Способ изоляции продуктивного пласта

 

Изобретение относится к бурению скважин о горной промышленности, в частности к способам изоляции продуктивных пластов при заканчивании скважин. Целью изобретения является повышение эффективности способа за счет использования материала глинистой породы в качестве тампонирующего агента, упрощения технологии и сокращения энергозатрат. После бурения скважины при установке обсадной колонны в зоне кровли и подошвы пласта в интервалах залегания глинистых пород, ограничивающих пласт, устанавливают специальные разобщающие манжеты, закрепленные на колонне выше и ниже фильтра. Используя образцы керна глинистых пород, на вибростенде определяют частоту механических колебаний разжижения глин. Размещают генератор гидродинамических волн давления в заполненной жидкостью скважине в интервалах залегания глинистых пород. Включают генератор и создают непроницаемый экран вокруг скважины путем возбуждения гидродинамических волн давления. При этом частота волн давления равна частоте разжижения глин. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РГСПУВЛИК (505 Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4729528/03 (22) 16.08.89 (46) 30.07,93. Бюл. N 28 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по взрывным методам геофизической разведки (72) Э.M.Bîëüíèöêàÿ и M.Ñ.Áåëåíüêèé (56) Авторское свидетельство СССР

М 1785307, кл. Е 21 В 43/32, 1988. (54) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ПРОДУКТИВНОГо ПЛАСТА (57) Изобретение относится к бурению скважин в горной промышленности, в частности к способам изоляции продуктивных пластов при эаканчивании скважин. Целью изобретения является повышение эффективности способа за счет использования материала глинистой породы в качестве тампонйруюИзобретение относится к области бурения скважин в горной промышленности и конкретно к способам изоляции продуктивных пластов при заканчивании скважины для добычи подземных вод или добычи твердых полезных ископаемых скважинными методами, Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности за счет упрощения технологии, сокращения энергозатрат и стоимости работ, Изобретение поясняется фиг,1 и 2.

1, Пусть сооружаемая скважина глубиной Н:- 500 м вскрывает два водоносных горизонта (1 H 2, GM. фиг,1). И nvcTb водоупоры — кровля 3 и подошва пласта 4 представлены глинами. Для предотвращения

„„5U„„1839410 А1! щего агента, упрощения технологии и сокращения энергозатрат. После бурения скважины при установке обсадной колонны в зоне кровли и подошвы пласта в интервалах залегания глинистых пород, ограничивающих пласт, устанавливают специальные разобщающие манжеты, закрепленные на колонне выше и ниже фильтра. Используя образцы керна глинистых пород, на вибростенде определяют частоту механических колебаний разжижения глин. Размещают генератор гидродинамических волн давления в заполненной жидкостью скважине в интервалах залегания глинистых пород, Включают генератор и создают непроницаемый экран вокруг скважины путем возбуждения гидродинамических волн давления.

При этом частота волн давления равна частоте разжижения глин, 2 ил. попадания в пласт 1 поверхностных вод и предотвращения возникновения перетоков между пластами 1 и 2 по затрубному пространству необходимо осуществить гидроизоляцию пластов. Для этого после бурения скважины, при установке обсадной колонны

5 в зоне кровли 3 и подошвы 4 пласта устанавливают специальные разобщающие манжеты 6. закрепленные на колонне выше и ниже фильтра 7, Манжеты 6 выполняются из эластичного материала, например, резины и имеют форму усеченного конуса, широкая часть которого больше диаметра скважины на 20 — 50 мм. Используя образцы керна глинистых пород, на вибростенде определяют частоту механических колебаний разжижения глин, измеряя сопротивление

1830410 сдвига глины при различных частотах вибрационных воздействий. 8 случае коэлинитовых глин эта частота соответствует f = 20

Гц.

Генератор 8 упругих колебаний, например, скважинный пневматический источник, входящий в комплект с серййно выпускаемой установкой АСП-ТМ, спускают в заполненную >кидкость1о скважину на пневмомагистрали и устанавливают в интервале кровли 3 пласта. Осуществляют подачу к источнику сжатого воздуха и производят многократные импульсные воздействия путем выхлопов этого воздуха в течении Т = 10-15 мин.

Упругие колебания жидкости (воды, бурового или технологического раствора) передаются в заполненное жидкостью затрубное пространство и вызывают колебания глинистых частиц. Под действием механических воздействий глина переходит в тиксотропное состояние и заполняет пространство между стенками скважины и обсадной колонны. После прекращения воздействия прочность глин восстанавливается, и в зоне кровли пласта возникает изоляционный экран.

После этого источник устанавливают в зоне подошвы (4) пласта и обработку повторяют, Согласно экспериментальным данным, пневматический источник с рабочим объемом Vl> -- 1 л, при рабочем давлении Ря = 10

МПа и глубине погружения Н < 100 м в скважине диаметром 168 мм возбуждает импульсную волну давления с амплитудой

Р =- 5 МПа, энергией Е = 3 ° 10 Дж, спектром

3 в полосе частот 0 < f < 150 Гц, максимумом спектральной плотности энергии

О S 1 < 30 Гц и частотой повторения импульсов f&0 Гц. Для глин с плотностью p =

=2,1-1,7 10 кг/м и скоростью распростра3 нения звука С = 1,2 — 2,5 10 м/с величины

3 н смещения и ускорения частиц среды

Д = C и (.= С где r >=2 ztf

P " аP врС рС круговая частота, при Р = 5 МПа и f = 20 Гц будут равны g = 6-16 мм и = 93 — 250 м/с .

С учетом ослабления упругой волны обсадной колонной (примерно на порядок, Р = 0,5

МПа) будем иметь (= 0,6 — 1,6 мм и (=

9.3 — 25 м/с ). Таким образом, на глубинах Н

100 м сква>кинные пневматические источники обеспечивают значения параметров вибрационно-волновых воздействий, достаточные для тиксотропного разуплотнения глин. При работе на больших глубинах необходимо увеличить рабочий объем источника и рабочее давление, чтобы не дапустить снижения энергетических характеристик сигналов, Мгновенная мощность источника с учетом длительности одиночного воздействия т= 0,1 с и его энергии Е = 3 ° 10 Дж равна з .

Nl= 30 кВт.

2. Пусть геотехнологическая скважина (Н =30 м) вскрывает продуктивный горизонт

1, у которого водоупоры 2 и 3 пре.;ставлены коалинитовыми глинами. Для предотвращения перетекания продуктивных растворов по затрубному пространству необходимо осуществить гидроизоляцию пластов. Для этого после бурения скважины 4, при установке обсадной колонны 5 в зонах залегания глинистых пород 2 и 3 устанавливают разобщающие манжеты 6. Затем на расстоянии нескольких метров от устья скважины на поверхности земли устанавливают наземный сейсмический вибратор 7, например, типа (СВ-10/100 или ГСК-10) и с помощью вибратора возбуждают упругие колебания с частотой f = 20 Гц и амплитудой, обеспечивающей в интервалах залегания глинистых пород 2, 3 амплитуду смещения частиц -0,6мм, .

С учетом декремента затухания 20 дБ/100 м и того обстоятельства, что большая часть энергии (до 65%) преобразуется в

30 поверхностную волну и сосредоточена в верхнем слое 10 — 20 м, на глубине Н = 20 м, для ГСК-10 с энергией воздействия

Е = 2,1 10 Дж и амплитудой возбуждаемых колебаний (= 10-20 мм, для частоты f = 20

Гц будем иметь = 1 — 2 мм и ("= 16 — 32 м/с .

Таким образом, наземный поверхностный вибратор обеспечивает возможность создания непроницаемого экрана в верхнем приповерхностном слое.

Предлагаемый способ обладает рядом преимуществ по сравнению с прототипом.

Он повышает эффективность за счет существенного упрощения технологии, сокраще45 ния энергозатрат и стоимости работ. Это обеспечивается тем, что при осуществлении предлагаемого способа исключается необходимость использования расходуемых изолирующих материалов, наземного и скважинного закачного оборудования, т,к, непроницаемый экран создается с использованием природных веществ, содержащихся в геологическом разрезе.

Таким образом. технико-экономическис

55 преимущества по сравнению с прототипом определяются экономией материальных и энергетических ресурсов и упрощением технологии работ. Помимо этого предлагаемый

1830110 метод является экологически чистым, что имеет важные социальные г;оследствия.

Дополнительными преимуществами предлагаемого способа является большая, по сравнению с прототипом, толщина изо- 5 ляционного экрана и более высокая степень изоляции. Большая толщина экрана связана с большей глубиной проникновения более низкочастотных колебаний в пласт, а более высокая степень изоляции 10 обусловлена однородностью изолирующего материала в прискважинной зоне и в пласте, Отметим, что в предлагаемом способе спектр периодической последовательности импульсов содержит 15 дискретный набор частот в полосе

0 1 150 Гц, кратных основной частоте повторения импульсов f = nf, где и — натуральное число, f — частота повторения, тогда как в прототипе ис- 20 пользуются колебания с частотами от

300 до 1800 Гц.

Формула изобретения

Способ изоляции продуктивного пласта, включающий возбуждение генератором низкочастотных гидродинамических волн давления в интервале продуктивного пласта, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет использования материала глинистой породы в качестве тампонирующего агента, упрощения технологии и сокращения энергозатрат, в интервалах залегания глинистых пород, ограничивающих продуктивный пласт, устанавливают разобщающие манжеты, определяют частоту механических колебаний разжижения глин, размещают генератор гидродинамических волн давления в заполненной жидкостью скважине в интервалах залегания глинистых пород и создают непроницаемый экран вокруг скважины путем возбуждения гидродинамических волн давления на частоте, равной частоте разжижения глин.

1830410

Составитель Э.Вольницкая

Техред M.Ìîðlåíòàë Корректор С.Пекарь

Редактор

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

Заказ 2516 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5