способ тампонажа буровых скважин

Формула изобретения

1 1. Способ тампонажа буровых скважин путем поочередного закачивания через колонну бурильных труб структурируемого и структурирующего растворов с выходом последних в затрубное пространство и образование тампонажной массы непосредственно в скважине, отличающийся тем, что образование тампонажной массы в скважине осуществляют путем вращения бурильных труб, которое осуществляют в процессе поочередного значения структурируемого и структурирующего растворов и после выхода последних в затрубное пространство.2 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тампонаж буровых скважин осуществляют в процессе углубки скважины, а структурируемый и структурирующий растворы используют в качестве промывочной жидкости.2 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве структурируемого раствора используют глинистую суспензию с удельным весом 1,04 1,15 г/см³, а в качестве структурирующего раствора используют раствор полиакриламида.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и предназначено для тампонажа буровых скважин, в частности, геологоразведочных водонерастворимыми тампонами из тампонажной массы, образуемой непосредственно в скважине.

Известен способ тампонажа буровых скважин [1] В этом способу, как и в заявляемом, образуют тампонажную массу непосредственно в скважине путем раздельного закачивания в последнюю структурируемого раствора (глинистой суспензии) и структурообразующего раствора (водного раствора полиакриламида). Удельный вес глинистой суспензии равен 1,2-1,3 г/см³.

Структурообразующий раствор закачивают в скважину через колонную бурильных труб одновременно с глинистой суспензией, которую закачивают в скважину через устье. В результате смешения закачиваемых в скважину растворов, там образуется тампонажная масса, которая закупоривает трещины, образуя тампон.

Данная тампонажная масса является водонерастворимой, что обеспечивает длительное существование созданного тампона. Как известно, для ускорения тампонажа буровой скважины тампонами из тампонажной массы, образуемой непосредственно в скважине, необходимо уменьшать время, в течение которого происходит осаждение (выделение) тампонажной массы из смеси структурируемого и структурообразующего растворов (см. там же), т.е. необходимо увеличивать скорость осаждения (выделения) тампонажной массы.

Для этого на колонну бурильных труб обычно устанавливают смесительное устройство, что требует поднятия колонны бурильных труб на поверхность.

Этот недостаток присущ и вышеописанному аналогу.

Кроме указанного смесительного устройства, для смешивания структурируемого и структурообразующего растворов, закрепляемого на нижнем конце колонны бурильных труб, вышеописанный способ требует использования устройства для герметизации устья скважины и использования дополнительного насоса для закачивания одного из растворов.

Таким образом, при тампонаже буровых скважин тампонами из тампонажной массы, образуемой непосредственно в скважине, естественно возникает вопрос: как увеличить скорость осаждения (выделения) тампонажной массы из смеси структурируемого и структурообразующего растворов без применения специального смесительного устройства. Указанная задача хотя и вытекает логическим образом из известного уровня техники, однако, не была поставлена ни в одном из известных "Заявителю" способов тампонажа буровых скважин, и, соответственно, не была решена.

Ближайшим к заявляемому по совокупности признаков является способ тампонажа буровых скважин, описанный [2]

В этом способе, как и в заявляемом, образуют тампонажную массу непосредственно в скважине путем поочередного закачивания в последнюю через колонну бурильных труб структурируемого и структурообразующего растворов.

В качестве структурируемого раствора используют малоконцентрированный латекс, а в качестве структурообразующего раствора используют водный раствор хлористого кальция. В результате смешения закачиваемых в скважину растворов там образуется тампонажная масса, которая закупоривает трещины, образуя тампон. Данная тампонажная масса является водонерастворимой, что обеспечивает длительное существование созданного тампона.

Задача достижения вышеуказанного технического результата в данном способе также не ставится и не решается, кроме того способ требует использование пакера.

Таким образом, "Заявителем" в результате анализа известного уровня техники была поставлена впервые задача: как увеличить скорость осаждения (выделения) тампонажной массы из смеси структурируемого и структурообразующего растворов без применения специального смесительного устройства при тампонаже буровых скважин тампонами из тампонажной массы, образуемой непосредственно в скважине.

Заявляемое изобретение направлено на решение указанной задачи, так как при его осуществлении достигается упомянутый в указанной задаче технический результат.

Достижение упомянутого технического результата позволяет получить следующий положительный эффект: исключить затраты, возникающие при поднятии колонны бурильных труб на поверхность и установке специального смесительного устройства для смешивания структурируемого и структурообразующего растворов.

Решение указанной задачи и достижение упомянутого в указанной задаче технического результата, а следовательно, и упомянутого положительного эффекта происходит за счет того, что в способе тампонажа буровых скважин, в котором образуют тампонажную массу непосредственно в скважине путем поочередного закачивания в последнюю через колонну бурильных труб структурируемого и структурообразующего растворов, новым является то, что колонну бурильных труб в процессе поочередного закачивания упомянутых растворов вращают.

Указанное вращение колонны бурильных труб, позволяет использовать эту колонну в качестве смесительного устройства, так как при поочередном закачивании структурируемого и структурообразующего растворов через вращающуюся колонну бурильных труб происходит перемешивание закачиваемых растворов, частичное, внутри колонные бурильных труб и полное, после выхода упомянутых растворов из колонны бурильных труб в пространство скважины. Это перемешивание происходит под воздействием сил, возникающих вследствие вращения колонны бурильных труб.

Таким образом, в результате упомянутого перемешивания увеличивается скорость осаждения (выделения) тампонажной массы из смеси структурируемого и структурообразующего растворов без применения специального смесительного устройства при тампонаже буровых скважин тампонами из тампонажной массы, образуемой непосредственно в скважине.

Следовательно, исключаются затраты, возникающие при поднятии колонны бурильных труб на поверхность и установке специального смесительного устройства для смешивания структурируемого и структурообразующего растворов.

Другие отличием является то, что в процессе тампонажа продолжают процесс углубки скважины, используя упомянутые закачиваемые растворы в качестве промывочной жидкости.

Так как скорость осаждения (выделения) тампонажной массы из смеси структурируемого и структурообразующего растворов повышают за счет вращения колонны бурильных труб, на нижнем конце которой отсутствует специальное смесительное устройство, а стоит обычный породоразрушающий наконечник, упомянутые закачиваемые растворы, и, соответственно, их смесь можно использовать в качестве промывочной жидкости, а процесс углубки скважины можно совместить с процессом тампонажа.

Упомянутый технический результат, т.е. возможность совмещения процесса углубки скважины с процессом тампонажа приводит к дальнейшему уменьшению затрат, в особенности, при бурении скважин в пластах с высоким поглощением.

Еще одним отличием является то, что в качестве структурируемого раствора используют глинистую суспензию с удельным весом 1,04-1,15 г/см³, а в качестве структурообразующего раствора используют раствор полиакриламида.

При бурении геологоразведочных скважин мы имеет небольшой (22-28 мм) внутренний диаметр колонны бурильных труб, через которую в скважину поочередно закачивают структурируемый и структурообразующий растворы.

Одновременно, мы должны стремиться получить в короткое время как можно больше тампонажной массы для закупорки трещин, так как это уменьшает затраты на тампонаж.

Авторами было установлено, что в случае использования указанных растворов при удельном весе глинистой суспензии более 1,15 г/см³ внутри вращающейся колонны бурильных труб с внутренним диаметром 22-28 мм возможно образование тампонажной массы в таком количестве, что при использовании обычного насоса для закачивания промывочной жидкости, входящего в комплект буровой установки, произойдет закупорка колонны бурильных труб. При удельном весе глинистой суспензии менее 1,04 г/см³ тампонажная масса образуется в количестве, недостаточном для закупорки трещин.

Таким образом, указанное отличие приводит к дальнейшему уменьшению затрат, в особенности, при бурении геологоразведочных скважин, так как позволяет получить в короткое время достаточное количество тампонажной массы для закупорки трещин при использовании обычного насоса, входящего в комплект буровой установки.

На чертеже изображена схема осуществления заявляемого способа тампонажа буровых скважин.

В этом способе образуют тампонажную массу 1 непосредственно в скважине 2 путем поочередного закачивания в последнюю через колонну бурильных труб 3 структурируемого раствора 4 и структурообразующего раствора 5. Колонну бурильных труб 3 в процессе поочередного закачивания упомянутых растворов 4 и 5 вращают. Все это позволяет увеличить скорость осаждения (выделения) тампонажной массы 1 из смеси растворов 4 и 5 без применения специального смесительного устройства и, следовательно, позволяет исключить затраты, возникающие при поднятии колонны бурильных труб 3 на поверхность 6 и установке специального смесительного устройства для смешивания растворов 4 и 5. Так как скорость осаждения (выделения) тампонажной массы 1 из смеси растворов 4 и 5 повышают за счет вращения колонны бурильных труб 3, на нижнем конце которой отсутствует специальное смесительное устройство, а стоит обычный породоразрушающий наконечник 7, закрепленный на колонковой трубе 8, растворы 4 и 5, и, соответственно, их смесь можно использовать в качестве промывочной жидкости, а процесс углубки скважины 2 можно совместить с процессом тампонажа. Это приводит к дальнейшему уменьшению затрат, в особенности, при бурении скважины 2 в пласте 9 с высоким поглощением.

При бурении геологоразведочных скважин 2 целесообразно использовать в качестве структурируемого раствора 4 глинистую суспензию с удельным весом 1,04-1,15 г/см³, а в качестве структурообразующего раствора 5 растворов полиакриламида, так как это позволяет получить в короткое время достаточное количество тампонажной массы 1 для закупорки трещин 10 при использовании обычного насоса 11, входящего в комплект буровой установки. Целесообразность выбора указанных растворов 4 и 5 и интервала значений количественных признаков показана в разделе "Сущность изобретения".

Ниже дан конкретный пример осуществления заявляемого способа при бурении геологоразведочной скважины 2 в пласте 9 с высоким поглощением.

В этом случае колонна бурильных труб 3 соединена с насосом 11, заборный конец 12 которого помещен в одну из емкостей 13, 14, 15. Емкость 13 служит для сбора циркулирующей промывочной жидкости 16. Емкость 14 содержит глинистую суспензию с удельным весом 1,04-1,15 г/см³. Емкость 15 содержит структурообразующий раствор 5, в качестве которого используют водный раствор, содержащий 0,5-1,0% полиакриламида и 3-5% хлористого натрия.

Следует заметить, что любой удельный вес глинистой суспензии и любая концентрация структурообразующего раствора 5 в указанных пределах одинаково приемлемы, а это позволяет в производственных условиях буровой вышки без точной дозировки осуществлять данный способ с равноценными результатами, что является дополнительным положительным фактором заявляемого способа.

В процессе бурения скважины 2 при обнаружении ухода промывочной жидкости 16 в трещины 10, в скважину 2 закачивают через колонну бурильных труб 3 поочередно упомянутые глинистую суспензию и структурообразующий раствор 5. Для этого заборный конец 12 насоса 11 попеременно помещают в емкости 14 и 15.

Закачиваемые компоненты движутся по колонне бурильных труб 3 раздельными порциями и входя в скважину 2 из колонковой трубы 8 смешиваются за счет воздействия вращающейся колонны бурильных труб 3, образуя при этом тампонажную массу 1, выпадающую из смешивающихся растворов. Тампонажная масса 1 заносится в трещины 10, закупоривает их, образуя водонерастворимый тампон. Таким образом, уход промывочной жидкости 16 в указанные трещины 10 ликвидируется и заборный конец 12 насоса 11 перебрасывают в емкость 13.

При каждом новом обнаружении ухода промывочной жидкости 16 в трещины 10 указанные операции с заборным концом 12 насоса 11 повторяют.