способ бурения с кольматацией стенок скважин

Формула изобретения

Способ бурения с кольматацией стенок скважин, включающий применение гидроакустического долота и промывочного раствора на водной основе, отличающийся тем, что промывочный раствор на водной основе предварительно смешивают в соотношении объемов 1: 1 с реагентом для добычи нефти РДН-1, содержащим мас. %: тяжелую асфальто-смолистую нефть 50-70, неионогенное поверхностно-активное вещество 15-25 и ароматический углеводородный растворитель 15-25.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам бурения с кольматацией стенок скважин с одновременным повышением износостойкости применяемого оборудования.

Известен колонковый снаряд (авт. св. 1382925, кл. Е 21 N 25/00, 1988 г. ), с помощью которого ведут бурение с одновременной кольматацией стенок скважин струями промывочного раствора, выходящими из наддолотной части буровой колонны. Использование такого снаряда имеет существенный недостаток - интенсивность кольматирующих струй, выходящих из наддолотной части буровой колонны, выше, чем у струй, подаваемых на промывку через буровое долото, что снижает эффективность промывки и, следовательно, эффективность бурения. Бурение наиболее производительно тогда, когда промывка обеспечивает не только удаление разбуренной породы, но и ее размыв за счет гидромониторного эффекта струи, что облегчает работу бурового инструмента, снижает его износ и увеличивает проходку на долото. Кроме того, высокоскоростные боковые струи из кольматирующих насадок колонкового снаряда вызывают существенное отклонение диаметра формируемого ствола скважины от номинала в сторону расширения и образования каверн в стволе.

Известен способ бурения с кольматацией (RU 2065024, кл. Е 21 В 21 /00), обеспечивающий необходимую интенсивность промывки забоя струями раствора без разрушения стенок скважины. Это достигается тем, что раствор из наддолотных кольматирующих насадок подают со скоростями меньшими, чем из отверстий долота, и не превышающими критическую скорость, при которой происходит разрушение стенки скважины. Для чего у кольматирующих насадок создают дополнительное гидравлическое сопротивление истечению из них струй раствора. Недостатком такого способа является низкая кольматирующая эффективность стенок скважины.

Прототипом предлагаемого способа бурения с кольматацией стенок скважины является бурение с применением гидроакустического бурового долота (Патент 5303784, кл. США 175/56, 1994, Европатент 0512330 А1, кл. Е 21 В 10/18, 1995 г.), где эффект кольматации стенок скважины при бурении достигается благодаря созданию в призабойной зоне гидроакустического поля за счет вращения пульсирующе-закрученных струй промывочного раствора, поступающих из гидроакустической насадки, вмонтированной в буровое долото, выполненной в виде камеры с тангенциально-направленными входными и выходными каналами.

Недостатком бурения скважины с применением гидроакустического долота является то, что данным техническим решением не предусмотрена возможность дополнительного улучшения эффекта кольматации стенки скважины за счет регулирования физико-химических свойств применяемой промывочной жидкости.

Цель изобретения - разработка способа бурения с кольматацией стенок скважин с применением гидроакустического бурового долота при одновременном улучшении смазывающих, противозадирных и кольматирующих свойств промывочного раствора.

Известен способ обработки бурового раствора на водной основе, где в качестве добавок, улучшающих смазывающие и противозадирные свойства промывочного раствора, применяют смесь кремнийорганической жидкости (ГКЖ - 10 или ГКЖ - 11) и легкого таллового масла. При этом на 1 мас.ч. кремнийорганической жидкости берут 3-8 мас.ч. легкого таллового масла ( RU 20446128, кл. С 09 К 7/02, 1995 г.).

Недостатком данного способа бурения является высокая стоимость применяемых реагентов и низкие смазочные и кольматирующие свойства обработанного бурового раствора.

Наиболее близко к предлагаемому техническому решению относится бурение нефтяных скважин с применением кольматирующего состава для обработки буровых растворов на водной основе, содержащего, мас.%: окисленный битум - 10-20, дизельное топливо - 3-49,5, понизитель вязкости мазута "Повяма" - отход производства, представляющий собой смесь окислов непредельных углеводородов С₂-С₄ и их хлорпроизводных с бутилгликолем и хлорексом - 40,0 - 86,5 и сульфонол - 0,5-4,0 (RU 2051943, кл. С 09 К 7/10, дата публ. 10.01.1996). Данный состав, благодаря содержанию в нем указанных компонентов, улучшает кольматирующие свойства обрабатываемого бурового раствора, а за счет адгезии к металлу дизельного топлива и особенно компонентов окисленного битума, частично улучшает его смазывающие и противозадирные свойства.

Недостатком данного состава является использование окисленного битума, процесс растворения которого требует применения специального оборудования и более эффективного, чем смесь дизельного топлива и понизителя вязкости битума "Повяма" - отхода производства, растворителя.

В предлагаемом способе бурения с кольматацией стенок скважин, включающем применение гидроакустического долота и обработку промывочного раствора на водной основе составом, улучшающим его кольматирующие, смазывающие и противозадирные свойства, промывочный раствор предварительно смешивают в соотношении объемов 1:1 с реагентом для добычи нефти РДН-1. Реагент для добычи нефти РДН-1 производят по ТУ 2458-001-21166006-97 и применяют в нефтяной промышленности для повышения нефтеотдачи пластов.

Из анализа технической и патентной литературы не установлено использование в бурении с кольматацией стенок скважин гидроакустического долота с добавкой к промывочному раствору реагента для добычи нефти РДН-1, улучшающего реологические, смазывающие, противозадирные и кольматирующие свойства промывочного раствора, что указывает на соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна".

В табл. 1 приведены данные, характеризующие изменение технологических параметров промывочного раствора до и после его обработки составом по прототипу и предлагаемым составом - реагентом РДН-1.

Пример 1 (из табл. 1) соответствует данным, характеризующим технологические параметры исходного промывочного раствора, относящегося к промывочным жидкостям глиногидрогелевого типа без добавления каких-либо смазывающих и кольматирующих добавок. В примерах 2 и 3 показано влияние на технологические параметры промывочного раствора после его смешения в соотношении объемов 1:1 составом по прототипу и предлагаемым реагентом для добычи нефти РДН-1. При этом, такие технологические параметры промывочного раствора, как плотность, условная вязкость, фильтрация и СНС, до и после его обработки тем или иным составом, замеряли с помощью стандартных приборов и методик (Рязанов Я.А. - Справочник по буровым растворам. - М., Недра, 1979 г.), а такие технологические параметры, как смазочную и противозадирную способность, определяли с помощью прибора Тимкена (американская фирма "Fann Instrument Co.") путем замера силы тока (I), которая коррелируется с коэффициентом трения, при взаимодействии под определенной нагрузкой металлической пары "вращающееся кольцо-неподвижная призма" в среде исследуемой системы. При этом, чем меньше сила тока, тем лучше смазочные свойства системы. Противозадирные свойства оценивались по величине площади (S) "пятна" износа, образующегося на неподвижной призме при трении об ее поверхность вращающегося кольца при стандартной нагрузке, равной 100 кг/мм².

Как следует из приведенных данных, смешение анализируемого промывочного раствора с предлагаемым составом (реагентом РДН-1) в соотношении объемов 1:1 более чем в 2 раза снижает вязкость обработанной системы и почти в 3 раза увеличивает его смазывающую и противозадирную способность. Вместе с тем, сохранение практически без изменения таких технологических параметров, как плотность, фильтрация и СНС у обработанной системы, указывает на ее высокие кольматирующие свойства. Аналогичная обработка промывочного раствора составом по прототипу (см. табл. 1, пример 2) дала менее эффективные результаты.

На практике предлагаемый способ бурения с кольматацией стенок скважин с применением гидроакустического долота и промывочного раствора, смешанного в соотношении объемов 1: 1 с реагентом для добычи нефти РДН-1, испытали при вскрытии продуктивных пластов на Тевлино-Русскинском нефтяном месторождении в Западной Сибири. Бурение осуществляли серийными долотами марки 215,9 МСГНУ-R-45 без гидроакустического генератора и с вмонтированным в долото гидроакустическим генератором "Вихрь-1". В качестве промывочного раствора использовали водный глиногелевый раствор плотностью 1260 кг/м³ до и после его смешивания в соотношении 1:1 с реагентом для добычи нефти РДН-1. Эффективность использования предлагаемого способа бурения с кольматацией стенок скважин наглядно прослеживается из данных, приведенных в табл. 2.

Из представленных данных следует, что в сравнении с обычным способом бурения (п. 1 табл. 2), предлагаемый способ (п.4. табл. 2) способствует не только эффективному процессу кольматации стенки скважины, но и при значительном, более чем в 2 раза, повышении механической скорости бурения и увеличении в 3,5 раза проходки на долото, существенно продлевает срок службы применяемого бурового оборудования. Из данных табл. 2 (п.2 и п.3) также следует, что эффективность процесса бурения скважин долотом без гидроакустической насадки и с гидроакустической насадкой существенно возрастает, когда применяемый промывочный раствор предварительно смешивается в соотношении объемов 1:1 с предлагаемым составом - реагентом для добычи нефти РДН-1.