способ образования фильтрующей массы в затрубном пространстве скважины

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ФИЛЬТРУЮЩЕЙ МАССЫ В ЗАТРУБНОМ ПРОСТРАНСТВЕ СКВАЖИНЫ, содержащем слабоустойчивую породу, путем ввода в затрубное пространство силиката натрия, отличающийся тем, что в затрубное пространство дополнительно вводят хлористый кальций, причем ввод силиката натрия и хлористого кальция осуществляют раздельно.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ввод силиката натрия и хлористого кальция осуществляют в виде отдельных порций.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и предназначено для использования в скважинах для добычи текучей среды, в частности воды, находящейся в слабоустойчивых породах. С наибольшим успехом изобретение может быть использовано в скважинах для добычи воды, находящейся в мелкозернистых песках, т.е. в плывунах. Как известно, при добыче текучей среды, находящейся в слабоустойчивой породе, частицы, этой породы попадают во всасывающий патрубок насоса, что нежелательно, так как это вызывает повышенный износ насоса или его поломку. Для уменьшения попадания частиц породы во всасывающий патрубок насоса применяют разнообразные фильтры [1] C уменьшением зерен породы, находящейся в затрубном пространстве скважины, должны быть уменьшены размеры ячеек упомянутых фильтров. Однако фильтры с малыми размерами ячеек очень быстро забиваются частицами породы и поэтому требуют периодической очистки.

Известны способы образования фильтрующей массы в затрубном пространстве скважины, содержащем слабоустойчивую породу, в которых осуществляют ввод в это затрубное пространство разнообразных связующих [2] Таким образом происходит укрепление слабоустойчивой породы с одновременным образованием пористой фильтрующей массы, проницаемой для текучей среды. Так как частицы слабоустойчивой породы в этом случае связаны (склеены), они уже не могут попасть во всасывающий патрубок насоса, частицы же слабоустойчивой породы, находящиеся вне образованной фильтрующей массы этой фильтрующей массой, задерживаются и также не могут попасть во всасывающий патрубок насоса.

Фильтрующая масса, образованная указанными способами, может применяться как в сочетании с обычными сетчатыми фильтрами, так и без этих фильтров. В любом случае опасность закупорки пор этой фильтрующей массы частицами породы значительно меньше, чем у обычных сетчатых фильтров, в особенности мелкоячеистых, так как совокупное проходное сечение этих пор во много раз больше, чем совокупное проходное сечение ячеек обычных сетчатых фильтров. Наиболее близким аналогом изобретения является способ образования фильтрующей массы в затрубном пространстве скважины, содержащем слабоустойчивую породу, путем ввода в затрубное пространство силиката натрия [3]

Данный способ аналогичен описанным способам образования фильтрующей массы в затрубном пространстве скважины. В этом способе, как и в описанных аналогах, опасность закупорки пор фильтрующей массы частицами породы значительно меньше, чем у обычных ячеистых фильтров, опасность закупорки пор фильтрующей массы частицами мелкозернистого песка все же довольно высока. Эта опасносность довольно высока по той причине, что поры фильтрующей массы в этом случае должны быть очень малы, чтобы не пропускать мелкозернистый песок, находящийся вне образованной фильтрующей массы, а как известно, фильтры с малыми размерами ячеек (пор) очень быстро забиваются частицами породы и поэтому требуют периодической очистки.

Таким образом, в изобретении решается задача по уменьшению опасности закупорки пор фильтрующей массы частицами мелкозернистого песка при образовании фильтрующей массы в затрубном пространстве скважины, содержащем слабоустойчивую породу.

Необходимый технический результат достигается тем, что по способу образования фильтрующей массы в нетрубном пространстве скважины, содержащем слабоустойчивую породу, путем ввода в затрубное пространство силиката натрия, в упомянутое пространство дополнительно вводят хлористый кальций, причем ввод силиката натрия и хлористого кальция осуществляют раздельно. При этом ввод силиката натрия и хлористого кальция осуществляют в виде отдельных порций.

При раздельном вводе указанных компонентов не происходит их смешения в процессе ввода, следовательно, не происходит и химической реакции между ними. Упомянутое смешение и химическая реакция в этом случае происходит уже в затрубном пространстве скважины в слабоустойчивой породе. Как показали исследования, при раздельном вводе указанных компонентов в слабоустойчивую породу в затрубном пространстве скважины образуется фильтрующая масса, в состав которой входит эта слабоустойчивая порода. Эта фильтрующая масса отличается от фильтрующей массы, описанной в известных способах, тем, что не образует жесткой застывшей структуры, т.е. структуры, в которой поры преимущественно зафиксированы как в своей конфигурации (форме), так и в положении друг относительно друга. Поры фильтрующей массы, полученной в соответствии с изобретением, в процессе эксплуатации скважины меняют как свою конфигурацию (форму), так и положение друг относительно друга. Это происходит за счет того, что фильтрующая масса в данном случае состоит из крупинок (зерен) размером 1-3 мм, не склеенных между собой в жесткую застывшую структуру, как в описанных аналогах. Естественно, что такая фильтрующая масса под воздействием сил, возникающих в результате работы насоса скважины, "дышит", т.е. крупинки (зерна) меняют свое положение друг относительно друга в процессе эксплуатации скважины. Соответственно и поры этой фильтрующей массы сменяют как свою конфигурацию (форму), так и положение друг относительно друга в процессе эксплуатации скважины.

Таким образом, при одном и том же размере пор фильтрующей массы в известных способах и изобретении за счет того, что поры фильтрующей массы, образованной в соответствии с изобретением, в процессе эксплуатации скважины меняют как свою конфигурацию (форму), так и положение друг относительно друга, опасность закупорки пор этой фильтрующей массы частицами породы, в том числе и частицами мелкозернистого песка, в изобретении будет меньше. Следовательно, при использовании изобретения уменьшаются и затраты, связанные с остановкой эксплуатации скважины на ее очистку.

Другим видом технического результата, получение которого обеспечивает изобретение, является уменьшение отложений различных веществ в фильтрующей массе, полученной в соответствии с изобретением. Как известно, при добыче флюидов находящиеся в них вещества, например парафины, окислы и др. отлагаются на сетчатых и других фильтрах, используемых в скважинах. Очистка фильтров от этих веществ также требует дополнительных затрат. Естественно, что вследствие подвижности крупинок (зерен) фильтрующей массы, полученной в соответствии с изобретением, отложения в ней упомянутых веществ будет происходить медленнее, чем в сетчатых фильтрах или фильтрующих массах, образующих жесткую застывшую структуру.

На фиг.1 показана схема реализации предлагаемого способа; на фиг.2 узел I на фиг.1.

В этом способе образуют фильтрующую массу 1 в затрубном пространстве 2 скважины 3, содержащем слабоустойчивую породу 4. Для этого осуществляют ввод в это затрубное пространство 2 силиката натрия и хлористого кальция, указанный ввод осуществляют раздельно. Целесообразно указанный ввод осуществлять путем поочередного закачивания упомянутых компонентов через колонну бурильных труб 5 в виде отдельных порций 6. Последовательность ввода силиката натрия и хлористого кальция не имеет существенного значения. При этом между двумя порциями 6 одного компонента будет находиться одна порция 6 другого компонента. Ниже дан конкретный пример осуществления заявляемого способа, использованного в скважине 3 для добычи воды, находящейся в мелкозернистом песке 4, т. е. в плывуне. В упомянутую скважину 3 через колонну бурильных труб 5 закачивают 100 л силиката натрия (жидкого стекла) в виде товарного продукта и 200-220 л водного раствора хлористого кальция, при приготовлении каждого берут на 150 л воды 100 кг хлористого кальция. Упомянутые массы указанных растворов можно разбить на 2-3 порции 6. После этого в скважину 3 закачивают 200 л воды для продавливания указанных растворов в мелкозернистый песок 4. После этого с помощью компрессора осуществляют возвратно-поступательное движение воды в скважине 3 в течение 1 ч, что способствует интенсивному перемешиванию указанных растворов друг с другом. После этого начинают откачку воды из скважины 3. Вначале, как правило, идет мутноватая вода, потом светлая, т.е. не содержащая большого количества частиц мелкозернистого песка 4. При этом при последующих остановках откачки воды из скважины 3, после возобновления откачки, как правило, сразу идет светлая вода.

Как показали исследования, образованная в соответствии с заявляемым способом фильтрующая масса 1 состоит из крупинок (зерен) 7 размером 1-3 мм, не склеенных между собой в жесткую застывшую структуру и содержащих по весу 10-25% мелкозернистого песка 4. Эти крупинки 7, как правило, имеют шероховатую поверхность, обеспечивающую массе 1 наличие пор малого размера, в которые не проходит мелкозернистый песок 4, т.е. плывун. Такая фильтрующая масса 1 в процессе эксплуатации скважины 3 "дышит", т.е. крупинки (зерна) 7 меняют свое положение друг относительно друга соответственно, и поры этой фильтрующей массы 1 меняют как свою конфигурацию (форму), так и положение друг относительно друга в процессе эксплуатации скважины 3. Все это уменьшает опасность закупорки пор частицами мелкозернистого песка 4, соответственно уменьшаются и затраты, связанные с остановкой эксплуатации скважин 3 на ее очистку.