Способ крепления поглощающих горизонтов скважин в процессе бурения Советский патент 1993 года по МПК E21B33/13 

Изобретение OYI-ЮСИТСЯ к бурению геологоразведочных, гидрогеологогических и геотехнологических скважин.

Известен способ крепления скважин, включающий спуск металлической колонны труб с защитной металлический колонной, размещенной внутри нее, заполнение межтрубного пространства жидкостью и подачу тампонажного раствора в затрубное пространство через защитную металлическую колонну.Недостатком этого способа является то, что обсадка скважины такой колонной ограничены по ее гл.убине. Неметаллическая колонна соединена с металлической колонной с помощью фланцев и находится во время спуска колонны в подвешенном растянутом состоянии. Масса облегченной оболочки растет с увеличением глубины обсадки, поэтому глубина спуска ее ограничена пределом прочности на разрыв материала, из которого она изготовлена. При превышении этого предела произойдет разрыв неметаллической колонны под собственным весом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ крепления поглощающих горизонтов скважин в процессе бурения, включающий спуск колонны бурильных труб в скважину, подачу смолы с отвердителе в з.этруб ное пространство и формирование крепящей obo- лочки бурильной колонной,

Недостатком этого способа является низкая эффективность крепления при наличии трещин в поглощающих горизонтах, большой расхода смолы и большие затраты времени на ОЗЦ.

Целью изобретения является повышение эффективности крепления за счет сокращения объемов смолы и сроков крепления.

Сущность изобретения заключается в следующем. При бурении скважин вскрываются поглощающие горизонты и неустойчивые породы, которые требуют крепления. Крепление скважин осуществляют подачей смолы с отвердителем в затрубное пространство в процессе бурения без извлече- ния бурильных труб. Для более качественного крепления поглощающих горизонтов, подачу тампонажного раствора осуществляют за счет избыточного давления продавочной жидкости находящейся в бурильных трубах.

В зависимости от коэффициента поглощения подачу смолы осуществляют или в начале или после начала твердения. После подачи смолы с отвердителем в затрубное пространство на бурильные трубы передается вращающий момент без подачи промывочной жидкости до конца твердения раствора.. :

На фиг.1 изображена схема крепления стенок скважины через бурильные трубы; на фиг.2 -трафики перехода смеси из одного .состояния в другое в зависимости от концентрации смолы и кислоты.

Способ осуществляют следующим образом. Для крепления стенок скважины тампонажный раствор подают в затрубное пространство через бурильные трубы. При этом в качестве тампонажной смеси используют синтетические смолы типа МФ-17, МФ-19, КМФТ различных концентраций и пеноуретан, а в качестве отвердителя используют соляную кислоту. Перед подачей смолы замеряют статический уровень жидкости в скважине и коэффициент ее поглощения, С учетом положения статического уровня в бурильные трубы закачивается расчетное количество смолы и продавочной жидкости, Подачу смолы в скважину осуществляют в определенный момент ее твердения по крнтрольной пробе на поверхности. В расчетный момент ведущая штанга отворачивается, чем достигается доступ атмосферного давления в бурильные трубы. По закону сообщающихся сосудов уровни жидкости в скважине и в трубах выравнивается, Продавочная жидкость выталкивает смолу в затрубное пространство в течение 3 - 5 с. За счет быстрого поступления и схватывания (5 - 20 с) смолы в зоне поглощения за один цикл прорабатывается значительный интервал осложнения. Количество продавочной жидкости таково, что лишь выталкивает смесь из бурильных труб, не передавливая ее далеко в зону осложнения избыточным давлением.

Объем тампонажной смеси и количество продавочной жидкости определяют положением статического уровня жидкости в скважине, ее глубиной и типом бурильной

колонны. Объем тампонажной смеси ограничен объемом бурильных труб, находящихся выше статического уровня жидкости, Объем продавочной жидкости равен объему бурильных труб, находящихся ниже положения статического уровня жидкости плюс

объему насоса вместе с нагнетательным

и всасывающим шлангами. Например,

для насоса НБ-120/40 это около 70 дм11.

Для предлагаемого способа крепления

важно правильно выбрать момент подачи смеси в призабойную скважины. Целесообразно использовать смолу, разведенную в воде от 40 до 60%. При этом затвердевший камень обладает достаточной крепостью,

чтобы закрепить неустойчивый -интервал или ликвидировать поглощение. Область эффективного действия тампонажной смеси на графике (фиг.2) ограничена треугольником BCD, BiCiDi, BC2D2. Если момент подачи смолы будет значительно левее точки В (В-|), то смола до того как наберет необходимые структурные свойства, будет унесена подземными водами за пределы скважины. Если момент подачи смеси будет

правее точки D(D2, Di), то перепада давления в системе снаряд-скважина не хватит для того, чтобы вытолкнуть смесь из бурильных труб. Избыточное давление, необходимое для выталкивания смолы из труб,

обозначена на графике (фиг.2) линией Р. Положение этой линии зависит от глубины статического уровня подземных вод.

Срок схватывания смолы не должен превышать 1-1,5 мин. При глубинах.скважин от 500 до 1000 м и сроках схватывания смолы более 10 мин необходимо учитывать забойную температуру. При коэффициенте поглощения Км 8 момент подачи смолы в зону поглощения должен быть значительно левее точки В (фиг,2), а именно в начале срока схватывания смолы {в начале зоны Г, С), чтобы повысить проникающую способность смолы и иметь время на восстановление уровня. Чем выше Кп, тем правее

точки В на графике (фиг,2) должен быть момент подачи смолы, т.е. при 8 Кп 16 смолу подают в поглощающую зону в сроки, превышающие сроки ее схватывания. При этом снижается средний диаметр проникновения смолы в зону поглощения, а следовательно и расход материалов.

После подачи смолы в зону поглощения

бурильные трубы вращают до твердения

. смолы в течение 5-30 мин. ориентируясь

по контрольной пробе или ваттметру Н-385, дожидаясь стабилизации затрат мощности. При этом нижняя часть бурильных труб смазывается смазкой КАВС. Затем проверяют эффективность тампона и либо повторяют процесс, либо продолжают бурение скважины. Формула изобретения Способ крепления поглощающих горизонтов скважин в процессе бурения, включающий спуск колонны бурильных труб в скважину, подачу смолы с отвердителем в затрубное пространство и формирование крепящей оболочки бурильной колонной, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности крепления за счет сокращения объемов смолы и сроков крепления, перед подачей смолы с отверди0

5

телем в затрубное пространство определяют статический уровень жидкости в скважине и коэффициент ее поглощения (Кп), а подачу смолы с отвердителем осуществляют в объеме бурильной колонны над статическим уровнем с помощью продавочной жидкости в объеме бурильной колонны под статическим уровнем и со сроками схватывания смолы, определяемым по коэффициенту поглощения, причем 1 :Ј Кп 8 подачу смолы осуществляют в сроки не более сроков начала ее схватывания, при 8 - в сроки, превышающие сроки ее схватывания, а формирование крепящей оболочки осуществляют вращением бурильной колонны до полного твердения смолы.

Использование: при бурении скважин различного назначения. Обеспечивает возможность повышения эффективности крепления за счет сокращения объемов смолы и сроков крепления. Сущность изобретения: осуществляют спуск колонны бурильных труб в скважину. Определяют статический уровень жидкости в скважине и коэффициенте ее поглощения. Подают смолу с отвер- дителем в обьеме бурильной колонны над статическим уровнем с помощью продавоч- ной жидкости. Продавочную жидкость принимают в обьеме бурильной колонны под статическим уровнем. Сроки схватывания смолы определяют по коэффициенту поглощения. При 1 Кп 8 подачу смолы осуще- сТвляют в сроки не более сроков начала ее схватывания, при 8 Кп 16 - в сроки, превышающие сроки ее схватывания. Затем формируют крепящую оболочку вращением бурильной колонны до полного твердения смолы. 2 ил.

Фиг,.1