Способ очистки ствола скважины

 

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту скважин различного назначения и может быть использовано в случаях заполнения последних жидкостью. С помощью гидромонитора, спущенного до нижней границы очищаемого интервала со щелевой насадкой, замкнутой по периметру поперечного сечения, с раскрытостью, определяемой из математического неравенства, формируют неразрывную струю из всего потока промывочной жидкости в направлении от оси колонны труб между наружной поверхностью гидромотора и стенкой скважины. Направляют начальный участок неразрывной струи из всего потока промывочной жидкости из неподвижного гидромонитора под углом в сторону верхней границы очищаемого интервала относительно оси колонны труб, величину которого определяют математическим неравенством. Подъем гидромонитора на колонне труб осуществляют со скоростью, рассчитанной с учетом математического неравенства. При достижении гидромонитором верхней границы очищаемого интервала скважину промывают. Технический результат сводится к улучшению качества очистки ствола скважины.

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта скважин различного назначения и может быть использовано в случаях заполнения последних жидкостью.

Анализ существующего уровня показал следующее.

Известен способ очистки ствола скважины, описанный в авторском свидетельстве "Устройство для бурения скважин", N 844761, ст. 5, включающий спуск гидромонитора, установленного между гидравлическим забойным двигателем и породоразрушающим инструментом, на колонне труб в скважину, заполненную промывочной жидкостью до нижней границы очищаемого интервала, непрерывное прокачивание промывочной жидкости по колонне труб, гидравлический забойный двигатель, гидромонитор и породоразрушающий инструмент с одновременным подъемом гидромонитора на колонне труб к верхней границе очищаемого интервала с последующим вымывом загрязняющих продуктов на поверхность (см. а.с. N 844761 от 23.05.79 г. по кл. E 21 B 21/00, опубл. в БИ N 25, 1981 г.). Причем часть потока промывочной жидкости, поступающей в гидромонитор, направляют из него в кольцевое пространство через два ряда цилиндрических насадок, один из которых располагают ближе к породоразрушающему инструменту и ориентируют под углом 90^o к оси колонны труб, а второй располагают ближе к гидравлическому забойному двигателю и ориентируют под углом 65-75^o к оси колонны труб в сторону верхней границы очищаемого интервала.

Недостаток известного способа заключается в некачественной очистке ствола скважины. При реализации способа не обеспечивается полная очистка стенок скважины от фильтрационной корки, каверн от шлама и застойных масс промывочной жидкости, т.к. не достигается одновременное очищающее воздействие струи гидромонитора по периметру скважины при его перемещении. Часть загрязняющих частиц при движении гидромонитора вверх проваливается ниже струи, заполняя ствол скважины, и тем самым формирует шламовую пробку. Способ неэффективен при очистке каверн больших радиальных размеров. В процессе распространения от оси колонны труб гидромониторные струи каждого ряда взаимодействуют между собой и тем самым взаимно гасят друг друга. Высокооборотное вращение гидромонитора забойным двигателем приводит к интенсивному массообмену между струями и окружающей их промывочной жидкостью. В результате струи быстро затухают.

В качестве прототипа взят способ очистки ствола скважины, описанный в авторском свидетельстве "Устройство для очистки внутренней поверхности обсадной колонны", N 470589, ст. 2, включающий спуск гидромонитора на колонне труб в скважину, заполненную промывочной жидкостью до нижней границы очищаемого интервала, непрерывное прокачивание всего потока промывочной жидкости по колонне труб через гидромонитор и формирование неразрывной струи промывочной жидкости в направлении от оси колонны труб между наружной поверхностью гидромонитора и стенкой скважины, замкнутой по периметру поперечного сечения гидромонитора щелевой насадкой с одновременным подъемом его на колонне труб к верхней границе очищаемого интервала и последующим вымывом загрязняющих продуктов (см. а.с. N 470589 от 04.01.74 г. по кл. E 21 B 37/02, опубл. в БИ N 18, 1975 г.). При этом начальный участок неразрывной струи промывочной жидкости из неподвижного гидромонитора направляют под углом менее 90^o к оси колонны труб в сторону нижней границы очищаемого интервала.

Недостаток известного способа заключается в некачественной очистке ствола скважины. При реализации способа не обеспечивается вынос дезагрегированных загрязняющих частиц из очищаемого интервала, т.к. струя промывочной жидкости не способна их удержать во взвешенном состоянии и транспортировать вверх по стволу скважины. Указанный недостаток вызван направлением струи промывочной жидкости в сторону, противоположную направлению формирующегося восходящего потока, что приведет к осаждению загрязняющих частиц ниже начального участка струи и образованию шламовой пробки. Кроме того, при подъеме гидромонитора угол наклона струи промывочной жидкости к оси колонны труб по направлению к нижней границе очищаемого интервала будет уменьшаться, тем самым снижая ее очищающее силовое воздействие по периметру скважины вплоть до полного гашения формирующимся восходящим потоком.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, сводится к следующему: улучшается качество очистки ствола скважины за счет одновременного размыва по периметру ее стенок загрязняющих материалов и полного выноса их из очищаемого интервала.

Технический результат достигается с помощью известного способа, включающего спуск гидромонитора на колонне труб в скважину, заполненную промывочной жидкостью до нижней границы очищаемого интервала, непрерывное прокачивание всего потока промывочной жидкости по колонне труб через гидромонитор и формирование неразрывной струи промывочной жидкости в направлении от оси колонны труб между наружной поверхностью гидромонитора и стенкой скважины, замкнутой по периметру поперечного сечения гидромонитора щелевой насадкой, с одновременным подъемом его на колонне труб к верхней границе очищаемого интервала и последующим вымывом загрязняющих продуктов, в котором направляют начальный участок неразрывной струи промывочной жидкости из неподвижного гидромонитора под углом в сторону верхней границы очищаемого интервала относительно оси колонны труб, величину которого определяют неравенством где d - внутренний диаметр колонны труб, м; d₀ - наружный диаметр щелевой насадки гидромонитора, м; D - диаметр ствола скважины, м; β₁ - величина угла наклона начального участка неразрывной струи к оси колонны труб при неподвижном гидромониторе, ^o, и формируют его щелевой насадкой с раскрытостью, определяемой неравенством где δ₀ - раскрытость щелевой насадки гидромонитора, м,
а подъем гидромонитора на колонне труб осуществляют со скоростью, рассчитываемой с учетом неравенства

где V - скорость подъема гидромонитора на колонне труб, м/с;
Q₀ - расход промывочной жидкости, м³/с;
β₂ - величина угла наклона начального участка неразрывной струи к оси колонны труб при перемещаемом гидромониторе, ^o, определяемая из выражения

Известно устройство для кольматации стенки скважины, содержащее корпус с центральными и боковыми каналами с гидромониторными насадками, которые при работе устройства формируют струи промывочной жидкости, геометрические оси которых пересекаются друг с другом под углом 60^o, при этом направление струй противоположно (см. RU N 1750281 от 1990 г. по кл. E 21 B 21/00). Работа устройства по технологическому процессу обеспечивает повышение степени кольматации при бурении проницаемых пород и повышение показателей работы долота. Известно устройство для сооружения скважины, имеющее насадки, формирующие струи в одной плоскости навстречу друг другу под углом 45^o к оси центрального канала с целью повышения эффективности кольматации за счет создания периодического давления на стенки скважины.

Известен резак гидравлический, формирующий неразрывную струю промывочной жидкости под углом 90^o в направлении от оси неподвижного устройства между его наружной поверхностью и внутренней стенкой алюминиевой бурильной трубы, замкнутой по периметру поперечного сечения устройства щелевой насадкой (см. Пустовойтенко И.П. "Предупреждение и ликвидация аварий в бурении", М.: Недра, 1988, с. 254). Известен чехол-отражатель, устанавливаемый на шпинделе турбобура и формирующий из утечек из-под ниппеля последнего неразрывную струю промывочной жидкости под углом 30^o в направлении от оси колонны труб между наружной поверхностью чехла-отражателя и стенкой скважины в сторону корпуса турбобура, замкнутой по периметру поперечного сечения устройства щелевой насадкой, образованной корпусами последних (см. Акопов Э.А. "Очистка забоев глубоких скважин" М.: Недра, 1970, с. 74-78). Устройство предназначено для предупреждения сальникообразования на участке компоновки низа бурильной колонны между породоразрушающим инструментом и турбобуром и не может быть использовано для очистки ствола скважины, т.к. неразрывная струя промывочной жидкости не обладает достаточной интенсивностью для размыва загрязняющих частиц и удержания их во взвешенном состоянии на большом удалении от оси колонны труб. По справочным данным начальный расход жидкости в ней не превышает 0,007 м³/с при перепаде давления на породоразрушающем инструменте 10 МПа. Высокооборотное вращение одной плоскости щелевой насадки при неподвижной другой приводит к интенсивному массообмену струи с окружающей ее промывочной жидкостью и, как следствие, к преждевременному ее затуханию по мере распространения.

Таким образом, заявляемый способ очистки ствола скважины обладает изобретательским уровнем, т. к. по имеющимся источникам известности не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого способа, выполняющими аналогичную функцию.

Для эффективной очистки ствола скважины от продуктов загрязнения: рыхлой фильтрационной корки, скоагулировавших масс промывочной жидкости, аккумулированного шлама в кавернах, смолистых отложений на внутренней поверхности обсадной колонны, - необходимо выполнение двух условий: максимальный перевод загрязняющих скважину частиц во взвешенное дезагрегированное состояние и вынос указанных частиц на дневную поверхность.

Реализация заявляемого способа возможна только в скважинах, заполненных жидкостью. В этом случае при прокачивании всего потока промывочной жидкости по колонне труб и далее через замкнутую по периметру поперечного сечения гидромонитора щелевую насадку формируют затопленную неразрывную струю в направлении от оси колонны труб между наружной поверхностью гидромонитора и стенкой скважины. При этом поверхности градиентного разрыва струи будут сформированы в виде конических поверхностей усеченных круглых прямых конусов, высоты которых совмещены с осью колонны труб, а большие основания ориентированы в сторону верхней границы очищаемого интервала.

Такая струя при контакте с преградой в виде фильтрационной корки, загустевшей массы промывочной жидкости или шлама производит на нее одновременное по периметру ствола скважины силовое воздействие, в результате чего указанные скопления дезагрегируются на мелкие частицы. При этом интенсивности струи недостаточно для разрушения горной породы на обнажающихся стенках скважины, т.к. она не является круглой осевой.

Струя промывочной жидкости, отражаясь от стенки скважины, ограничивающей ее затухающее распространение в неограниченном пространстве, формирует тороидальное вихревое движение жидкости в части кольцевого пространства скважины, расположенного выше щелевой насадки гидромонитора. Дезагрегированные частицы вовлекаются токами вихря в область интенсивного движения жидкости. Здесь часть частиц минимального размера, достаточного для выноса потоком жидкости в рассматриваемом интервале кольцевого пространства, выбрасывается периферийными токами вихря в область над ним, где подхватывается сформировавшимся в кольцевом пространстве восходящим потоком и транспортируется вверх по стволу скважины. Частицы большего размера остаются захваченными токами вихря в области интенсивного движения, где они рециркулируют, не выпадая из области распространения тороидального вихря, ограниченной снизу интенсивным начальным участком струи.

При подъеме гидромонитора по ходу движения струй на всей площади поверхности указанного интервала ствола скважины происходят дезагрегирование загрязняющих его материалов, перевод их во взвешенное состояние и перенос тороидальным вихрем крупных частиц до участка кольцевого пространства, где возникают условия их гидротранспортирования на дневную поверхность.

Для реализации указанных процессов поверхность градиентного разрыва струи, обращенная к нижней границе очищаемого интервала, не должна отклоняться от оси колонны труб (совпадающей с осью скважины) более чем на 90^o. При большей величине отклонения струя, хотя и размывает застойные зоны со шламом в полостях каверн и фильтрационную корку на стенках скважины, но формирование тороидального вихря происходит ниже щелевой насадки гидромонитора. В этом случае интенсивность и удерживающая способность вихря значительно ниже за счет разрушения компактного участка образующей его струи формирующимся в рассматриваемой зоне восходящим потоком.

При перемещении работающего гидромонитора от нижней границы очищаемого интервала к верхней угол наклона начального участка неразрывной струи к оси колонны труб будет расти. Увеличение указанного угла возникает вследствие перепада давления, действующего от верхней границы очищаемого интервала к нижней, обусловленного дефицитом промывочной жидкости ниже струи, образующимся при извлечении из скважины объема колонны труб. Это приведет к уменьшению длины струи и перераспределению расхода жидкости в ней:

где Q₀ - расход промывочной жидкости, соответствующий подаче промывочной жидкости насосом и начальному расходу жидкости в струе при выходе из щелевой насадки гидромонитора, м³/с;
A - коэффициент, характеризующий расширение струи по ее течению;
l₁ и l₂ - длина струи от щелевой насадки гидромонитора до стенки скважины соответственно при неподвижном и перемещаемом гидромониторе, м;
δ₀ - раскрытость щелевой насадки гидромонитора, м;
V - скорость подъема гидромонитора на колонне труб, м/с;
F₁ - площадь сечения гидромонитора, м².

Коэффициент, характеризующий расширение струи, выходящей из замкнутой по периметру поперечного сечения гидромонитора щелевой насадки, определяется законом сохранения количества движения в струе:
ρU₀Q₀Δt = ΔUQΔt, (2)
где ρ - плотность промывочной жидкости, кг/м³;
U₀ и U - средняя скорость течения струи при выходе из щелевой насадки и на удалении от нее, м/с;
Δ t - время, с;
Q - расход промывочной жидкости в струе при удалении от щелевой насадки, м³/с.

Средняя скорость течения струи по мере удаления от насадки:

где l - расстояние от щелевой насадки гидромонитора до рассматриваемого сечения струи, м.

Начальный расход жидкости в струе при выходе из щелевой насадки гидромонитора:
Q₀ = U₀πδ₀d₀, (4)
где d₀ - наружный диаметр щелевой насадки гидромонитора, м.

Расход жидкости в струе при удалении от щелевой насадки гидромонитора:
Q = Uπ(d₀+2l)(δ₀+Al), (5)
Из выражений (2) - (5) коэффициент, характеризующий расширение струи по ее течению:

где α - половина угла расширения струи в плоскости ее сечения, в которой лежит ось колонны труб, ^o.

Длина струи от щелевой насадки гидромонитора до стенки скважины при неподвижном и перемещаемом гидромониторе соответственно:


где D - диаметр ствола скважины, м;
β₁ и β₂ - величина угла наклона начального участка неразрывной струи к оси колонны труб при неподвижном и перемещаемом гидромониторе, ^o.

Максимальная величина угла β₂ определяется условием наибольшего отклонения от оси колонны труб поверхности градиентного разрыва струи, обращенной к нижней границе очищаемого интервала:

При величине угла β₂ менее рассчитанной максимальной величины, но соответственно более величины β₁ технологический процесс осуществим. При величине угла β₂ более рассчитанной максимальной величины компактный участок струи разрушается тороидальным вихрем, формирующимся ниже щелевой насадки гидромонитора. Следовательно, вынос загрязняющих частиц из очищаемого интервала не происходит.

Площадь сечения гидромонитора:

Из выражений (1), (7), (8), (10) максимально допустимая скорость подъема гидромонитора на колонне труб:

Превышение максимально допустимой скорости подъема гидромонитора не обеспечит очистку ствола скважины. Фактическая скорость подъема гидромонитора, меньшая максимально допустимой, обусловлена техническими возможностями применяемого оборудования.

Чтобы интервал был качественно очищен, необходимо полностью заменить в нем объем скоагулировавшей промывочной жидкости на свежую. То есть минимальный расход промывочной жидкости должен составлять:
Q₀ = VF₂, (12)
где F₂ - площадь поперечного сечения ствола скважины, м²:

Из выражений (9), (11) - (13) минимальная раскрытость щелевой насадки гидромонитора:

Использование на практике величины щелевой насадки гидромонитора по размерам менее рассчитанной по формуле минимальной величины нецелесообразно, т. к. произойдет отклонение поверхности градиентного разрыва струи, обращенной к нижней границе очищаемого интервала более чем на 90^o, что не обеспечит полную очистку интервала.

Максимальная величина раскрытости щелевой насадки гидромонитора и минимальная величина угла наклона начального участка неразрывной струи к оси колонны труб при неподвижном гидромониторе определяются условием сжатия потока промывочной жидкости при его прохождении из полости колонны труб через щелевую насадку гидромонитора:
F₃ < F₄, (15)
где F₃ - начальная площадь сечения струи при выходе из щелевой насадки гидромонитора, равная площади последней, м²;
F₄ - площадь поперечного сечения канала колонны труб, м²:
F₃ = πδ₀d₀, (16)

где d - внутренний диаметр колонны труб, м.

Из выражений (15)-(17) максимальная величина δ₀ составляет:

Использование на практике величины раскрытости щелевой насадки гидромонитора по размерам более рассчитанной по формуле максимальной величины возможно, но нецелесообразно, т.к. потребуется дополнительная гидравлическая мощность для формирования струи.

Из выражений (14)-(17) минимальная величина угла β₁ составляет:

Формирование струи промывочной жидкости под углом, меньшим указанной минимальной величины, нецелесообразно, т.к. при проходе через щелевую насадку поток промывочной жидкости только меняет свое направление, не образуя струю и не очищая кольцевое пространство скважины.

Максимальная величина угла β₁ определяется с учетом его последующего увеличения до величины угла β₂ при перемещении работающего гидромонитора от нижней границы очищаемого к верхней, исходя из физического смысла выражений (11) и (14):

Формирование струи промывочной жидкости под углом, большим указанной максимальной величины нецелесообразно, т.к. при подъеме работающего гидромонитора не обеспечиваются удаление дезагрегированных загрязняющих частиц и полное замещение скоагулированной промывочной жидкости на свежую.

Более подробно сущность заявляемого способа описывается следующим примером.

Пример. Способ был испытан при капитальном ремонте скважины Щелковского подземного хранилища газа (ПХГ). Ствол скважины до глубины 875,9 м обсажен эксплуатационной колонной диаметром 0,168 м (толщина стенки 0,008 м). Интервал залегания пласта-резервуара ПХГ 886,8-889,5 м. В необсаженном интервале ствола скважины 875,9-886,8 м, соответствующем залеганию глинистой покрышки пласта-резервуара ПХГ, произошло ее разрушение с образованием каверны максимальным диаметром по данным кавернометрии до 0,33 м. В течение двухгодичного срока каверна полностью заполнилась продуктами разрушения горных пород и цементного камня из кольцевого пространства за обсадной колонной, что привело к кольматации призабойной зоны пласта-резервуара ПХГ и вывело скважину из эксплуатации.

Для проведения капитального ремонта на скважине был смонтирован подъемный агрегат А-50У. Скважина была заполнена промывочной жидкостью - аммонизированным раствором нитрата кальция плотностью 1126 кг/м³, условной вязкостью 17 с, статическим напряжением сдвига через 10 мин - 1,68 дПа. Из скважины после демонтажа фонтанной арматуры были извлечены колонна насосно-компрессорных труб (наружным диаметром 0,089 м с толщиной стенки 0,065 м) и комплект забойного оборудования.

Для восстановления ствола скважины в нее на колонне бурильных труб ПК 73х9 спустили долото III 139,7 С-ЦВ, которым при осевой нагрузке до 20 кН, частоте вращения ротора 20 об/мин и подаче промывочной жидкости 10,9 • 10^-3 м³/с (обеспечивалась насосным блоком НП-15 А при работе на четвертой передаче и диаметре втулок 0,127 м) разбурили интервал 875,9-891 м. При промывке скважины на поверхность выносились куски глины и цементного камня размером до 0,005 м.

При проведении последующей кавернометрии прибор дошел до глубины 884 м, зафиксировав диаметр каверны 0,28 м. То есть исходная каверна не была очищена от продуктов разрушения, а нижняя часть оказалась заполненной ими.

Для последующего оборудования призабойной зоны пласта фильтром очищают каверну от продуктов разрушения горных пород и цементного камня по предлагаемому способу со следующими технико-технологическими параметрами.

Верхняя граница очищаемого интервала 875,9 м соответствует заходу гидромонитора в обсаженную часть ствола скважины, где скорость восходящего потока промывочной жидкости достаточна для гидротранспорта крупных частиц породы и цементного камня на поверхность.

Наибольшая глубина нижней границы очищаемого интервала 890,6 м превышает глубину залегания днища каверны и обеспечивается заходом ведущей трубы в скважину при максимально допустимой длине поднимаемой трубы агрегатом А-50 У - 16 м и высоте вертлюга ВЭ-50 - 1,3 м. Наименьшая глубина нижней границы очищаемого интервала 884 м соответствует глубине беспрепятственного спуска каверномера. Текущие значения глубин нижней границы очищаемого интервала соответствуют приросту предыдущей величины на 0,25 м из условия предотвращения прихвата гидромонитора при его внедрении в шламовый осадок.

Для очистки ствола скважины используют монитор скважинный гидравлический МГС-168 (см. Совершенствование технологии заканчивания скважин. Материалы научно-технического совета ОАО "Газпром". Ставрополь, сентябрь 1998 г. М.: ИРЦ Газпром, 1998 г., стр. 28). В верхней части гидромонитора выполнена резьба для его соосного присоединения к колонне труб. В данном случае используют колонну бурильных труб марки ПК 73х9 с внутренним диаметром d = 0,073 - 2 • 0,009 = 0,055 м.

Наружный диаметр щелевой насадки гидромонитора d₀ = 0,116 м выбран из условия безопасного спуска гидромонитора в эксплуатационной колонне внутренним диаметром 0,168 - 2 • 0,008 = 0,152 м в соответствии с требованиями "Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности" РД 08-200-98.

Расчетные пределы угла наклона струи, β₁, определяют для зафиксированного по второй кавернограмме диаметра ствола скважины D = 0,28 м, т.к. в этом случае действует наибольший перепад давления от верхней границы очищаемого интервала к нижней, вызывающий отклонение струи:


В данном случае выбирают угол наклона струи промывочной жидкости относительно оси колонны бурильных труб при неподвижном гидромониторе, β₁, равный 63^o. В случае выбора угла наклона струи 62,9^o, технологический процесс невозможен, т.е. площадь сечения щелевой насадки начинает превышать площадь сечения канала колонны бурильных труб, т.е. струя не образуется. В случае выбора угла наклона струи 63,1^o, технологический процесс невозможен, т.к. при подъеме работающего гидромонитора поверхность градиентного разрыва струи, обращенная к нижней границе очищаемого интервала, отклонится от оси колонны труб более чем на 90^o.

Рассчитывают пределы раскрытости щелевой насадки гидромонитора:


В данном случае принимают раскрытость щелевой насадки гидромонитора δ₀ = 0,006 м, как обеспечивающую прохождение через нее частиц размером менее 0,006/3 = 0,002 м, остающихся в промывочной жидкости при замкнутой схеме ее циркуляции без системы тонкой очистки. При выборе раскрытости щелевой насадки гидромонитора 0,0065 м технологический процесс невозможен, т.к. площадь сечения щелевой насадки начинает превышать площадь сечения канала колонны бурильных труб, т. е. струя не образуется. При выборе раскрытости щелевой насадки гидромонитора 0,0049 м технологический процесс невозможен, т. к. при подъеме работающего гидромонитора поверхность градиентного разрыва струи, обращенная к нижней границе очищаемого интервала, отклонится от оси колонны труб более чем на 90^o.

Для расчета скорости подъема гидромонитора на колонне бурильных труб определяют наибольшую площадь поперечного сечения ствола скважины в очищаемом интервале. По данным первой кавернограммы:

Наименьший расход промывочной жидкости при подъеме гидромонитора с минимальной скоростью 0,181 м/с, соответствующей работе агрегата А-50У на первой передаче, необходимый для замены скоагулированной промывочной жидкости на свежую, определяют по выражению
Q = 0,181 • 0,0855 = 15,5 • 10^-3 м³/с.

Подачу насоса, обеспечивающую расход промывочной жидкости, принимают в соответствии с технической характеристикой цементировочных агрегатов ЦА-320М, Q₀ = 15,8 • 10^-3 м³/с. Эта подача может быть обеспечена совместной работой двух цементировочных агрегатов ЦА-320М на третьей передаче при диаметре втулок насоса 0,115 м и допустимом давлении нагнетания 11,7 МПа.

Определяют величину угла β₂ :

Рассчитывают максимальную скорость подъема гидромонитора

V ≅ 0,256 м/с.

Принимают скорость подъема гидромонитора равной 0,181 м/с, что соответствует работе агрегата А-50У на первой передаче. При подъеме гидромонитора со скоростью, превышающей расчетный предел, например, начиная со второй передачи, наклон струи промывочной жидкости будет ориентирован в сторону нижней границы очищаемого интервала, что не обеспечит технического результата.

На колонне бурильных труб спускают гидромонитор в скважину, заполненную аммонизированным раствором нитрата кальция (промывочной жидкостью). После этого колонну бурильных труб через ведущую трубу квадратного сечения 80х80 и вертлюг ВЭ-50 подвешивают на крюкоблоке талевой системы подъемного агрегата А-50У и обеспечивают допуск гидромонитора до наименьшей глубины нижней границы очищаемого интервала 884 м, где была получена посадка каверномера. Нагнетательные линии насосов двух цементировочных агрегатов ЦА-320М, оснащенных втулками диаметром 0,115 м, соединяют параллельно для закачки жидкости в колонну труб через рукав буровой оплеточный 38-25000 МРТУ 38-105537-73, вертлюг и ведущую трубу. Всасывающие линии цементировочных агрегатов параллельно соединяют с приемной емкостью, куда по желобу с устья возвращается промывочная жидкость после подъема по кольцевому пространству скважины.

Восстанавливают прямую замкнутую циркуляцию промывочной жидкости, непрерывно прокачивая ее по колонне бурильных труб с расходом Q₀ = 15,8 • 10^-3 м³/с, и формируют неразрывную струю из всего потока промывочной жидкости от оси колонны труб между наружной поверхностью гидромонитора и стенкой скважины, что обеспечивается с помощью конструктивных особенностей гидромонитора, а именно замкнутой по периметру его поперечного сечения щелевой насадкой с δ₀ = 0,006 м. Далее направляют начальный участок неразрывной струи при неподвижном гидромониторе под углом β₁ = 63^o в сторону верхней границы очищаемого интервала относительно оси колонны бурильных труб, что обеспечивается наклоном образующих поверхностей щелевой насадки гидромонитора.

Одновременно начинают поднимать колонну бурильных труб с гидромонитором со скоростью V = 0,181 м/с при работе подъемного агрегата А-50У на первой передаче.

Фактический наклон струи тампонажного раствора, β_факт при подъеме гидромонитора составляет:
максимальный при диаметре ствола скважины D = 0,28 м

минимальный при диаметре ствола скважины D = 0,33 м

При достижении гидромонитором верхней границы очищаемого интервала 875,9 м подъем колонны бурильных труб прекращают и при непрерывной подаче промывочной жидкости двумя цементировочными агрегатами с расходом Q₀ = 15,8 • 10^-3 м³/с вымывают загрязняющие продукты на поверхность прокачкой 14,2 м³ аммонизированного раствора нитрата кальция (соответствует объему скважины со спущенной колонной бурильных труб). При этом плотность выходящей из скважины промывочной жидкости увеличилась с 1120 до 1200 кг/м³, что свидетельствовало о размыве накопившегося глинистого осадка в каверне и выносе дезагрегированных твердых частиц на поверхность.

Далее при непрерывной циркуляции промывочной жидкости гидромонитор на колонне бурильных труб спускают до глубины 884 м и внедряют его в шламовый осадок на 0,25 м до глубины 884,25 м. Повторяют вышеописанную технологическую операцию с указанными расчетными параметрами. Аналогичным образом процесс повторяют до достижения наибольшей глубины нижней границы очищаемого интервала 890,6 м при последовательном внедрении гидромонитора на глубину 0,25 м.

Качество очистки ствола скважины было подтверждено контрольным спуском-подъемом бурильной колонны в интервале 879,5 - 890,6 м, который прошел без посадок и затяжек инструмента. При проведении последующей кавернометрии (после подъема бурильной колонны с гидромонитором) прибор зафиксировал каверну диаметром 0,33 м, профиль которой практически полностью совпадал с исходным. Указанные факты свидетельствуют о качественной технологии очистки ствола скважины. После производства перечисленных работ скважину оборудовали фильтром и ввели в эксплуатацию.

Формула изобретения

Способ очистки ствола скважины, включающий спуск гидромонитора на колонне труб в скважину, заполненную промывочной жидкостью до нижней границы очищаемого интервала, непрерывное прокачивание всего потока промывочной жидкости по колонне труб через гидромонитор и формирование неразрывной струи промывочной жидкости в направлении от оси колонны труб между наружной поверхностью гидромонитора и стенкой скважины замкнутой по периметру поперечного сечения гидромонитора щелевой насадкой с одновременным подъемом его на колонне труб к верхней границе очищаемого интервала и последующим вымывом загрязняющих продуктов, отличающийся тем, что направляют начальный участок неразрывной струи промывочной жидкости из неподвижного гидромонитора под углом в сторону верхней границы очищаемого интервала относительно оси колонны труб, величину которого определяют неравенством

где d - внутренний диаметр колонны труб, м;
d₀ - наружный диаметр щелевой насадки гидромонитора, м;
D - диаметр ствола скважины, м;
β₁ - величина угла наклона начального участка неразрывной струи к оси колонны труб при неподвижном гидромониторе, град, и формируют его щелевой насадкой с раскрытостью, определяемой неравенством

где δ_o - раскрытость щелевой насадки гидромонитора, м;
а подъем гидромонитора на колонне труб осуществляют со скоростью, рассчитываемой с учетом неравенства

где V - скорость подъема гидромонитора на колонне труб, м/с;
Q₀ - расход промывочной жидкости, м/с;
β₂ - величина угла наклона начального участка неразрывной струи к оси колонны труб при перемещаемом гидромониторе, град., определяемая из выражения
ю