Способ гидроизоляции заколонного пространства технологических скважин Российский патент 2024 года по МПК E21B33/14 C09K8/508 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при добыче металлов методом подземного выщелачивания через эксплуатационные колонны в скважинах, сооруженных в условиях развитой криолитозоны, оборудованных полимерными обсадными колоннами.

Известен способ гидроизоляции заколонного пространства технологических скважин, оборудованных полимерными эксплуатационными колоннами, заключающийся в использовании глиняно-известкового раствора в интервале от верхней границы гравийной обсыпки фильтра до статического уровня продуктивного водоносного горизонта и формировании цементного кольца на устье [1, стр. 116]. Подача глиняно-известкового раствора в заданный интервал заколонного пространства производится по бурильным трубам, спускаемым в зазор между стенками скважины и эксплуатационной колонной до нижней границы интервала размещения глиняно-известкового раствора. Подача тампонажной глины в заколонное пространство производится после извлечения бурильных труб на поверхность путем забрасывания туда влажных комков или шариков из глины. Недостатки известного способа гидроизоляции заключаются в необходимости спуска в заколонное пространство бурильных труб, что увеличивает риск нарушения целостности полимерной эксплуатационной колонны по резьбовым стыкам, сложности его реализации в условиях криолитозоны из-за намерзания тампонажной глины на стенках скважины, создании зон повышенной аварийности из-за их смятия при замерзании глин. Кроме того, фиксация обсадных труб на устье цементным кольцом не обеспечивает свободное линейное перемещение полимерной эксплуатационной колонны между гравийной обсыпкой фильтра и цементным кольцом на устье при изменении температур рабочих растворов в скважине, что может вызывать температурные деформации в колонне.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ, при котором, устройство гидроизоляции заколонного пространства скважин, оборудованных полимерными эксплуатационными колоннами, осуществляется путем цементации от верхней границы фильтра до нижней границы криолитозоны, а также цементации устья скважины [2, стр. 227]. Подача цементного раствора производится по бурильным трубам, спускаемым в зазор между стенками скважины и эксплуатационной колонной до нижней границы интервала цементирования. Цементирование устья скважины производится после извлечения бурильных труб на поверхность. Недостатки известного способа заключается в жестком защемлении верхнего конца обсадных колонн на устье, необходимости бурения ствола скважины увеличенного диаметра для размещения бурильных труб между обсадной колонной и стенками скважины, эксцентричном расположении обсадной колонны в стволе скважины при проведении цементирования, большому искривлению полимерных эксплуатационных колонн из-за большого кольцевого зазора между стенками скважин и эксплуатационными колоннами, что увеличивает риск нарушения целостности полимерной колонны по резьбовым стыкам. В результате происходит разрушение резьбовых соединений полимерных эксплуатационных колонн и нарушение их герметичности из-за невозможности их осевого перемещения в незакрепленном интервале криолитозоны, образуются перетоки рабочих растворов в незаполненное заколонное пространство в интервал криолитозоны, где происходит их замерзание, сопровождающееся образованием ледяных пробок и смятием эксплуатационных колонн. Кроме того, устройство цементного заполнения устья скважины требует установки дополнительных затрат по установке пакера, необходимость опускания и подъема бурильных труб в скважине приводит к увеличению длительности работ и их удорожанию.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении надежности конструкции и герметичности обсадных колонн, сокращении сроков и трудоемкости производства работ по гидроизоляции технологических скважин.

Решение данной задачи достигается за счет того, что в заколонное пространство скважины, пробуренной в условиях развитой криолитозоны, с размещенной в нем эксплуатационной колонной, оснащенной на устье кондуктором, на нижнем конце фильтром с отстойником, следующую за ним гравийную обсыпку, поверх которой в заколонном пространстве до нижней границы криолитозоны устроен слой из цементного раствора, заливается в разогретом виде жидкотекучая гелевая композиция, заполняющая все заколонное пространство скважины в криолитозоне вплоть до дневной поверхности, состоящая из поливинилового спирта 2,0-10,0%, борной кислоты 0,2-1,0%, древесных опилок, бурового шлама, грунта или другого мелкодисперсного материала 5,0-30,0%, вода - остальное, которая в результате охлаждения в скважине преобразуется в вязкоупругий, гидроизолирующий и укрепляющий материал.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышенная надежность конструкции скважины за счет обеспечения возможности осевых перемещений эксплуатационной колонны в интервале криолитозоны при закачке в нее теплых рабочих растворов, исключения образования ледяных пробок в заколонном пространстве, высокой степени гидроизоляции заколонного пространства, а так же сокращение трудоемкости и сроков производства работ по сооружению скважин и устройства гидроизоляции за счет исключения операций по опусканию и подъему бурильных труб в заколонное пространство, исключения возможности повреждения эксплуатационной полимерной колонны бурильными трубами.

Конструкция скважины, приведена на фиг. 1. Конструкция включает ствол скважины 1 с размещенным в его устье кондуктором 3, эксплуатационной колонной 2 с фильтром 4. Фильтр снабжен отстойником 5 и гравийной обсыпкой 6, далее размещен материал гидроизоляции 8 на основе цементного раствора, за которым сразу все заколонное пространство до дневной поверхности заполнено гидроизолирующей и укрепляющей гелевой композицией 9 на всю толщину 7.

Вязкоупругий материал, является водонепроницаемым, имеет низкое сцепление с полимерными материалами, предотвращает попадание поверхностных и талых вод в интервал криолитозоны, в силу упругих свойств обеспечивает осевое перемещение эксплуатационной колонны.

Подача гелевой композиции в заколонное пространство производится наливом через устье скважины в разогретом жидком виде. Формирование вязкоупругой структуры гелевой композиции происходит при ее охлаждении в заколонном пространстве скважины.

Например, при ремонте эксплуатационных колонн, изготовленных из полиэтилена низкого давления, толщиной стенки 40 мм, погруженных в технологические скважины на глубину до 220 м, в условиях криолитозоны мощностью до 88 м был применен заявляемый способ для ликвидации утечек технологического раствора через деформированные резьбовые соединения в колоннах. Жидкотекучая гелевая композиция, указанного в формуле изобретения состава, сливалась самотеком из емкости для приготовления композиции при помощи резинового шланга диаметром 50 мм через устье скважины в разогретом до температуры от 40 до 85°С виде, заполняя все заколонное пространство скважины в криолитозоне вплоть до дневной поверхности. Объем композиции, израсходованной на одну скважину, составлял в зависимости от глубины скважины и емкости заколонного пространства от 2,2 до 3,2 м³. По истечении суток наблюдалось превращение гелевой композиции в подобной резине гидроизолирующий и укрепляющий материал. Каротажные исследования показали полное устранение утечек в эксплуатационных колоннах после проведения работ по заявляемому в изобретении способу.

Литература:

1. Бурение и оборудование геотехнологических скважин. Сергиенко И.А. и др., М., Недра, 1984, 224 с.

2. Геотехнология урана (российский опыт): монография. Под ред. Солодова И.Н., Камнева Е.Н., - М: «КДУ», «Университетская книга», 2017. 57.

Изобретение относится к способу гидроизоляции заколонного пространства технологических скважин, сооружаемых в условиях развитой криолитозоны. Техническим результатом является повышение надежности конструкции скважины, исключение образования ледяных пробок в заколонном пространстве, сокращение трудоемкости и сроков производства работ по сооружению скважин и устройства гидроизоляции, исключение возможности повреждения эксплуатационной полимерной колонны бурильными трубами. Способ включает заливку жидкотекучей гелевой композиции в заколонное пространство скважины. В скважине размещается эксплуатационная колонна. Колонна оснащена на устье кондуктором, на нижнем конце - фильтром с отстойником. После фильтра с отстойником следует гравийная обсыпка, поверх которой в заколонном пространстве до нижней границы криолитозоны устроен слой из цементного раствора. После чего заливается в разогретом виде жидкотекучая композиция, заполняющая все заколонное пространство скважины в криолитозоне вплоть до дневной поверхности. Жидкотекучая гелевая композиция состоит из поливинилового спирта 2,0-10,0%, борной кислоты 0,2-1,0%, древесных опилок, бурового шлама, 5,0-30,0%, вода – остальное. Жидкотекучая гелевая композиция в результате охлаждения в скважине преобразуется в вязкоупругий, гидроизолирующий и укрепляющий материал. 1 ил.

Способ гидроизоляции заколонного пространства технологических скважин, сооружаемых в условиях развитой криолитозоны, оборудованных полимерными эксплуатационными колоннами, заключающийся в том, что в заколонное пространство скважины, пробуренной в условиях развитой криолитозоны, с размещенной в ней эксплуатационной колонной, оснащенной на устье кондуктором, на нижнем конце - фильтром с отстойником, следующей за ним гравийной обсыпкой, поверх которой в заколонном пространстве до нижней границы криолитозоны устроен слой из цементного раствора, заливается в разогретом виде жидкотекучая гелевая композиция, заполняющая все заколонное пространство скважины в криолитозоне вплоть до дневной поверхности, состоящая из поливинилового спирта 2,0-10,0%, борной кислоты 0,2-1,0%, древесных опилок, бурового шлама 5,0-30,0%, вода - остальное, которая в результате охлаждения в скважине преобразуется в вязкоупругий, гидроизолирующий и укрепляющий материал.