Способ кольматации стенок скважины

 

Использование: для увеличения нефте- и газоотдачи пластов. Цель изобретения - повышение прочности и изолирующих свойств кольматационного слоя стенки скважины. Способ реализуется с помощью кольмататора, представляющего комплект гидромониторных насадок, установленных в наддолотном переводнике. Насадки имеют различную пропускную способность. Оси насадок направляют таким образом, чтобы точки пересечения струй со стенкой скважины располагались одна за другой, в порядке убывания интенсивности струй, по следу струи наибольшей интенсивности. В варианте реализации способа струи направляют таким образом, чтобы точки, расположенные по следу струи наибольшей интенсивности, были смещены от ее следа в разные стороны. В другом варианте используют две струи максимальной интенсивности, смешенные одна относительно другой. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к средствам снижения проницаемости скважин при бурении на нефть и газ и может применяться с целью изоляции пластов друг от друга и уменьшения поглощения бурового раствора стенками скважины, предотвращения осложнений при бурении и увеличения нефте- и газоотдачи пласта.

Известен способ обработки (кольматации) стенок скважины с помощью нескольких струй бурового раствора, выходящих из наддолотного переводника через гидромониторные насадки [1] Струи высокого давления, несущие глинистые частицы раствора, при ударе о стенку скважины уплотняют ее механическим воздействием и внесением слоя глины. При этом изолирующие свойства стенки повышаются.

Струи по этому способу направляются в разные стороны от переводника. Это, во-первых, ограничивает эффект механического воздействия струи на стенку скважины, поскольку давление, создаваемое насосом бурового раствора в наддолотном переводнике при заданном общем расходе будет тем меньше, чем больше в нем насадок. Во-вторых, затруднена равномерная обработка стенок скважины, так как скорость вращения снаряда и подача долота могут меняться, а расстояние между насадками фиксировано. В зависимости от указанных параметров на некоторые точки поверхности скважины могут последовательно воздействовать все струи в процессе погружения снаряда, а на другие меньшее их число. Стенка скважины оказывается обработанной неравномерно, что неизбежно ведет к появлению участков повышенной проницаемости и снижению изолирующих свойств кольматированного слоя горной породы. Качество кольматационной обработки остается невысоким.

Эти недостатки в значительной степени снижаются при использовании способа кольматации, реализуемого колонковым снарядом [2] согласно которому стенку обрабатывают струями, сближающимися по пути к стенке и сфокусированными на этой стенке, что означает пересечение осей струй на поверхности стенки.

В этом случае, хотя поток раствора и распределяется по нескольким струям, однако они результируются в точке на поверхности скважины, что обеспечивает усиление механического взаимодействия струй с этой поверхностью. Сближение струй к одной точке, усиливая взаимодействие их со стенкой, увеличивает зону этого воздействия, что повышает вероятность равномерной обработки всей стенки. Способ принят за прототип.

Однако оно имеет существенные недостатки. В каждой точке поверхности скважины, попавшей под воздействие пучка струй в процессе вращения снаряда, давление резко поднимается, а затем также резко падает. Это вызывает упругую реакцию скважины в виде растягивающих напряжений в скелете горной породы. Жидкость, закачанная вглубь стенки в фазе повышения давления, распирает затем породу в фазе снижения давления и может разрушить поверхностный слой. Откол кольматированных частиц породы приведет к высокой проницаемости стенки. Кроме того, резкое падение давления после его максимума неблагоприятно сказывается на закреплении частиц раствора внутри пор горной породы, приводит к их частичному обратному выносу из пор внутрь скважины. В результате эффективность кольматации ухудшается.

Цель изобретения повышение прочности и изолирующих свойств кольматированного слоя стенки скважины.

Сущность изобретения состоит в том, что при воздействии на стенку скважины сближающимися струями используют струи разной интенсивности (разной скорости истечения из насадок) и направляют их таким образом, чтобы точки пересечения осей струй со стенкой располагались одна за другой в порядке убывания интенсивности по следу струи наибольшей интенсивности. В варианте реализации способа по крайней мере две точки, расположенные по следу струи наибольшей интенсивности, смещают в разные стороны от оси этого следа. В другом варианте используют две струи максимальной интенсивности и направляют их таким образом, чтобы точка пересечения одной из струй со стенкой была смещена относительно оси следа другой.

Такие отличительные особенности способа в каждой обрабатываемой точке поверхности скважины обеспечивают падение давления более плавное, чем его скачек. Реакция стенки снижается. Стенка деформируется в основном в сторону ее механического уплотнения. Предотвращается откол породы и возможный вынос кольматирующих породу частиц. Одновременно увеличивается время действия струй, т. е. время насыщения стенки глинистыми частицами и улучшаются таким образом условия для этого процесса. Этому же способствует и снижение реакции стенки, предотвращение откола частиц породы. Расширяется зона воздействия струй на стенку, что еще больше повышает равномерность ее обработки, а следовательно, и качество этой обработки.

На фиг. 1 показан кольмататор, поперечный разрез; на фиг. 2-4 линейное размещение точек пересечения осей струй с поверхностью стенки скважины; на фиг. 5 и 6 схема размещения точек при использовании двух струй максимальной интенсивности.

Кольмататор представляет комплект гидромониторных насадок 1, 2 и 3, установленных, например, в наддолотном переводнике 4 (для упрощения показаны только отверстия насадок). Насадки рассчитаны на различную интенсивность струй. Наибольшая у насадки 1. Это легко может обеспечиваться, например, различной формой или длиной их каналов. Насадки могут располагаться как в одной плоскости, например, в плоскости поперечного сечения кольмататора (фиг. 1), так и быть смещенными по высоте.

Насадки устанавливаются таким образом, что оси их сближаются у стенки 5, не пересекаясь. Оси пересекаются со стенкой в точках, размещенных одна за другой по мере убывания интенсивности струй, подаваемых через насадки, за точкой оси насадки наиболее интенсивной струи. Для удобства ориентации осей и оптимизации процесса кольматации насадки могут быть регулируемыми по положению их осей. Варианты направлений осей насадок демонстрируют точки А, А₁, В и С пересечения осей со стенкой 5 скважины. А и А₁ точки осей насадок струй максимальной интенсивности, точки В и С от осей насадок струй меньшей интенсивности.

Каждая точка показана в центре зоны 6 (фиг. 2) взаимодействия кольматирующих струй, подаваемых через насадки, со стенкой 5 скважины. В этом взаимодействии образуется след 7 с осью 8 от струи 9 максимальной интенсивности.

Способ осуществляется в следующих вариантах.

Регулируя положение или направление насадок (фиг. 2 и 3), в точку А направляют струю максимальной интенсивности. В точки В и С струи меньшей интенсивности. В процессе вращения кольмататора (по стрелке на фиг. 1) каждая точка стенки скважины вначале попадает под струю 9 (с осью в точке А на фиг. 2), воспринимает ее механическое ударное действие и отбирает глинистые частицы от струи. После прохода точки А оси этой струи стенка попадает под действие струй меньшей интенсивности (точки В и С). Это уменьшает упругую реакцию стенки, уменьшает растягивающие напряжения, обусловленные снижением давления после воздействия струи максимальной интенсивности. Она уплотняется и повышается прочность кольматированного слоя. Одновременно возрастает время насыщения стенки глинистыми частицами, что еще больше повышает качество обработки.

Оси насадок (фиг. 4) размещены таким образом, что струи меньшей интенсивности падают в точки В и С, смещенные относительно оси следа струи 9 максимальной интенсивности. Это расширяет полосу взаимодействия струй со стенкой скважины, т. к. эта полоса (показана пунктиром) шире следа струи, проходящей через насадку 1.

Если мощность бурового насоса достаточна, то возможно использование одновременно двух струй максимальной интенсивности (точка А и А₁ на фиг. 5 и 6) в сочетании со следующими за ними струями меньшей интенсивности (точки В и С). При этом интенсивность каждой струи (точки А и А₁) может быть меньше интенсивности аналогичной струи на фиг. 1 и 2, но возрастает равномерность обработки стенки, а в результате и кольматационный эффект.

Формула изобретения

1. Способ кольматации стенок скважины, включающий воздействие на стенку скважины сближающимися на ее поверхности струями жидкости, отличающийся тем, что сближающимся на поверхности стенки скважины струям жидкости задают различную интенсивность, при этом направление осей струй жидкости задают из расчета обеспечения расположения точек пересечения их осей с поверхностью стенки скважины одна за другой в порядке убывания их интенсивности по следу струи жидкости наибольшей интенсивности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере две точки пересечения осей струй жидкости с поверхностью стенки скважины, расположенные по следу струи жидкости наибольшей интенсивности, смещают в разные стороны от оси этого следа.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что двум сближающимся на поверхности стенки струям жидкости задают максимальную интенсивность, а направление осей этих струй жидкости задают из расчета обеспечения расположения точки пересечения оси одной из этих струй жидкости с поверхностью скважины со смещением относительно следа другой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6