устройство для электротермического крепления ствола скважины

Формула изобретения

Устройство для электротермического крепления ствола скважины, содержащее тампонирующий генератор теплоты и уплотнитель с конусообразным наконечником, жестко закрепленные на штанге, источник электроэнергии, легкоплавкий связующий материал, лебедку, грузонесущий кабель для подвешивания генератора теплоты и канализации электроэнергии, отличающееся тем, что оно снабжено емкостью, заполненной легкоплавким связующим материалом, а генератор теплоты размещен в нижней части емкости и выполнен в виде полого цилиндра с выходным отверстием в нижней части, при этом конусообразный наконечник уплотнителя установлен внутри генератора теплоты, по всей его длине, для вытеснения расплавленного связующего материала под собственным весом через выходное отверстие в полость скважины и крепления ее стенок при подъеме устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для закрепления неустойчивых и изоляции поглощающих интервалов горных пород при сооружении геологоразведочных, эксплуатационных, гидрогеологических, инженерных скважин различного назначения с применением относительно легкоплавких экологически чистых композиционных тампонажных материалов.

Известен способ электротермического крепления ствола скважины и устройство для его осуществления (см. патент РФ 2057901, М. кл. 6 Е 21 В 33/138), принятый за прототип. Способ электротермического крепления ствола скважины, основанный на плавлении легкоплавких экологически чистых тампонажных материалов, который заключается в том, что готовят композиционный тампонажный материал с температурой плавления 50-1000^oС, опускают в предварительно пробуренную скважину тампонирующий пенетратор, после чего заполняют скважину тампонажным материалом на нужную высоту, а затем поднимают нагретый тампонирующий пенетратор к устью скважины.

Устройство для реализации способа включает в себя тампонирующий тепловой пенетратор, источник электроэнергии, лебедку, блок-баланс, кабель-трос для подвешивания пенетратора и канализации электроэнергии к тампонирующему пенетратору, штангу с центраторами и кабельный замок. При этом кристаллизатор - формователь - уплотнитель цилиндрической формы помещен в нижней части корпуса, штанга с центраторами помещена между корпусом пенетратора и кабель - тросом, а корпус пенетратора - генератора теплоты в верхней части имеет коническую форму с возможностью обеспечения со стенками скважины угла 5-10, при этом наружный диаметр корпуса пенетратора меньше диаметра скважины на 10-30%.

Данный способ и устройство обеспечивают крепление стволов только сухих и не глубоких скважин, доставка же легкоплавких тампонажных материалов к месту крепления отдельных участков тектонических нарушений, трещиноватостей, изоляции зон поглощений на любой интервал глубокой скважины, заполненной глинистым раствором, невозможна.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка, а именно расширение возможностей прототипа, что выражается в возможности закрепления отдельных участков тектонических нарушений, изоляции зон поглощений и флюидопоглощений на любых интервалах предварительно пробуренных глубоких скважин различного назначения, заполненных глинистыми или другими буровыми растворами.

Задача решается тем, что устройство для электротермического крепления ствола скважины, содержащее тампонирующий генератор теплоты и уплотнитель с конусообразным наконечником, жестко закрепленные на штанге, источник электроэнергии, легкоплавкий связующий материал, лебедку, грузонесущий кабель для подвешивания генератора теплоты и канализации электроэнергии, согласно изобретению оно снабжено емкостью, заполненной легкоплавким связующим материалом, а генератор теплоты размещен в нижней части емкости и выполнен в виде полого цилиндра с выходным отверстием в нижней части, при этом конусообразный наконечник уплотнителя установлен внутри генератора теплоты, по всей его длине, для вытеснения расплавленного связующего материала под собственным весом через выходное отверстие в полость скважины и крепление ее стенок при подъеме устройства.

Устройство для электротермического крепления ствола скважин поясняется чертежом, на котором изображен его продольный разрез.

Устройство содержит тампонирующий полый цилиндрический генератор теплоты 1 с выходным отверстием в его нижней части. Генератор размещен в нижней части емкости 2, заполненной легкоплавким связующим материалом. Внутри генератора 1 установлен уплотнитель расплава 3, который закреплен с генератором теплоты в нижней части тремя болтами. Нижняя часть уплотнителя выполнена в виде цилиндрического основания, а верхняя имеет форму конусообразного наконечника и установлена внутри генератора теплоты 1 по всей его длине для выхода расплавленного легкоплавкого связующего материала под собственным весом в полость скважины при подъеме устройства. Устройство включает также штангу 4, центратор 5, кабельный замок 6, грузонесущий кабель 7, а также лебедку и источник электроэнергии, не показанные на чертеже.

Устройство работает следующим образом.

После сборки устройства, в состав которого входят тампонирующий генератор теплоты 1, емкость 2 с легкоплавким связующим материалом, уплотнитель 3, штанга 4, центратор 5, кабельный замок 6, его подвешивают на грузонесущем кабеле 7, включают генератор теплоты 1, расплавляют гранулированный связующий легкоплавкий материал в его нижней части и охлаждают водой. Расплав остывает и закупоривает выходное отверстие в нижней торцевой части генератора теплоты, после чего устройство с помощью лебедки опускают в скважину на участок тампонирования. По силовым жилам грузонесущего кабеля 7 от источника электроэнергии к тампонирующему генератору теплоты 1 подают электроэнергию, при этом генератор теплоты 1 расплавляет связующий легкоплавкий материал, находящийся в емкости 2, который через отверстие в нижней части генератора вытесняется под собственном весом в полость скважины и при помощи уплотнителя 3 осуществляется равномерное крепление стенок скважины при одновременном подъеме устройства за счет плавного перехода конусообразного наконечника в цилиндрическое основание.

Выполненные исследования показали, что на современном этапе предложенное устройство может найти экономически целесообразное практическое применение для беструбного экологически чистого крепления отдельных зон тектонических нарушений и изоляции поглощающих и проявляющих горизонтов на любых интервалах глубоких скважин, заполненных буровым раствором.