Гидроструйно-механический способ снижения проницаемости стенок скважины
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к строительству нефтяных и газовых скважин, а именно к подготовке ствола скважины к спуску эксплуатационной колонны для его цементирования. Способ включает одновременное воздействие на проницаемые стенки ствола скважины скребками для удаления фильтрационной корки и высоконапорными гидроструями, выходящими из гидромониторных насадок кольмататора в процессе углубления забоя скважины бурением. При этом воздействие гидроструями осуществляют, направив их под углом друг к другу для встречи в одной точке у стенки скважины и разрушения их ядер для предотвращения разрушения стенок скважины и образования каверн. Аналогичное воздействие на стенки ствола скважины осуществляют и в процессе проработки скважины перед спуском эксплуатационной колонны для цементирования. В качестве жидкости для высоконапорных гидроструй используют буровой раствор, содержащий дисперсные твердые частицы. Повышается эффективность кольматации, сокращаются расходы на аварийно-восстановительные работы и затраты времени на строительство скважины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к строительству нефтяных и газовых скважин, а именно к технологии подготовки ствола скважины к спуску эксплуатационной колонны для цементирования.
Известны способы и устройства для снижения проницаемости пластов высоконапорными струями и механическим способом (см. Журнал «Нефтяное хозяйство», 1973, 3 6, С.11-14, статья Курочкина Б.М. и др. «Интенсификация процесса кольмотации мелкопористых пород механическим способом, а также а.с. №819306, 3 Е21В 33/138, БИ №13, 07.04.81 «Способ снижения проницаемости пластов», а.с. №1051236, Е21В 37/00, БИ №40, 30.10.83).
Известно также техническое решение (см. а.с. 1627672, МПК Е21В 37/00, 33/138, опубл. в БИ №6, 1991) под названием устройства для обработки стенок скважины, в полном описании которого приведен гидроструйно-механический способ снижения проницаемости стенок скважины, включающий одновременное воздействие на проницаемые стенки ствола скважины скребками для удаления фильтрационной корки и высоконапорными гидроструями для закупорки пор и трещин, выходящими из гидромониторных насадок кольмотатора в процессе углубления забоя скважины бурением.
Общим недостатком известных технических решений, в том числе и прототипа, является то, что высоконапорная струя жидкости, истекающей из гидромониторных насадок под высоким давлением и скоростью, направленная перпендикулярно к стенкам скважины, не только кольмотирует поры и трещины пласта, но и приводит к разрушению стенки ствола скважины и образованию каверн, что создает дополнительные трудности при удалении фильтрационной корки.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности закупоривания пор и трещин стенок скважины проницаемого пласта при предотвращении разрушения стенок скважины и образования каверн.
Поставленная задача решается описываемым способом, включающим одновременное воздействие на проницаемые стенки ствола скважины скребками для удаления фильтрационной корки и высоконапорными гидроструями для закупорки пор и трещин, выходящими из гидромониторных насадок кольмотатора в процессе углубления забоя скважины бурением,
Новым является то, что воздействие упомянутыми высоконапорными гидроструями осуществляют, направив их под углом друг к другу для встречи в одной точке у стенки скважины и разрушения их ядер для предотвращения разрушения стенок скважины и образования каверн, аналогичное воздействие на стенки ствола скважины осуществляют и в процессе проработки скважины перед спуском эксплуатационной колонны для цементирования. При этом в качестве жидкости для высоконапорных гидроструй используют буровой раствор, содержащий дисперсные твердые частицы.
Представленные графические материалы поясняют суть изобретения, где на фиг.1 изображен схематически общий вид одного из вариантов конструкции для осуществления способа в частичном разрезе, где видны скребки для удаления фильтрационной корки и под углом друг к другу установленные гидромониторные насадки для создания высоконапорных струй, закупоривающих поры и трещины проницаемого пласта.
На фиг.2 - сечение А-А по фиг.1.
Кольмотатор для осуществления способа включает цилиндрический корпус 1 с внутренними присоединительными резьбами на концах (резьбы на фигурах не изображены) к трубе 2 бурильной колонны и корпус 3 долота 4. Через один из проемов 5 в корпусе 1 выполнены боковые каналы 6 и 7, направленные под острым углом друг к другу, сообщающиеся с центральным каналом 8, снабженные гидромониторными насадками 9 и 10, выходные отверстия которых направлены наружу. Оси боковых каналов пересекаются в точке «Б», лежащей в непосредственной близости от окружности ствола скважины 12. Как видно из фиг.1 и 2 точка «Б» не лежит на стенке скважины 12. Корпус 1 изготавливают из отрезка утяжеленной бурильной трубы (УБТ) или из кругляка такой же марки стали, что и УБТ.
В двух других проемах вмонтированы скребки 13 и 14 одного и того же размера, изготовленные из отрезков каната 15 распусканием одного из концов до образования пучков из множества проволок.
Осуществление способа приведено в работе кольмотатора.
Он работает следующим образом.
Перед спуском кольмотатора в скважину сначала работники геологической службы бурового предприятия по данным геофизических исследований скважин уточняют интервалы залегания проницаемых отложений пород, фактической толщины фильтрационной корки, подлежащей удалению, и подлежащих закупориванию пор и трещин проницаемого пласта, интервалы разреза с кавернами, а также расстояния между продуктивными пластами, проектную глубину забоя и другие параметры.
Далее кольмотатор спускают в скважину в компоновке с низом бурильной колонны, установив его непосредственно над долотом. Затем кольмотатор приводят во вращательное движение роторным или турбинным способом, одновременно осуществляя циркуляцию бурового раствора, содержащего дисперсные твердые частицы. В качестве такого раствора можно использовать глинистые или глиномеловые и т.п. растворы. В процессе вращения кольмотатора в работу подключаются проволочные скребки 13, 14 и другие, удаляя верхний рыхлый слой фильтрационной корки, которая уносится вверх потоком бурового раствора к устью скважины. Одновременно из гидромониторных насадок 9 и 10 высоконапорные струи 16 и 17 бурового раствора направляются в сторону стенки скважины и, достигая точки «Б», лежащей в непосредственной близости от окружности ствола скважины, встречаются, совершая гидроудар, при котором происходит взаимное разрушение ядер струи. Высоконапорная гидроструя, лишенная ядер, не оказывает разрушающее действие на стенки ствола скважины и предотвращает образование каверн в глинисто-аргелитовых породах. Под действием безъядерного гидроудара загустевший структурированный буровой раствор на стенках скважины разбивается. При этом с помощью скребков удаляется со стенок скважины фильтрационная корка, одновременно обеспечивается закупоривание пор и трещин проницаемого пласта в прискважинной зоне и тем самым предотвращается повторное образование фильтрационной корки.
Как видно из вышеописанного, наряду с углублением скважины идет одновременно и подготовка ее ствола к креплению. Однако установлено, что под действием знакопеременных нагрузок в процессе спуско-подъемных операций инструмента частично происходит обратный выход в скважину закупоривающих мелкодисперсных твердых частиц и повторное образование в таких участках фильтрационной корки, что может отрицательно сказаться на качестве крепления. Поэтому согласно заявляемому способу аналогично, как было описано выше, прорабатывают ствол скважины и перед спуском колонны обсадных труб для цементирования. После окончания проработки ствол скважины промывают.
Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.
Использование способа предотвращает формирование фильтрационной корки за счет надежного закупоривания пор и трещин проницаемых пластов, приводящее одновременно к уменьшению глубины проникновения загрязняющего продуктивный пласт фильтратов - жидкой фазы технологических жидкостей (бурового, цементного растворов и буферных жидкостей), что приводит к уменьшению Skin-эффекта, вызванного гидротацией глинистого материала, содержащегося в пласте-коллекторе, и предотвращению формирования глинистой корки, исключению миграции воды в заколонном цементном растворе в период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ). Все это в конечном итоге позволит сохранить фильтрационно-емкостные свойства продуктивных пластов, безаварийный спуск колонны в скважину, сократить расходы на аврийно-восстановительные работы и снизить затраты времени на строительство скважины.
1. Гидроструйно-механический способ снижения проницаемости стенок скважины, включающий одновременное воздействие на проницаемые стенки ствола скважины скребками для удаления фильтрационной корки и высоконапорными гидроструями, выходящими из гидромониторных насадок кольмататора в процессе углубления забоя скважины бурением, отличающийся тем, что воздействие упомянутыми высоконапорными гидроструями осуществляют, направив их под углом друг к другу для встречи в одной точке у стенки скважины и разрушения их ядер для предотвращения разрушения стенок скважины и образования каверн, аналогичное воздействие на стенки ствола скважины осуществляют и в процессе проработки скважины перед спуском эксплуатационной колонны для цементирования.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкости для высоконапорных гидроструй используют буровой раствор, содержащий дисперсные твердые частицы.
