СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ И ПРОЧНОСТИ ПЛАСТОВ Российский патент 1998 года по МПК E21B33/00 E21B33/13 

Изобретение относится к бурению глубоких скважин на воду, нефть и газ, в частности к созданию низкопроницаемого (непроницаемого) экрана внутри скелета породы.

Для повышения герметичности и прочности пластов в реальных условиях бурения скважин известен способ [1], включающий, как минимум, двукратную обработку одного и того же интервала гидромониторными струями бурового раствора, пересекающимися под углом 90^o, в процессе бурения или подготовки ствола скважины к спуску и цементированию обсадной колонны. В данном способе пересекающиеся под углом 90^o гидромониторные струи бурового раствора используются в качестве излучателя гидроакустических колебаний, которые и обеспечивают повышение герметичности и прочности пластов.

Вначале для создания каркаса внутри скелета породы из крупных частиц твердой фазы бурового раствора обработку интервала осуществляют излучателем гидроакустических колебаний низкочастотного диапазона с высокими амплитудами, что достигается при фиксированных диаметрах насадкой в долоте и излучателе созданием перепада давления, обеспечивающего минимально необходимую для генерации акустических колебаний скорость истечения бурового раствора из насадков излучателя (60 м/с). Затем для создания низкопроницаемого (непроницаемого) экрана внутри скелета породы из мелких частиц твердой фазы бурового раствора повторную обработку этого же интервала осуществляют излучателем гидроакустических колебаний высокочастотного диапазона с низкими амплитудами, что достигается увеличением перепада давления на долоте и насадках излучателя, например, увеличением подачи буровых насосов, обеспечивающих необходимую скорость истечения бурового раствора из насадков излучателя (например, 80, 100 м/с и т.д.) в зависимости от свойств пластов - чем ниже проницаемость пластов, тем выше скорость истечения бурового раствора из насадков излучателя, генерирующего колебания высокочастотного диапазона с низкими амплитудами, тем на более мелкие частицы будут воздействовать гидроакустические колебания.

Недостатком известного способа [1] являются большие затраты времени на создание низкопроницаемого (непроницаемого) экрана внутри скелета породы.

Цель изобретения - сокращение затрат времени проведения гидроакустической обработки стенок скважин и повышение эффективности кольматации.

Она достигается тем, что по способу повышения герметичности и прочности пластов, включающему обработку стенок скважины пересекающимися под углом 90^o высокоскоростными струями бурового раствора, истекающими из насадков бурильного инструмента и генерирующими гидроакустические колебания низкочастотного диапазона с высокими амплитудами и высокочастотного диапазона с низкими амплитудами, обработку стенок пересекающимися высокоскоростными струями, генерирующими гидроакустические колебания низкочастотного и высокочастотного диапазонов, проводят одновременно, пересекающиеся высокоскоростные струи располагают в плоскостях, перпендикулярных продольной оси бурильного инструмента, и разносят по этой оси, при этом пересекающиеся высокоскоростные струи, генерирующие гидроакустические колебания низкочастотного диапазона, размещают непосредственно над долотом.

Таким образом, совокупность признаков заявляемого способа позволяет сократить затраты времени на проведение гидроакустической обработки стенок скважины и повысить эффективность кольматации с учетом свойств пластов, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

На чертеже представлена схема реализации способа, где обозначены проницаемый пласт 1, бурильный инструмент 2, гидромониторное долото 3, источник колебаний низкочастотного диапазона с высокими амплитудами 4, источник колебаний высокочастотного диапазона с низкими амплитудами 5.

На поверхности земли подбором насадок обеспечивается заданный перепад давления на насадках долота 3 и насадков источников гидроакустических колебаний 4 и 5 при фиксированной подаче буровых насосов. После спуска бурильного инструмента 2 с долотом 3 в скважину обеспечивается заданная режимом бурения (проработки) подача буровых насосов. При этом часть потока бурового раствора направляется на очистку долота 3, часть потока направляется в источник 4, генерирующий колебания низкочастотного диапазона с высокими амплитудами, оставшаяся часть потока подается в источник 5, генерирующий колебания высокочастотного диапазона с низкими амплитудами.

Вследствие такого разделения подачи буровых насосов осуществляется очистка долота 3, источник 4 обеспечивает очистку стенок скважины от глинистой корки и ввод в поры и каналы пласта крупных частиц твердой фазы для создания каркаса внутри стекла породы, источник 5 обеспечивает очистку стенок скважины от глинистой корки и ввод в поры и каналы пласта мелких частиц твердой фазы бурового раствора для создания на базе каркаса крупных частиц низкопроницаемого (непроницаемого) экрана внутри скелета породы.

Выполнение работ согласно предлагаемому способу позволяет создать низкопроницаемый (непроницаемый) экран внутри скелета породы с учетом конкретных характеристик пластов, отрегулировать глубину экрана внутри скелета породы подбором характеристик источников 4 и 5. Расположение источника колебаний 4 непосредственно над долотом 3 позволяет усилить колебания, генерируемые источником 5, что позволяет повысить эффективность использования гидравлической мощности, подводимой к долоту, и повысить эффективность кольматации в целом.

Способ включает обработку стенок скважины пересекающимися под углом 90^o высокоскоростными струями бурового раствора. Они истекают из насадков бурильного инструмента и генерируют гидроакустические колебания низкочастотного диапазона с высокими амплитудами и высокочастотного диапазона с низкими амплитудами. Обработку стенок пересекающимися высокоскоростными струями, генерирующими гидроакустические колебания низкочастотного и высокочастотного диапазонов, проводят одновременно. Пересекающиеся высокоскоростные струи располагают в плоскостях, перпендикулярных продольной оси бурильного инструмента. Их разносят по этой оси. Пересекающиеся струи, генерирующие колебания низкочастотного диапазона, размещают непосредственно над долотом. Эти приемы позволяют сократить затраты времени проведения гидроакустической обработки стенок скважины и повышают эффективность кольматации. 1 ил.

Способ повышения герметичности и прочности пластов, включающий обработку стенок скважины пересекающимися под углом 90^o высокоскоростными струями бурового раствора, истекающими из насадков бурильного инструмента и генерирующими гидроакустические колебания низкочастотного диапазона с высокими амплитудами и высокочастотного диапазона с низкими амплитудами, отличающийся тем, что обработку стенок пересекающимися высокоскоростными струями, генерирующими гидроакустические колебания низкочастотного и высокочастотного диапазонов, проводят одновременно, пересекающиеся высокоскоростные струи располагают в плоскостях, перпендикулярных продольной оси бурильного инструмента, и разносят по этой оси, при этом пересекающиеся высокоскоростные струи, генерирующие гидроакустические колебания низкочастотного диапазона, размещают непосредственно над долотом.