Способ снижения проницаемости слабосвязанных горных пород при сооружении скважины Советский патент 1990 года по МПК E21B37/00 

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности, а именно к способам изоляции проницаемых слабосцементированных горных пород.

Цель изобретения - повышение эффективности за счет улучшения качества кольматации неустойчивых к гидроэрозионному разрушению пород.

На чертеже представлена схема реализации способа.

На чертеже обозначены вскрываемый пласт 1, бурильные трубы 2, долото 3, переводник 4 с двумя боковыми гидромониторными на садками 5, расположенными под углом 90° навстречу друг другу в одной плоскости.

Способ осуществляется следующим образом.

При сооружении скважины промывочная жидкость с расходом Q подается по бурильным трубам 2 и разделяется ,на три потоке: поток Qi проходит через промывочные отверстия в долоте 3. два потока Q2/2 направляются к боковым насадкам 5,

Две струи промывочной жидкости, истекающие из гидромониторных боковых насадок 5, встречаются между собой у стенки скважины. Взаимодействие двух гидромониторных струй со стенкой скважины приводит к торможению струй, локальному повышению гидродинамического давления на стенку скважины и в непосредственной близости от нее, и как бы отталкиванию струй друг от друга и искривлению их, так что имеет место периодическая пульсация скорости потока и давления жидкости,- образуется сложный турбулентный поток с

о о

ю ю

трехмерной структурой - возникают автоколебательные процессы, обусловленные тур: булентной пульсацией в слившемся потоке,

Скоростной напор на стенку скважины вызывает разрушение рыхлой корки и последующее проталкивание частиц кольма- танта в каналы пласта. Турбулентная пульсация потока способствует проникновению в каналы пласта частиц кольматанта, соизмеримых с размерами самих каналов. Таким образом, осуществляется кольмата- ция стенки скважины.

Расход промывочной жидкости выбирается таким, чтобы обеспечить поддержание радиальной составляющей скорости промывочной жидкости в диапазоне 11-20 м/с.

Этим обеспечивается с одной стороны размыв и эффективное удаление рыхлой фильтрационной корки, а с другой - предотвращается гидроэрозионное разрушение стенок скважины, сложенных слабосвязанными горными породами.

Указанные величины скорости прлуче- ны следующим образом.

Известно, что рыхлая корка удаляется при таком скоростном напоре,-при котором создаваемое динамическое напряжение сдвига т , больше предельного динамического напряжения сдвига корки Ток , ради- альная скорость разрушения корки составляет

Vo / 0,6 Ток

0)

гдер- плотность промывочной жидкости.

Известно, что предельное напряжение сдвига определяется так:

,(2),

где TO, Ток предельное динамическое напряжение сдвига бурового раствора и глинистой корки соответственно;

Z - коэффициент, характеризующий изменение параметров глинистого раствора при взаимодействии глинистого раствора с пористой средой с образованием корки. Обычно 10000 .Z ,1000.

Поскольку целью воздействия струи является размыв, удаление корки, то следует принять верхнее значение Z 10000.

Для буровых растворов обычно Па, соответственно Ток 2-10000 20000 Па, р 1120кг/м.

Тогда

/0,6

V 1

2 10 10,4м/с,

120

Таким образом, скорость воздействия потока на стенку скважины (радиальная составляющая) должна иметь величину порядка Vo 11м/с,

Найдем предельно допустимую радиальную составляющую скорость пульсирующего потока VP из условия недопущения гидроэрозионного разрушения стенок скважины.

Для ряда месторождений прочность горных пород на сжатие оьж составляет 0,9...21,3 МПа.

Известно, что горные породы начинают интенсивно разрушаться, когда касательные напряжения в струе раЪтворй г с превышают прочность породы на растяжение Гр . Так как сгр (0,1...0,2) оЬж . то величина Vp определяется так:

20

Vp К2 7:м.сж ,

V р

(3)

где К2 - коэффициент безопасности в смысле гидроэрозионного разрушения пород, можно принять ,6...0,9. 25 Тогда имеем

Vp (0,6...0,9) X 0,6 0,9 10

X

1120

13,2...20 м/с.

Следовательно, допустимые радиальные скорости пульсирующего потока должны быть в пределах:

11 :ё (13,2...20,0)м/с (4) Полученное условие (4) объясняет, что для достижения эффективности кольмата- ции рыхлых слабосцементированных пород нельзя допускать воздействия на них высокоскоростной струи во избежание их разрушения, но в то же время скорость должна быть достаточна для эффективного разрушения рыхлой корки

Формула изобретения

Способ снижения проницаемости слабосвязанных горных пород при сооружении скважины, включающий обработку стенки скважины гидромониторными струями про- мывочной жидкости, пересекающимися под углом 90°, отличающийся тем, что, с целью повышения его эффективности за счет улучшения качества кольматации неустойчивых к гидроэрозионному разрушению пород, радиальную составляющую

скорости промывочной жидкости поддерживают в диапазоне 11-20 м/с.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Цель - повышение эффективности за счет улучшения качества кольматации неустойчивых к гидроэррозионному разрушению пород. Промывочная жидкость направляется через боковые насадки в виде гидромониторных струй, пересекающихся под углом 90°, на стенку скважины. Скоростной напор жидкости вызывает разрушение рыхлой корки и последующую кольматацию пород. Распад жидкости выбирается таким, чтобы обеспечить радиальную составляющую скорости жидкости в диапазоне 11-20 м/с. Это обеспечивает эффективную кольматацию пород и предохраняет разрушение стенок скважины, сложенных слабосвязанными породами. 1 ил.