Способ снижения проницаемости слабосвязанных горных пород при сооружении скважины

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s. Е 21 В 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4413503/31-03 (22) 19.04.88 (46) 30.10.90. Бюл. ¹ 40 (71) Уфимский нефтяной институт (72) P.Х. Санников, В.Ф. Галиакбаров, М.P. Мавлютов, P.P, Гилязетдинов и P.À, Галеев (53) 622.245.53(088.8) (56) Курочкин Б.М, Интенсификация процесса кольматации мелкопористых проницаемых пород механическим способом.—

Нефтяное хозяйство,.1973, ¹ 6, с. 11 — 14.

Авторское свидетельство СССР № 1440121, кл, Е 21 В 37/02, 1987, (54) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ СЛАБОСВЯЗАННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

ПРИ СООРУЖЕНИИ СКВАЖИНЫ

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 гидрозрозионному 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 насадками 5, расположенными под углом 90 навстречу друг другу в одной плоскости.

Способ осуществляется следующим образом.

„„. Ы„„1602976 А1 (57) Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Цель — повышение эффективности за счет улучшения качества кольматации неустойчивых к гидроэрозионному разрушению пород. Промывочная жидкость направляется через боковые насадки в виде гидромониторных струй. пересекающихся под углом 90О, на стенку скважины. Скоростной напор жидкости вызывает разрушение рыхлой корки и последующую кол ьматацию 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.

При сооружении скважины промывочная жидкость с расходом 0 подается по бурильным трубам 2 и разделяется,на три потока: поток Q> проходит через промывочные отверстия в долоте 3, два потока Qz/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

1602976

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

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

10 Для ряда месторождений прочность горных пород на сжатие осж составляет

0,9...21,3 МПа.

Известно, что горные породы начинают интенсивно разрушаться, когда касатель15 ные напряжения в струе раствора т с превышают прочность породы на растяжение тр.

Так как стр =(0,1.„0,2) стсж, то величина V p определяется так:

20 Vp — P2 0,6 бсж (3)

Р где Kz — коэффициент безопасности в смысле гидроэрозионного разрушения пород, можно принять К2=0,6...0,9.

Тогда имеем

Vp= (0,6...0,9) Х

0,6 0,9 10 — 13,2...20 /с.

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

11 V (13,2...20,0)м/с (4)

Полученное условие (4) обьясняет, что для достижения эффективности кольматации 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. гдеp — плотность промывочной жидкости.

Известно, что предельное напряжение сдвига определяется так:

rîoê — Z rî o(2) где то, 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 яв- . ляется размыв, удаление корки, то следует принять верхнее значение Z=10000.

Для буровых растворов обычно го=2 Па, соответственно ток =2 10000= 20000 Па, к,/ З

Тогда

= 10,4 м/с, Vo = трехмерной структурой — возникают автоколебательные процессы, обусловленные турбулентной пульсацией в слившемся потоке, Скоростной напор на стенку скважины вызывает разрушение рыхлой корки и последующее "проталкивание" частиц кольматанта в каналы пласта. Турбулентная пульсация потока способствует проникновению в каналы пласта частиц кольматанта, соизмеримых с размерами самих каналов, Таким образом, осуществляется кольматация 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 получены следующим образом.

Известно, что рыхлая корка удаляется при таком скоростйом напоре, при котором создаваемое динамическое напряжение сдвига т, больше предельного динамического напряжения сдвига корки ток, радиальная скорость разрушения корки составляет

Vo =, ок, (1)

Формула изобретения

Способ снижения проницаемости слабосвязанных горных пород при сооружении скважины, включающий обработку стенки скважины гидромониторными струями промывочной жидкости, пересекающимися под .углом 90, отличающийся тем, что, с целью повышения его эффективности за счет улучшения качества кольматации неустойчивых к гидроэрозионному разрушению порой Радиальную составляющую скорости промывочной жидкости поддерживают в диапазоне 11 — 20 м/с.

1602976

Составитель В, Борискина

Редактор О. Спесивых Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Т. Палий

Заказ 3366 Тираж 471 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101