of using a well screen assembly | |
RU2422615C2 (en) | Centraliser for casing string | |
RU2366800C2 (en) | Procedure for increasing strength of contact of annulus cement stone with environment in well | |
RU2812388C1 (en) | Column shoe for horizontal shafts | |
RU2468181C1 (en) | Casing pipe centraliser | |
RU2810362C1 (en) | Casing bottom device | |
CA1154380A (en) | Casing stand-off band for use with running cementing of casing in wellbores | |
WO1987002409A1 (en) | Turbulence cementing sub | |
RU1781413C (en) | Method of cementing inclined wells | |
RU42262U1 (en) | DEVICE FOR CLEANING A WELL FROM A SAND BLOCK AND ITS WASHING | |
RU2143542C1 (en) | Packer for closing internal space in pipe string | |
CN113445912B (en) | Displacement compensation device for hydraulic jet drilling and operation pipe column |