Способ волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин и волновые генераторы для его осуществления Российский патент 2021 года по МПК E21B21/06 E21B33/138 E21B10/61 B01F5/08 

Изобретение относится к области эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для повышения качества их строительства.

Известен способ обработки стволов нефтяных и газовых скважин, включающий бурение скважины с использованием долота с промывочными отверстиями, приготовление бурового промывочного раствора и подачу его в долото в процессе бурения скважины.

(В.И. Мищевич, Н.А.Сидоров. Справочник инженера по бурению. М., Недра, 1973, т. 1, стр. 395-398).

В качестве бурового раствора, как правило, применяют глинистый раствор с плотностью, превышающей плотность воды, который готовят в лопастном смесителе.

Недостаток известного способа заключается в отсутствии препятствий для проникновения бурового раствора в продуктивные пласты, что приводит к снижению качества проводки скважины.

Известна возможность применение волновых технологий для повышения качества проводки нефтяных и газовых скважин.

(Ганиев Р.Ф. (под ред), Украинский Л.Е., Андреев В.Е., Котенев Ю.А. Проблемы и перспективы волновой технологии многофазных систем в нефтяной и газовой промышленности. С.П.б.: ООО «Недра», 2008. - 212 с.)

Известен способ волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, включающий бурение скважины с использованием долота с промывочными отверстиями, приготовление бурового промывочного раствора с кольматирующими добавками и подачу его в долото в процессе бурения скважины, крепление пробуренного ствола путем спуска обсадных колонн, с последующим приготовлением тампонажного раствора и тампонированием области между колонной и стенкой скважины. (Патент РФ №2612413, МПК Е21В 33/138, 2015 г., опубл. 09.03.17, бюл. №7)

Данный способ по технической сущности и достигаемому результату наиболее близок к предложенному способу волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин и, поэтому, принят в качестве прототипа.

Согласно этому изобретению, обработку ствола скважины ведут путем подачи гидромониторных струй бурового раствора на стенки скважины, в буровой раствор вводят кольматационные добавки, содержащие портландцемент, а гидромеханическую кольматацию ствола скважины проводят через промывочные отверстия в долоте одновременно с бурением. При этом буровой и тампонажный растворы готовят в лопастных смесителях с механическими перемешивающими устройствами.

Однако эффективность этого способа не достаточна для качественного строительства нагнетательных и добывающих скважин из-за несовершенства технологий кольматирования и приготовления бурового и тампонажного растворов.

Известно использование волнового генератора для воздействия на стенку скважин.

(Р.Ф. Ганиев Волновые машины и технологии. (Введение в волновую технологию) М: «Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика», 2008. - с. 138).

В этом случае генератор устанавливается в одной из скважин выбранного участка месторождения, а воздействие осуществляется на окружающие скважины.

Известен волновой генератор для воздействия на стенку скважины, включающий станок-качалку, связанную канатом со штоком, плунжерный насос для откачки жидкости из скважины, содержащий корпус в виде спущенной в скважину трубы, внутри которой размещен, соединенный со штоком, плунжер с внутренней полостью, гидравлически соединенной с внутритрубным пространством насоса, шаровой затвор, установленный на нижнем торце плунжера, генератор импульсов давления и датчики давления для регистрации амплитуды волн.

(Р.Ф. Ганиев, Л.Е. Украинский. Нелинейная волновая механика и технологии. - М.: «Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика», 2008. - 712 с.).

В данном устройстве пластовый флюид откачивается из скважины плунжерным насосом, а генератор импульсов давления, установленный в скважине ниже плунжерного насоса, работает от автономного источника энергии независимо от работы станка-качалки и плунжерного насоса.

Известен волновой генератор для волнового воздействия на стенку скважины, включающий станок-качалку, плунжерный насос для откачки жидкости из скважины, внутри которого размещен плунжер с внутренней полостью, гидравлически соединенной с внутритрубным пространством насоса, отбойник, наглухо закрывающую нижний торец трубчатого корпуса насоса, и сквозные отверстия в корпусе и кожухе насоса над отбойником, а в качестве генератора импульсов давления служит, соединенный со станком-качалкой, плунжер и внутритрубное пространство насоса между упомянутыми сквозными отверстиями и отбойником.

(Патент РФ №158602, МПК Е21В 28/00, 2015 г., опубл: 20.01.16, бюл. №2) В этом устройстве ударная волна генерируется в результате проникновения жидкости через отверстия в корпусе плунжерного насоса и падения на отбойник под действием силы тяжести. Эффективность работы генератора обеспечивается за счет использования ударной мощности многометрового столба пластового флюида, содержащегося в скважине.

Однако, все перечисленные волновые генераторы для волнового воздействия на стенку скважины используются для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, в частности для интенсификации притоков пластовых флюидов, и предназначены не только для воздействия на стенку скважины, в которой установлены, но и на всю залежь для обработки целых участков месторождений, занимающих площади до нескольких квадратных километров, то есть они не могут быть использованы для воздействия на стенку конкретной скважины непосредственно в процессе ее бурения.

Известен, также, ряд волновых генераторов для диспергирования твердых частиц и гомогенизации дисперсий.

Известен волновой генератор для приготовления смесей, содержащий вертикальный замкнутый цилиндрический корпус, на внутренней поверхности которого расположены отражатели, вал, привод вращения вала, установленный на валу ротор в виде перфорированного диска с билами, и двигатель крутильных колебаний, кинематически соединенный с корпусом.

(Патент РФ №99354, МПК В02С 13/14, 2010 г. опубл: 20.11.10, бюл. №32)

Оснащение устройства двигателем крутильных колебаний позволяет создавать колебания, в результате которых частицы измельчаемого материала отбрасываются от стенок и отражателей навстречу частицам, получившим ускорение от бил ротора. Измельчение частиц происходит за счет их периодических ударов о била и преграды, а также за счет ударов частиц между собой.

Недостатком этого устройства является то, что часть частиц по-прежнему остается крупными, что приводит к необходимости измельченный материал подвергать классификации и крупные фракции возвращать на доизмельчение. Все это усложняет процесс и повышает затраты энергии.

Известен волновой генератор для приготовления смесей, содержащий полую цилиндрическую рабочую емкость, на внутренней поверхности которой расположены отражатели, двигатель крутильных колебаний, кинематически соединенный с дном рабочей емкости, смесительный элемент и привод его вращения, а также, систему управления частотой, амплитудой крутильных колебаний рабочей емкости и скоростью вращения смесительного элемента.

(Патент РФ №136363, МПК В02С 3/14, 2013 г., опубл: 10.01.14, бюл. №1)

С помощью пульта управления, регулирующего параметры колебательных движений рабочей емкости, можно выбрать такие их значения, при которых эффект гомогенизации исходного продукта смесительным элементом увеличивается.

Недостаток этого устройства в неудовлетворительном качестве гомогенизации многокомпонентных смесей.

Известен волновой генератор для приготовления смесей, содержащий, цилиндрическую рабочую камеру, смесительные элементы, выполненные в виде шаров и размещенные внутри камеры, двигатель крутильных колебаний, жестко соединенный с дном рабочей камеры, привод вращения рабочей камеры, и систему управления частотой, амплитудой крутильных колебаний рабочей емкости и числа оборотов привода.

(Патент РФ №152197, МПК B01F 9/00, 2014 г., опубл: 10.05.15, бюл. №13)

Общим недостатком всех перечисленных генераторов, кроме неудовлетворительного качества гомогенизации многокомпонентных смесей, является отсутствие возможности тонкого диспергирования твердых частиц и сложность конструкции, обусловленная динамической системой побудителей волнообразования.

Известен волновой генератор содержащий корпус, внутренняя полость которого оснащена статической системой побудителей волнообразования.

(Патент РФ №142862, МПК B01F 3/08, 2013 г. опубл., бюл. №19, 2014 г.)

Данное устройство по технической сущности и достигаемому результату наиболее близко к предложенным волновым генераторам для осуществления способа волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, и, поэтому, принято в качестве прототипа.

Устройство оснащено системой побудителей волнообразования, состоящей из камеры интенсивной турбулизации смеси, выполненной в виде канала, на внутренних стенках которого выполнены вихрегенераторы в виде конусообразных лунок овальной формы и прямоугольного сечения, расположенных рядами под углом 45° к направлению движения потока с образованием прямого утла между лунками в сопряженных рядах.

Применение в этом волновом генераторе статических вихреобразователей, позволяет использовать устройство для интенсивной турбулизации смеси и получения тонкодисперсных высокогомогенных дисперсий.

Однако, это устройство не может быть использовано в качестве универсального волнового генератора, поэтому для различных целей и назначений требуются его модификации.

Таким образом недостатком известных изобретений, касающихся способов обработки стволов нефтяных и газовых скважин и волновых генераторов для их осуществления, являются отсутствие возможности существенным образом улучшить качество проводки скважин.

Задачей предложенного технического решения является повышение качества строительства эксплуатационных нагнетательных и добывающих скважин.

Заявленный технический результат достигается применением предложенного способа обработки стволов нефтяных и газовых скважин и волновых генераторов для его осуществления, внутренняя полость каждого из которых оснащена статической системой побудителей волнообразования.

Способ волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, включает бурение скважины с использованием долота с промывочными отверстиями, приготовление бурового промывочного раствора и подачу его в долото в процессе бурения скважины, крепление пробуренного ствола путем спуска металлических обсадных колонн, с последующим приготовлением тампонажного раствора и тампонированием области между колонной и стенкой скважины, причем перед бурением скважины в промывочных отверстиях долота устанавливают волновые генераторы для создания кольматационного экрана в процессе бурения, готовят буровой раствор путем диспергирования и гомогенизации смеси в волновом генераторе для приготовления бурового раствора с кольматирующими свойствами, в процессе бурения скважины подают приготовленный раствор в долото с возможностью прохождения его через волновые генераторы в промывочных отверстиях долота, готовят тампонажный раствор путем диспергирования и гомогенизации смеси в волновом генераторе и закачивают его в полость между обсадной колонной и стенкой скважины.

Целесообразно буровой раствор с кольматирующими свойствами готовить путем диспергирования и гомогенизации в алюмосиликатных растворах функциональных добавок в количестве: КМЦ - 0,5-2%, сульфат алюминия - 1,2-2,0%; товарное жидкое стекло - 3-5%.

Волновой генератор для создания кольматационного экрана по способу волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, содержит корпус, внутренняя полость которого оснащена статической системой побудителей волнообразования, которая представляет собой сопло Вентури, состоящее из конфузора и диффузора, последовательно соединенных узкими концами, образующими в месте их сопряжения критическое сечение сопла, при этом отношение длины диффузора Ld к длине конфузора Lc равняется 2,3-2,5, а отношение входного диаметра конфузора Dc и выходного диаметра диффузора Dd к диаметру критического сечения сопла Do составляет 1,8-2,0 и 2,0-2,2, соответственно.

Волновой генератор для приготовления бурового раствора по способу волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, содержит корпус, внутренняя полость которого оснащена статической системой побудителей волнообразования, причем на торцах корпуса установлены входной и выпускной патрубки, статическая система побудителей волнообразования сформирована из вставок, образующих вдоль продольного сечения корпуса прямоугольные в поперечном сечении корпуса каналы переменной высоты, увеличивающейся в сторону выпускного патрубка, поперек которых рядами установлены тела обтекания в виде цилиндров с насечками, так что в каналах меньшей высоты число тел обтекания в ряду, больше, чем в каналах большей высоты.

Волновой генератор для приготовления тампонажного раствора по способу волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, содержит корпус, внутренняя полость которого оснащена статической системой побудителей волнообразования, корпус выполнен из сопряженных торцами и скрепленных друг с другом входного и выпускного патрубков, образующих во внутренней полости корпуса входную и выпускную зоны, разделенные статической системой побудителей волнообразования, выполненной в виде коаксиально установленной внутри корпуса камеры завихрения в форме перевернутого стакана, дно которого обращено в сторону входной зоны корпуса, а вход во внутреннюю полость камеры завихрения обеспечивается тангенциальными по отношению к ней каналами, выполненными на противоположных сторонах поперечного сечения ее стенки.

Технологии волновой очистки забоя и создания кольматационного экрана в процессе бурения, с применением волновых генераторов в породоразрущающем инструменте (долоте), заключается в том, что в промывочные отверстия долота вместо обычных гидромониторных насадок вкручиваются волновые генераторы, которые в процессе бурения создают определенный спектр колебаний давления жидкости. Воздействие волн давления на забой скважины в процессе бурения должно способствовать увеличению механической скорости бурения путем использования разрушающего воздействия волн на породу, расклиниванию трещин и разрушению породы. Применение бурового раствора с кольматирующими добавками обеспечивает кольматацию трещин в боковых стенках скважины, что должно препятствовать проникновению бурового раствора в продуктивные пласты, а также способствует снижению проникновения тампонажного раствора в породу при цементировании скважин. По сравнению с традиционным бурением меньшее количество бурового раствора проникает в породу, что особенно важно для качества вскрытия продуктивного слоя.

Качество буровых и тамонажных растворов зависит от дисперсности твердой фазы. Высокая дисперсность суспензии, реализуемая с помощью волновых генераторов, позволяет получить требуемые технологические свойства раствора при меньшем расходе исходных материалов для его обработки. Высокая дисперсность суспензии и меньший размер частиц твердой фазы способствуют созданию тонкого и малопроницаемого кольматационного экрана в стенке скважины, а значит и повышению качества вскрытия продуктивных пластов, ограничению фильтрации дисперсионной среды бурового раствора, предупреждению осложнений в процессе бурения и хорошей подготовке ствола скважины к цементированию обсадных колонн.

Воздействие волнового поля на начальной стадии коагуляционного твердения в суспензии цемент-вода приводит к формированию прочной и плотной структуры твердеющего цементного камня, при этом прочность цементного камня, седиментационная устойчивость и растекаемость существенно возрастают, сроки начала схватывания уменьшаются, сокращается время от начала до конца схватывания, что в свою очередь, позволяет обеспечить герметичность заколонного пространства и безаварийную эксплуатацию скважины.

Неожиданным эффектом, полученным в результате использования предложенного технического решения, является улучшение качества кольматирования стволов нефтяных и газовых скважин после того, как с помощью волнового воздействия в процессе бурения, происходит расклинивание и увеличение трещин в их стенках.

Предложенный способ реализуются с помощью специальных устройств, трансформирующих энергию потока жидкости (бурового раствора, тампонажного раствора или воды) в волны определенных характеристик -волновых генераторов.

На фиг. 1 - изображен волновой генератор для создания кольматационного экрана в процессе бурения.

На фиг. 2 - изображен волновой генератор для приготовления бурового раствора с кольматирующими свойствами: на фиг. 2а - представлен общий вид волнового генератора, там же в сечении I - показаны вставки, образующие продольные каналы; на фиг. 2б - показан разрез А-А на фиг. 2а; на фиг. 2в -дано объемное увеличенное изображение вида Б на фиг. 1 на тела обтекания, установленные в одном из каналов.

На фиг. 3 -показан волновой генератор для приготовления тампонажного раствора: на фиг. 3а - представлен общий вид волнового генератора; на фиг. 3б - показан разрез А-А на фиг. 3а.

Волновой генератор для создания кольматационного экрана (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1 с наружной резьбой, внутренняя полость 2 которого оснащена статической системой побудителей волнообразования в виде сопла Вентури, состоящего из конфузора и диффузора, последовательно соединенных узкими концами, образующими в месте их сопряжения критическое сечение сопла, при этом отношение длины диффузора Ld к длине конфузора Lc равняется 2,4, а отношение входного диаметра конфузора Dc и выходного диаметра диффузора Dd к диаметру критического сечения сопла Do равняется 2,0 (при погрешности измерений ±5%), при этом торец корпуса со стороны диффузора выполнен в форма корончатой шайбы 3.

Волновые генераторы, описанного типа, вворачиваются в промывочные отверстия долота посредством резьбы на корпусе 1 с помощью поворотного корончатого ключа совместимого с формами коронки 3. Буровой раствор с кольматационными свойствами, проходя по внутренней полости 2 генератора последовательно через конфузор и диффузор, благодаря возникающему волновому эффекту, турболизируется и под большим давлением вбрасывается на стенки скважины, обеспечивая их кольматацию.

Проведены испытания волнового генератора, встраиваемого в промывочное отверстие долота. Давление в генераторе создают за счет напора жидкости. Для измерения пульсаций давления и контроля работы генератора в его стенке устанавливают пьезоэлектрический датчик. Регулировочными вентилями устанавливали на входе в генератор необходимое давление и одновременно фиксировали сигналы с датчика динамического давления на осциллограммах. Как показали результаты измерений при использовании волнового генератора, установленною в промывочном отверстии долота, в устройстве возникают нестационарные пики давления, и связанные с этим высокоамплитудные пульсации струи бурового раствора с кольматирующим и добавками, исходящего из промывочного отверстия долота, под большим напором которых происходит образование кольматационного экрана на стенке скважины непосредственно в процессе ее бурения.

Волновой генератор для приготовления бурового раствора с кольматирующими свойствами (фиг. 2а) содержит полый цилиндрический корпус 1, на торцах которого установлены входной 2 и выпускной 3 патрубки с внутренней трубной резьбой, внутренняя полость корпуса оснащена статической системой побудителей волнообразования, сформированной вставками 4, стянутыми винтами 5 (фиг. 2б), образующими вдоль продольного сечения корпуса прямоугольные в поперечном сечении каналы 6 переменной высоты, увеличивающейся в сторону выпускного патрубка, поперек которых в два ряда установлены тела обтекания в виде цилиндров 7 с насечками (фиг. 2б и 2в), закрепленные на стержнях винтов, между вставками, так что в каналах меньшей высоты число тел обтекания в ряду четыре, то есть больше, чем в каналах большей высоты, где их три.

Особенность конструкции данного волнового генератора связана с тем, что при его разработке, учитывалась необходимость обеспечения щадящего перемешивания ингредиентов и измельчения твердой фазы буровых растворов, содержащих полимеры, с целью предотвращения возможной деструкции молекул полимерных соединений. Прямоугольный профиль переменного сечения каналов был выбран на основе математического моделирования.

Генератор собирают, последовательно устанавливая на винты 5 вставки 4 и цилиндры 7, формируя таким образом прямоугольные каналы 6, каждый из которых разделен двумя рядами тел обтекания и скрепляют конструкцию вворачивая винты в резьбовые отверстия в крайней вставке, так, что все тела обтекания в виде цилиндров с насечками оказываются зажатыми между стенками вставок (фиг. 2в). Полученную конструкцию устанавливают в корпусе 1, на который крепят входной 2 и выпускной 3 патрубки, так чтобы входной патрубок был сопряжен с торцом низких каналов, а выпускной с торцом более высоких каналов. После сборки волновой генератор устанавливают в разрыве трубопровода посредством резьбовых соединений труб с входным и выпускным патрубками. При подаче рабочей жидкости через входной патрубок в профильные расширяющиеся каналы 6 смесь проходит между стенок вставок 4 и обтекает цилиндры 7 с насечками, в результате действия гидравлического сопротивления, образуются вихревые высокотурбулентные отрывные потоки, а также обширные области развитой кавитации, возбуждающие мощные колебания и волны в обрабатываемом буровом растворе, обеспечивающие его гомогенизацию и диспергирование.

Наличие дополнительного второго ряда тел обтекания в генераторе способствует стабилизации размеров кавитационной пелены за первым телом, а также практически постоянному ее размеру в достаточно широком диапазоне гидродинамических параметров, что позволяет, в конечном итоге, увеличить степень дисперсности суспензии при меньшем времени ее приготовления: средний (медианный) размер частиц конденсированной твердой фазы с 20-30 мкм уменьшается до 8-12 мкм.

Волновой генератор для приготовления тампонажного раствора (фиг. 3) содержит полый цилиндрический корпус, образованный сопряженными друг с другом входным 1 и выпускным 2 патрубками с внутренней трубной резьбой, внутренняя полость корпуса оснащена статической системой побудителей волнообразования, путем раздела на входную 3 и выпускную 4 зоны, коаксиально установленной внутри нее камерой завихрения 5 в форме перевернутого стакана, дно которого обращено в сторону входной зоны корпуса, на открытом торце камеры выполнен крепежный элемент под ключ для установки ее в корпусе, а вход во внутреннюю полость камеры обеспечивается тангенциальными по отношению к ней каналами 6 и 7 (фиг. 2), выполненными на противоположных сторонах поперечного сечения ее стенки.

Устройство работает следующим образом.

После сборки волновой генератор устанавливают в разрыве трубопровода (на чертеже не показан) посредством резьбовых соединений труб с входным 1 и выпускным 2 патрубками. При подаче смеси через входной патрубок 1 во входную зону 3 корпуса генератора, тампонажный раствор с большой скоростью впрыскивается через тангенциальные каналы 6 и 7 в камеру завихрения 5. При этом образуются динамически неустойчивые вихревые потоки, порождающие кавитационные процессы в центральной зоне камеры. Эти процессы существенно изменяют степень дисперсности и уровень гомогенизации тампонажного раствора, который после волновой обработки выходит из камеры завихрения в выпускную зону 4 и через выпускной патрубок 2 поступает в нагнетательный трубопровод, а из него в тампонируемую область скважины.

Результаты испытаний тампонажного раствора иллюстрируются данными исследований, проведенными в независимой сертифицированной лаборатории МСУ - Московского строительного университета.

В табл. 1 приведены прочностные характеристики цементного камня 7-ми суточного возраста, полученного из тампонажного раствора после обработки в устройстве - прототипе и из тампонажного раствора после волновой обработки в предложенном устройстве.

Приведенные данные свидетельствуют о высокой эффективности волновой обработки цементной суспензии в предложенном волновом генераторе, в результате которой прочность цементного камня увеличивается более, чем на 16%. Исследование структуры цементного камня с помощью электронного микроскопа показывают, что увеличение прочности достигается за счет повышения дисперсности цементной суспензии и ее однородности. Одновременно повышается подвижность цементной суспензии (растекаемость) в период прокачивания, сокращается период времени между началом и концом схватывания - эти факторы благоприятствуют повышению качества крепления и тампонирования скважины.

Изобретение иллюстрируют примерами реализации способа.

Пример 1. Перед началом бурения скважины шесть волновых генераторов для создания кольматационного экрана в процессе бурения, изготовленных из сплава ВК8 ГОСТ 3882-74, вкручивают в штатные промывочные отверстия долота диаметром 215,9 мм. Алюмосиликатный раствор готовят непосредственно у скважин путем смешения двух исходных растворов - силикатного и алюмината натрия. В промежуточную емкость загружают алюмосиликатный буровой промывочный раствор с кольматирующими добавками в количестве (% масс.): КМЦ - 0,5, сульфат алюминия - 1,2, товарное жидкое стекло - 3,0. Диспергирование и гомогенизацию смеси осуществляют путем многократной прокачки этого раствора по замкнутому циклу через волновой генератор, изготовленный из стали 40Х ГОСТ 4543-71, для приготовления бурового раствора с кольматирующими свойствами. В процессе бурения скважины приготовленный раствор из промежуточной емкости подают в долото с возможностью прохождения его через волновые генераторы, установленные в промывочных отверстиях долота. После окончания процесса бурения осуществляют крепление пробуренного ствола путем спуска металлических обсадных колонн. Затем, готовят тампонажный раствор, путем диспергирования и гомогенизации смеси портландцемента тамонажного ГОСТ 1581-96 с водой в волновом генераторе для приготовления томпанажного раствора, изготовленном из сплава ВК8 ГОСТ 3882-74, который монтируют в нагнетательную линию обвязки цементировочного оборудования, и тампонируют полость между колонной труб и стенкой скважины путем закачивания в нее приготовленного раствора непосредственно после его выхода из волнового генератора.

Пример 2. Обработку ствола скважины ведут по технологии, описанной в примере 1 с использованием алюмосиликатного бурового промывочного раствора с кольматирующими добавками в количестве (% масс.): КМЦ 2,0, сульфат алюминия - 2,0, товарное жидкое стекло - 5,0.

Пример 3. Обработку ствола скважины ведут по технологии, описанной в примере 1 без установки в промывочные отверстия долота волновых генераторов, предложенной конструкции.

Пример 4. Обработку ствола скважины ведут по технологии, описанной в примере 1 без обработки промывочного бурового раствора с кольматирующими свойствами в предложенном волновом генераторе. Перемешивание и диспергирование смеси осуществляют в известном волновом генераторе с насечками, принятом за прототип предложенного.

Пример 5. Обработку ствола скважины ведут по технологии, описанной в примере 1 без обработки тампонажного раствора в предложенном волновом генераторе. Перемешивание и диспергирование смеси осуществляют в известном волновом генераторе с насечками, принятом за прототип предложенного.

Как известно, кольматация стенки скважины, способствует снижению проникновения тампонажного раствора в породу при цементировании скважин и позволяет существенно увеличить высоту подъема цементного раствора в затрубном пространстве. Чем выше качество кольматирования, тем меньше потери тампонажного раствора, поэтому численные значения отношения высоты недоподъема цемента при обработке скважины известным способом к высоте недоподъема при обработке ствола по примерам могут быть показателями качества этой обработки.

Результаты сравнения недоподъема тампонажного растворов при обработке ствола скважины по известному способу и по примерам 1-5 представлены в таблице 2.

Как видно из представленных в таблице данных при обработке ствола скважины предложенным способом с использованием предложенных волновых генераторов и буровых растворов с кольматирующими добавками в заявленном количественном диапазоне (пример 1 и 2), показатель качества обработки ствола скважины в более чем 22 раза выше, чем при ее обработке известным способом. При обработке скважины в отсутствии волновых генераторов в промывочных отверстиях долота (пример 3) или при обработке бурового раствора с кольматирующими свойствами в известном волновом генераторе (пример 4), или при волновой обработке тапонажного раствора в известном волновом генераторе (пример 5), показатель качества не значительно отличается от его значения, соответствующего обработке ствола скважины известным способом.

Таким образом, использование в предложенном способе предложенных волновых генераторов дает системный эффект, выражающийся в значительном улучшении качества проводки нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к области эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для повышения качества их строительства. Предложен способ волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, включающий бурение скважины с использованием долота с промывочными отверстиями, приготовление бурового промывочного раствора и подачу его в долото в процессе бурения скважины, крепление пробуренного ствола путем спуска металлических обсадных колонн с последующим приготовлением тампонажного раствора и тампонированием области между колонной и стенкой скважины, причем перед бурением скважины в промывочных отверстиях долота устанавливают волновые генераторы для создания кольматационного экрана в процессе бурения, готовят буровой раствор путем диспергирования и гомогенизации смеси в волновом генераторе для приготовления бурового раствора с кольматирующими свойствами, в процессе бурения скважины подают приготовленный раствор в долото с возможностью прохождения его через волновые генераторы в промывочных отверстиях долота, готовят тампонажный раствор путем диспергирования и гомогенизации смеси в волновом генераторе и закачивают его в полость между обсадной колонной и стенкой скважины. Для осуществления способа используются различные волновые генераторы, оснащенные статической системой побудителей волнообразования. Использование в предложенном способе предложенных волновых генераторов дает системный эффект, выражающийся в значительном улучшении качества проводки нефтяных и газовых скважин. 4 н.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.

1. Способ волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, включающий бурение скважины с использованием долота с промывочными отверстиями, приготовление бурового промывочного раствора и подачу его в долото в процессе бурения скважины, крепление пробуренного ствола путем спуска металлических обсадных колонн,с последующим приготовлением тампонажного раствора и тампонированием области между колонной и стенкой скважины, отличающийся тем, что перед бурением скважины в промывочных отверстиях долота устанавливают волновые генераторы для создания кольматационного экрана в процессе бурения, готовят буровой раствор путем диспергирования и гомогенизации смеси в волновом генераторе для приготовления бурового раствора с кольматирующими свойствами, в процессе бурения скважины подают приготовленный раствор в долото с возможностью прохождения его через волновые генераторы в промывочных отверстиях долота, готовят тампонажный раствор путем диспергирования и гомогенизации смеси в волновом генераторе и закачивают его в полость между обсадной колонной и стенкой скважины.

2. Способ обработки стволов нефтяных и газовых скважин по п. 1, отличающийся тем, что буровой раствор с кольматирующими свойствами готовят путем диспергирования и гомогенизации в алюмосиликатном растворе функциональных добавок в количестве: КМЦ - 0,5-2%, сульфат алюминия - 1,2-2,0%; товарное жидкое стекло - 3-5%.

3. Волновой генератор для создания кольматационного экрана по способу волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин по п. 1, содержащий корпус, внутренняя полость которого оснащена статической системой побудителей волнообразования, отличающийся тем, что статическая система побудителей волнообразования представляет собой сопло Вентури, состоящее из конфузора и диффузора, последовательно соединенных узкими концами, образующими в месте их сопряжения критическое сечение сопла, при этом отношение длины диффузора Ld к длине конфузора Lc равняется 2,3-2,5, а отношение входного диаметра конфузора Dc и выходного диаметра диффузора Dd к диаметру критического сечения сопла Do составляет 1,8-2,0 и 2,0-2,2 соответственно.

4. Волновой генератор для приготовления бурового раствора по способу волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин по п. 1, содержащий корпус, внутренняя полость которого оснащена статической системой побудителей волнообразования, отличающийся тем, что на торцах корпуса установлены входной и выпускной патрубки, статическая система побудителей волнообразования сформирована из вставок, образующих вдоль продольного сечения корпуса прямоугольные в поперечном сечении корпуса каналы переменной высоты, увеличивающейся в сторону выпускного патрубка, поперек которых рядами установлены тела обтекания в виде цилиндров с насечками, так что в каналах меньшей высоты число тел обтекания в ряду больше, чем в каналах большей высоты.

5. Волновой генератор для приготовления тампонажного раствора по способу волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин по п. 1, содержащий корпус, внутренняя полость которого оснащена статической системой побудителей волнообразования, отличающийся тем, что корпус выполнен из сопряженных торцами и скрепленных друг с другом входного и выпускного патрубков, образующих во внутренней полости корпуса входную и выпускную зоны, разделенные статической системой побудителей волнообразования, выполненной в виде коаксиально установленной внутри корпуса камеры завихрения в форме перевернутого стакана, дно которого обращено в сторону входной зоны корпуса, а вход во внутреннюю полость камеры завихрения обеспечивается тангенциальными по отношению к ней каналами, выполненными на противоположных сторонах поперечного сечения ее стенки.