Способ кольматации стенок скважины

 

Сущность изобретения: из раствора сепарируют изоляционный материал различных фракций и воздействуют им из гидромониторных насадок на стенки скважины. Сначала воздействуют крупнодисперсной фракцией наименьшей плотности, затем фракциями, занимающими промежуточное положение между крупнодисперсной фракцией с наименьшей плотностью и мелкодисперсной фракцией с наибольшей плотностью. На завершающем этапе воздействуют мелкодисперсной фракцией наибольшей плотности. Последовательность воздействия изоляционного материала различных фракций на стенки скважины определяют расположением насадок по ходу движения раствора и размещением их входных кромок на различном расстоянии от продольной оси сепаратора. 2 ил.

Изобретение относится к технике и технологии бурения скважин и может быть использовано для изоляции проницаемых пород в процессе циркуляции бурового раствора в скважине. Цель изобретения повышение эффективности кольматации при одновременном уменьшении глубины проникновения раствора в кольматируемый пласт. Сущность способа заключается в следующем. Из раствора сепарируют изоляционный материал различных фракций и воздействуют им посредством струйной обработки из гидромониторных насадок на стенки скважины. Для этого дополнительно к сепарации мелкодисперсной фракции сепарируют крупнодисперсную фракцию изоляционного материала наименьшей плотности и фракции, занимающие промежуточное положение между крупнодисперсной фракцией с наименьшей плотностью и мелкодисперсной фракцией с наибольшей плотностью, путем размещения входных кромок гидромониторных насадок на различном расстоянии от продольной оси сепаратора, а струйную обработку стенок скважины производят с воздействием на них изоляционного материала сначала крупнодисперсной фракции наименьшей плотности, затем фракциями, занимающими промежуточное положение между крупнодисперсной фракцией с наименьшей плотностью и мелкодисперсной фракцией с наибольшей плотностью и на завершающем этапе мелкодисперсной фракцией наибольшей плотности, при этом последовательность воздействия изоляционного материала различных фракций на стенки скважины определяют посредством последовательного расположения по ходу движения раствора указанных гидромониторных насадок. На фиг. 1 схематично изображено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 средняя дополнительная гидромониторная насадка, выполненная с возможностью радиального перемещения в корпусе. Устройство содержит корпус 1 с размещенным в нем сепарирующим узлом (сепаратором) 2, зафиксированным с помощью переводника 3. В сепарирующем узле выполнены винтовые канавки 4, выходящие во внутреннюю полость 5 корпуса 1. В цилиндрической стенке корпуса на наибольшем удалении от сепарирующего узла установлена гидромониторная насадка 6, входная кромка 7 которой размещена по продольной оси внутренней полости 5 корпуса. Ближе других к сепарирующему узлу установлена гидромониторная насадка 8 с входной кромкой 9, выполненной заподлицо с цилиндрической поверхностью полости 5. Между насадками 6 и 8 могут быть установлены (одна и более) средние насадки 10, длины выставки входных кромок 11 которых принимают значения между длинами выставок входных кромок насадок 6 и 8. Они зависят от состава раствора изоляционного материала по разноплотностным фракциям и объемного содержания каждой из фракций. Например, если количество фракций равно пяти, то, кроме ближней к сепарирующему узлу и дальней от него гидромониторных насадок, необходимо устанавливать в корпусе между ними три средние насадки. Расстояния входных кромок этих насадок от продольной оси полости корпуса пропорциональны плотностям отбираемыми ими фракций раствора изоляционного материала. Средние насадки 10 могут быть выполнены подвижными с возможностью радиального перемещения в корпусе 1. В этом случае в их конструкции предусмотрено уплотнение 12. Устройство работает следующим образом. Инструментальная компоновка, включающая данное устройство, в процессе бурения или проработки стенки скважины, вращаясь, подается вниз. Циркулируемый по ней раствор изоляционного материала, содержащий две или более разноплотностных фракций с частицами кольматанта, поступает в винтовые канавки 4 сепарирующего узла 2, выходящие во внутреннюю полость 5. За счет перепада давления в сепарирующем узле 2 струи раствора образуют в полости 5 вращающийся поток, в котором под действием центробежных сил происходит сепарация его на фракции, наименее плотная из которых, содержащая наиболее крупные частицы кольматанта, заполняет собой осевую зону внутренней полости 5, отбирается через гидромониторную насадку 6 и в виде высокоскоростной струи воздействует на стенку скважины, сложенную из проницаемых пород с крупными поровыми каналами и трещинами. Далее по мере прохождения через обрабатываемый участок стенки скважины корпуса устройства на него воздействуют струи фракций раствора, занимающие после сепарации среднее положение. Эти струи образуются в средних насадках 10. Струи этих фракций, воздействуя на предварительно созданный наиболее крупными частицами кольматационный "каркас", проникают вглубь его, уплотняя и уменьшая проницаемость для флюидов. Наиболее плотная и мелкодисперсная фракция, текущая в пристенной области внутренней полости 5, отбирается через гидромониторную насадку 8 и воздействует на ранее уплотненный кольматационный "каркас", доведя его проницаемость до минимума. Регулировкой выставки во внутреннюю полость входной кромки средних насадок 10 путем радиального перемещения можно настроить при изменении объемного соотношения фракций в растворе на такое размещение входной кромки 11 в полости 5, которое обеспечивает наиболее эффективный отбор "средних" фракций и повышает эффективность процесса кольматации. П р и м е р. При вскрытии продуктивного пласта началось поглощение бурового раствора интенсивностью 20 м³/ч, что свидетельствует о интенсивном характере ухода бурового раствора и наличии раскрытости каналов проницаемой породы пласта. Согласно предлагаемому способу изоляционный раствор, состоящий из двух фракций древесного опила, представляющего собой крупнодисперсную фракцию (размеры частиц 0,5-3 мм), плотностью 700-800 кг/м³, объемное содержание которой в растворе равно 0,1, и частиц глины и песка, представляющего мелкодисперсную фракцию (0,005-1,0 мм) плотностью 2400-2600 кг/м³ подачи с дневной поверхности по бурильным трубам к устройству. Проходя через сепарирующий узел устройства, изоляционный раствор приобретал закрученное движение, в котором под действием центробежных сил осуществлялось разделение (сепарация) изоляционного раствора на фракции различной дисперсности. В периферийную часть поступал раствор с частицами глин и песка, а в центральную часть раствор с частицами опила. По мере подачи устройства вниз на обрабатываемый участок стенки скважины вначале воздействовали струей раствора, содержащего частицы опила. Последние благодаря своим большим размерам и малой плотности, а также невысокой кинетической энергии проникали в каналы породы относительно неглубоко и создавали там кольматационный "каркас", который существенно снижал трещинную проницаемость породы и сужал размеры проходных сечений каналов. Повторное воздействие на стенку скважины осуществляли струей раствора с частицами глины и песка, которые благодаря высокой кинетической энергии и проникающей способности намывались вглубь кольматационного "каркаса", дополнительно уплотняли его, еще сильнее уменьшая проницаемость. Тем самым повысилась эффективность процесса кольматации за счет создания плотного кольматационного слоя. Технологический раствор показал, что общая подача буровым насосом изоляционного раствора в 0,045 м³/с распределялась следующим образом. В струю раствора с глиной и песком приходилось 0,0048 м³/с, в струю раствора с опилом 0,015 м³/с, а остальная часть изоляционного раствора обеспечивала очистку шарошек долота, прикрепленного к устройству снизу. При этом значения скоростей кольматирующих струй составили 61,5 м/с. Интенсивность поглощения после изоляционной операции снизилась до 0,3-0,5 м³/ч, что свидетельствует о высокой степени изоляции поглощающего пласта.

Формула изобретения

СПОСОБ КОЛЬМАТАЦИИ СТЕНОК СКВАЖИНЫ, включающий выделение сепараций из раствора изоляционного материала мелкодисперсной фракции и воздействие им посредством струйной обработки из гидромониторных насадок на стенки скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности кольматации при одновременном уменьшении глубины проникновения раствора в кольматируемый пласт, из раствора дополнительно сепарируют крупнодисперсную фракцию изоляционного материала наименьшей плотности и фракции, занимающие промежуточное положение между крупнодисперсной фракцией с наименьшей плотностью и мелкодисперсной фракцией с наибольшей плотностью путем размещения входных кромок гидромониторных насадок на различном расстоянии от продольной оси сепаратора, а струйную обработку стенок скважины производят с воздействием на них изоляционного материала, сначала крупнодисперсной фракции наименьшей плотности, затем фракциями, занимающими промежуточное положение между крупнодисперсной фракцией с наименьшей плотностью и мелкодисперсной фракцией с наибольшей плотностью и на завершающем этапе - мелкодисперсной фракцией наибольшей плотности, при этом последовательность воздействия изоляционного материала различных фракций на стенки скважины определяют посредством последовательного расположения по ходу движения раствора указанных гидромониторных насадок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2