СПОСОБ КОНСЕРВАЦИИ СКВАЖИН Российский патент 1995 года по МПК E21B33/13 

Изобретение относится к горному делу, в частности к консервации глубоких отработанных скважин в районах разработок нефти или газа.

Известен способ консервации скважин путем заполнения их ствола жидкостью [1]
Известный способ нетехнологичен, не позволяет своевременно предотвращать негативные последствия, обусловленные геодинамическими процессами, происходящими в скважинах и околоскважинном пространстве, и не предусматривает управления состоянием и свойствами массива горных пород в процессе бурения или эксплуатации скважины.

Наиболее близким к предлагаемому является способ консервации скважин, включающий спуск обсадной колонны в скважину и подачу в скважину скрепляющего раствора [2]
Известный способ трудоемок, нетехнологичен, не использует для нагнетания скрепляющих растворов упругий геоэффект и кавитацию при вибровоздействиях на прискважинную часть горного массива.

Необходимый технический результат достигается тем, что согласно способу на обсадную колонну перед ее спуском помещают слой редкоземельного вещества и электроды, подают импульсное возбуждающее напряжение, обеспечивающее возбуждение упругих колебаний в массиве горных пород с частотой 10-1500 Гц и одновременно на поверхности земли вокруг скважины регистрируют упругие колебания, по которым определяют пустоты и трещины в околоскважинном пространстве массива горных пород по глубине скважины, затем в заколонное пространство закачивают скрепляющий раствор с редкоземельным веществом и возбуждают упругие колебания в течение времени, при котором прочность скрепляющего раствора достигнет половины его нормативной прочности, после чего упругие колебания возбуждают на участке массива, прилегающего к обнаруженным пустотам и трещинам, в которые дополнительно нагнетают скрепляющий раствор.

После спуска обсадной колонны на электроды подают импульсное возбуждающее напряжение.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа, где 1 горный массив, 2 скважина, 3 обсадная труба, 4 слой редкоземельного вещества в заколонном пространстве, 5 слой редкоземельного вещества на обсадной трубе, 6 выработанное пространство, 7 импульсный источник возбуждающего напряжения, 8 электронный пульт управления (блок согласования), 9 микропроцессор, 10 помпа для нагнетания технологических растворов в скважину.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед спуском на поверхность обсадной трубы 3 в скважине 2, пробуренной в горном массиве 1, наносят слой редкоземельного вещества, обладающего эффектом магнитострикции, подключают слой редкоземельного вещества к электродам и через них к источнику 7 возбуждающего напряжения, и возбуждают в массиве 1 упругие колебания в диапазоне от 10 до 1500 Гц с шагом через 100 Гц, регистрируют упругие колебания на поверхности вокруг скважины по концентрическим окружностям с центром, находящимся в точке скважины, анализируют и обрабатывают полученную геофизическую информацию и строят карту распределения пустот и трещин по глубине скважины 2 в изолиниях скоростей продольных или сдвиговых волн. Затем нагнетают в заколонное пространство скрепляющий раствор (слой вещества 4), в котором в качестве наполнителя используют редкоземельное вещество с добавкой вяжущего 30-60% вставляют в него электроды, посредством которых подводят к редкоземельному веществу 4 возбуждающее напряжение от источника 7 и управляют параметрами упругих колебаний посредством электронного пульта 8 управления (блока согласования) и микропроцессора 9, в котором по заранее заданной программе возбуждают в массиве упругие колебания в выбранном диапазоне частот и интенсивностей, причем скрепляющий раствор подают в основание скважины 2 в совокупности с вибровоздействиями в диапазоне 10-20000 Гц, сканируя частоты с шагом 1,0 Гц сначала в одну сторону от 10 до 20000 Гц, а затем в другую от 20000 до 10 Гц, и вибровоздействия производят в течение времени, при котором прочность скрепляющих растворов достигнет 0,5 от нормативной прочности или его проектной величины.

После этого возбуждают попеременно упругие колебания в широком диапазоне Гц-кГц приводят локальный участок породного массива 1 в колебательное состояние и нагнетают в выработанное пространство 6, причем в качестве технологического раствора для заполнения пустот и трещин в выработанном пространстве используют шламы, вынутые при бурении скважины, в которые в качестве вяжущего добавляют 5-10% цемента. До, во время и после вибровоздействий осуществляют контроль за напряженно-деформированным состоянием массива и раствора в заколонном пространстве и по изменению скоростей упругих волн судят о достигнутом эффекте. Для того, чтобы избежать динамических проявлений горного давления во время нагнетания скрепляющих растворов, амплитуду давления в упругой волне поддерживают на уровне 0,2-0,3 от разрушающих напряжений на разрыв.

Таким образом обработка горного массива во время нагнетания раствора массив обрабатывают всеми видами сжимающих и растягивающих нагрузок в широком диапазоне частот, что позволяет эффективно и в сжатые сроки заполнить пустоты, трещины и разломы в недрах земли скрепляющими растворами и снизить риск проявления геодинамических воздействий и привести в гармоническое соответствующие окружающую среду и состояние геологической среды с целью предотвращения возможных вывалов, оседания и других подвижек земной коры в выработанных пространственных вплоть до проявления техногенных землетрясений.

После заполнения выработанного пространства технологическими растворами периодически, например один раз в сутки, возбуждают упругие колебания в диапазоне 10-1500 Гц с шагом через 100,0 Гц и производят контроль за состоянием локального участка породного массива в районе отработанной скважины осуществляют сейсмический мониторинг геологической среды в регионе.

Сущность способа состоит в том, что возбуждая в породном массиве вибрационные колебания, которые вызывают на пути распространения упругих волн волны сжатия и разрежения, которые способствуют сегрегации жидких растворов и их нагнетанию в поры, трещины и размолы породного массива и более полному их заполнению и более прочному сцеплению их с породным массивом во время отверждения, что в свою очередь служит соблюдению экологического равновесия окружающей и геологической среды и предотвращает возможные негативные техногенные процессы, связанные с оседанием пород, вывалами и динамическими проявлениями горного давления.

Использование заявляемого изобретения позволит осуществлять рациональное и безопасное ведение геолого-разведочных работ и эксплуатацию добычных нефтяных и газовых скважин за счет своевременной консервации скважин и проведения в них сейсмического мониторинга, что позволит снизить вероятность негативных динамических проявлений горного давления и привести в экологическое равновесие состояние геологической среды в регионе.

Использование: при консервации скважин различного назначения. Цель повышение эффективности консервации скважин. Сущность изобретения: перед спуском обсадной колонны в скважину на обсадную колонну помещают слой редкоземельного вещества и электроды. После спуска обсадной колонны на электроды подают импульсное возбуждающее напряжение. Оно обеспечивает возбуждение упругих колебаний в массиве горных пород с частотой 10 1500 Гц. Одновременно на поверхности земли вокруг скважины регистрируют упругие колебания. По ним определяют пустоты и трещины в околоскважинном пространстве массива горных пород. Затем в заколонное пространство закачивают скрепляющий раствор с редкоземельным веществом. Упругие колебания возбуждают в течение времени, при котором прочность скрепляющего раствора достигнет половины его нормативной прочности. Затем упругие колебания возбуждают на участке массива, прилегающего к обнаруженным пустотам и трещинам. В них дополнительно нагнетают скрепляющий раствор. Кроме того после спуска обсадной колонны на электроды подают переменное импульсное возбуждающее напряжение. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ КОНСЕРВАЦИИ СКВАЖИН, включающий спуск обсадной колонны в скважину и подачу скрепляющего раствора, отличающийся тем, что на обсадную колонну перед ее спуском помещают слой редкоземельного вещества и электроды, а после спуска обсадной колонны на электроды подают импульсное возбуждающее напряжение, обеспечивающее возбуждение упругих колебаний в массиве горных пород с частотой 10 1500Гц и одновременно на поверхности земли вокруг скважины регистрируют упругие колебания, по которым определяют пустоты и трещины в околоскважинном пространстве массива горных пород по глубине скважины, затем в заклонное пространство закачивают скрепляющий раствор с редкоземельным веществом и возбуждают упругие колебания в течение времени, при котором прочность скрепляющего раствора достигнет половины его нормативной прочности, после чего упругие колебания возбуждают на участке массива, прилегающего к обнаруженным пустотам и трещинам, в которые дополнительно нагнетают скрепляющий раствор. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после спуска обсадной колонны на электроды подают переменное импульсное возбуждающее напряжение.