Способ изоляции продуктивного пласта Советский патент 1993 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к области бурения скважин в горной промышленности и конкретно к способам изоляции продуктивных пластов при заканчивании скважины для добычи подземных под или добычи твердых полезных ископаемых сквах инными методами.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности за счет упрощения технологии, сокращения энергозатрат и стоимости работ.

Изобретение поясняется фиг,1 и 2.

1. Пусть сооружаемая скважина глубиной Н 500 м вскрывает два водоносных горизонта (1 и 2, см. фиг, 1). И пусть водоупо- ры - кровля 3 и подошва пласта 4 представ- лены глинами. Для предотвращения

попадания D пласт 1 поверхностных вод и предотвращения возникновения перетоков между пластами 1 и 2 по затрубному пространству необходимо осуществить гидроизоляцию пластов. Для этого после бурения скважины, при установке обсадной колонны 5 в зоне кровли 3 и подошвы 4 пласта устанавливают специальные разобщающие манжеты 6, закрепленные на колонне выше и ниже фильтра 7, Манжеты 6 выполняются из эластичного материала, например, резины и имеют форму усеченного конуса, широкая часть которого больше диаметра скважины на 20-50 мм. Используя образцы керна глинистых пород, на вибростенде определяют частоту механических колебаний разжижения глин, измеряя сопротивление

00

g

сдвига глины при различных частотах виб- рацион ых воздействий. В случае коэлини- товых глин эта частота соответствует f 20 Гц.

Генератор 8 упругих колебаний, напри- мер, скважинный пневматический источник, входящий в комплект с серийно выпускаемой установкой АСП-ТМ, спускают в заполненную жидкостью скважину на пневмомагистрали и устанавливают в ий- тервале кровли 3 пласта. Осуществляют подачу к источнику сжатого воздуха и производят многократные импульсные воздействия путем выхлопов этого воздуха в течении Т 10-15 мин.

Упругие колебания жидкости (воды, бурового или технологического раствора) передаются в заполненное жидкостью затрубное пространство и вызывают колебания глинистых частиц. Под действием ме- ханических воздействий глина переходит в тиксотропное состояние и заполняет пространство между стенками скважины и обсадной колонны. После прекращения воздействия прочность глин восстанавлива- ется, и в зоне кровли пласта возникает изоляционный экран.

После этого источник устанавливают в зоне подошвы (4) пласта и обработку повторяют.

Согласно экспериментальным данным, пневматический источник с рабочим объемом Vp - 1 л, при рабочем давлении Рр 10 МПа и глубине погружения Н 100 м в скважине диаметром 168 мм возбуждает импульсную волну давления с амплитудой fD 5 МПа, энергией Е 3-Ю3 Дж, спектром в полосе частот 0 f 150 Гц, максимумом спектральной плотности энергии О тм 30 Гц и частотой повторения им- пульсов fs2Q Гц. Для глин с плотностью р - 2.1-1, кг/м и скоростью распространения звука С 1,2-2,5 103 м/с величины смещения Ј и ускорения частиц среды ,РJ о Р

и Ј тЈгде круговая частота, при Р 5 МПа и f 20 Гц будут равны Ј 6-16 мм и Ј 93-250 м/с2. С учетом ослабления упругой волны обсадной колонной (примерно на порядок, Р 0,5 МПа) будем иметь Ј 0,6-1,6 мм и Ј 9.3-25 м/с2). Таким образом, на глубинах Ьг 100 м скважинные пневматические источники обеспечивают значения параметров виб- раЦионно-волновых воздействий. достаточные для тиксотропного разуплотнения глин. При работе на больших глубинах необходимо увеличить рабочий обьем источника и рабочее давление, чтобы не допустить снижения энергетических характеристик сигналов.

Мгновенная мощность источника с учетом длительности одиночного воздействия т - 0,1 си его энергии Е 3 103 Дж равна W - 30 кВт.

2. Пусть геотехнологическзя скважина (Н 30 м) вскрывает продуктивный горизонт 1, у которого водоупоры 2 и 3 представлены коалинитовыми глинами. Для предотвращения перетекания продуктивных растворов по затрубному пространству необходимо осуществить гидроизоляцию пластов. Для этого после бурения скважины 4, при установке обсадной колонны 5 в зонах залегания глинистых пород 2 и 3 устанавливают разобщающие манжеты 6. Затем на расстоянии нескольких метров от устья скважины на поверхности земли устанавливают, наземный сейсмический вибратор 7, например, типа (СВ-10/100 или ГСК-10) и с помощью вибратора возбуждают упругие колебания с частотой Гц и амплитудой, обеспечивающей в интервалах залегания глинистых пород 2, 3 амплитуду смещения частиц Ot6 мм.

С учетом декремента затухания 20 дБ/100 м и того обстоятельства, что большая часть энергии (до 65%) преобразуется в поверхностную волну и сосредоточена в верхнем слое 10-20 м, на глубине Н 20 м, для ГСК-10 с энергией воздействия Е 2, Дж и амплитудой возбуждаемых колебаний Ј - 10-20 мм, для частоты f - 20 Гц будем иметь Ј 1-2 мм и Ј 16-32 м/с2.

Таким образом, наземный поверхностный вибратор обеспечивает возможность создания непроницаемого экрана в верхнем приповерхностном слое.

Предлагаемый способ обладает рядом преимуществ по сравнению с прототипом. Он повышает эффективность за счет существенного упрощения технологии, сокращения энергозатрат и стоимости работ. Это обеспечивается тем, что при осуществлении предлагаемого способа исключается необходимость использования расходуемых изо- лирующих материалов, наземного и скеажинного закачного оборудования, т.к. непроницаемый экран создается с использованием природных веществ, содержащихся в геологическом разрезе.

Таким образом, технико-экономические преимущества по сравнению с прототипом определяются экономией материальных и энергетических ресурсов и упрощением технологии работ. Помимо этого предлагаемый

метод является экологически чистым, что имеет важные социальные последствия.

Дополнительными преимуществами предлагаемого способа является большая, по сравнению с прототипом, толщина изоляционного экрана и более высокая степень изоляции. Большая толщина экрана связана с большей глубиной проникновения более низкочастотных колебаний в пласт, а более высокая степень изоляции обусловлена однородностью изолирующего материала в прискважинной зоне и в пласте. Отметим, что в предлагаемом способе спектр периодической последовательности импульсов содержит дискретный набор частот в полосе О f 150 Гц, кратных основной частоте повторения импульсов f rtf, где п - натуральное число, f - частота повторения, тогда как в прототипе используются колебания с частотами от 300 до 1800 Гц.

Формула изобретения Способ изоляции продуктивного пласта, включающий возбуждение генератором низкочастотных гидродинамических волн

давления в интервале продуктивного пласта, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет использования материала глинистой породы в качестве тампонирующего агента, упрощения технологии и сокращения энергозатрат, в интервалах залегания глинистых пород, ограничивающих продуктивный пласт, устанавливают разобщающие манжеты, определяют частоту механических колебаний разжижения глин, размещают генератор гидродинамических волн давления в заполненной жидкостью скважине в интервалах залегания глинистых пород и создают непроницаемый экран вокруг

скважины путем возбуждения гидродинамических волн давления на частоте, равной частоте разжижения глин.

Изобретение относится к бурению скважин о горной промышленности, в частности к способам изоляции продуктивных пластов при заканчивании скважин. Целью изобретения является повышение эффективности способа за счет использования материала глинистой породы в качестве тампонирующего агента, упрощения технологии и сокращения энергозатрат. После бурения скважины при установке обсадной колонны в зоне кровли и подошвы пласта в интервалах залегания глинистых пород, ограничивающих пласт, устанавливают специальные разобщающие манжеты, закрепленные на колонне выше и ниже фильтра. Используя образцы керна глинистых пород, на вибростенде определяют частоту механических колебаний разжижения глин. Размещают генератор гидродинамических волн давления в заполненной жидкостью скважине в интервалах залегания глинистых пород. Включают генератор и создают непроницаемый экран вокруг скважины путем возбуждения гидродинамических волн давления. При этом частота волн давления равна частоте разжижения глин. 2 ил.

X X V X VVWV YX

. I

{

/

Г

|

Фне.1

Y/7/////// }

////////////&

i

п

ХУХЛЛЛАЛХХАXXАXXV

И

&///// /////,

б. /////// //////

,-г

Фиг. 2