способ обработки бурового раствора

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА, включающий организацию циркуляции бурового раствора в скважине по прямой схеме промывки и введение в буровой раствор активных химических веществ, имеющихся в составе горной породы, слагающей стенки скважины, путем их вымыва восходящим потоком бурового раствора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности управления процессом обработки бурового раствора при вскрытии нижележащих массивов горных пород с различными свойствами или в процессе проработки ствола скважины, часть потока обрабатываемого бурового раствора, нагнетаемого с поверхности, преобразуют в высокоскоростную струю и направляют на горную породу, имеющую в своем составе активные химические вещества, причем по достижении требуемой концентрации активных химических веществ в восходящем потоке бурового раствора воздействие высокоскоростной струей на горную породу, имеющую в своем составе активные химические вещества, прекращают, а при снижении концентрации - возобновляют до достижения требуемых значений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к промывке ствола скважины.

Во всех известных способах обработки бурового раствора с целью регулирования структурно-реологических и фильтрационных параметров бурового раствора используют различные химреагенты, поверхностно-активные вещества (ПАВ) [1] . Все они доставляются на скважину из внешних, часто отдаленных источников. Это требует значительных материальных затрат на приобретение и доставку реагентов на базу предприятия.

Зависимость доставки химреагентов от наличия транспортных средств, дорожных условий влияет на оперативность обработки. На скважине реагент вводится в буровой раствор в виде растворов определенной концентрации или в виде сухого вещества с использованием различных технических средств. Возможность обработки, ее качество зависит от наличия химреагентов, наличия и работоспособности специальных технических средств (перемешивающих устройств, емкостей, коммуникаций, в различных погодных условиях. Погодные условия в свою очередь влияют на возможность доставки химреагента на буровую и, следовательно, на стоимость обработки. Такая организационная и технологическая схема обработки бурового раствора по экономичности, технологичности, оперативности и простоте оказывается низкой.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки бурового раствора, образующегося в процессе бурения скважин, включающий организацию циркуляции бурового раствора в скважине по прямой схеме промывки и введение в буровой раствор активных химических веществ [2] .

Недостатком данного способа является нестабильность параметров бурового раствора, что приводит к осложнениям в скважине.

Целью изобретения является обеспечение возможности управления процессом обработки бурового раствора при вскрытии нижележащих массивов горных пород с различными свойствами или в процессе проработки ствола скважины.

Использование предлагаемого способа обработки бурового раствора по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества:

cнижение затрат средств и времени, связанных с обработкой бурового раствора (отсутствие необходимости в приобретении, доставке, хранении, приготовлении и вводе химреагентов);

более равномерную обработку бурового раствора;

создание предпосылок для автоматизации процесса обработки;

улучшение санитарной и экологической обстановки, возникающей при приготовлении химреагента и его вводе в буровой раствор в наземных условиях.

Поставленная цель достигается тем, что часть потока обрабатываемого бурового раствора, нагнетаемого с поверхности, преобразуют в высокоскоростную струю и направляют на горную породу, имеющую в своем составе активные химические вещества, причем при достижении требуемой концентрации активных химических веществ в восходящем потоке бурового раствора воздействие высокоскоростной струей на горную породу, имеющую в своем составе активные химические вещества, прекращают, а при снижении концентрации возобновляют до достижения требуемых значений.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. При спуске бурильного инструмента на очередное долбление в него при помощи резьбовых соединений встраивается струеобразующее устройство, которое делит поток бурового раствора, движущегося по трубному пространству, на два: один направляют к забою для его очистки от шлама (выбуренной породы), другой, преобразованный в высокоскоростную струю (преобразование потенциальной энергии в кинетическую при помощи гидромониторного насадка) - в затрубное пространство для воздействия на горную породу с целью ее разрушения и извлечения таким образом из нее химвеществ. При необходимости интенсифицировать процесс извлечения химвеществ из горной породы, увеличивают производительность буровых насосов, в результате чего повысится энергоемкость и, следовательно, разрушающая способность струи. В процессе каждого долбления струеобразующее устройство можно встраивать в бурильный инструмент (колонну) так, чтобы высокоструйная струя могла воздействовать на горную породу, содержащую химвещество. Если отпадает необходимость обрабатывать раствор, то струеобразующее устройство исключается из состава (компоновки) бурильного инструмента. Бурение или промывка скважины при этом осуществляется обычным способом. Компенсировать обеднение промывки забоя можно при помощи увеличения подачи буровых насосов.

Изобретение иллюстрируется на примере бурения скважины N 120 Буртинской площади Саракташской нефтегазоразведочной экспедиции глубокого бурения в интервале 4595-4637 м. В процессе каждого долбления (5-10 м за долбление) приходилось обрабатывать раствор с целью снижения его вязкости реагентами ФХЛС (феррохромлигносульфонат) в количестве двух тонн и каустической соды в количестве одного кубического метра. В процессе бурения условная вязкость возрастала с 45 с. до "Не течет", водоотдача возрастала с 8-9 до 14 см³ за 30 мин. Поступление пластовой воды исключалось, ствол скважины был испытан на герметичность. При спуске инструмента на очередное долбление в него было встроено струеобразующее устройство (эквивалент обычного переводника с струеобразующим устройством - гидромониторным насадком от долота - называемое еще кольматирующим устройством). После воздействия высокоскоростной струи на стенки скважины в интервале залегания аргиллита (подтверждено керновым материалом) путем обычной промывки скважины (вызова циркуляции) в течение 5 ч условная вязкость снизилась до 60 с, до кольматации она составляла 116 с, водоотдача снизилась до 8-9 см³ за 30 мин, до кольматации она составляла 14 см³ (см. акт N 1). Снижение вязкости было подтверждено лабораторным способом (акт N 2):

В пробу раствора с исходными параметрами удельный вес 1,20 г/см³, условная вязкость - 111 с. , водоотдача 12 см³ за 30 мин было добавлено произвольное количество (2 об. % ) сухого измельченного аргиллита (истолкли кусок керна), отобранного из скважины в интервале 4631-4637 м в виде керна. После перемешивания раствора в течение 45-60 мин при температуре окружающего воздуха 18^оС параметры раствора составили: удельный вес 1,20 г/см³, условная вязкость 33 с, водоотдача 9 см³ за 30 мин.

Лабораторный эксперимент был поставлен в лаборатории глинистых растворов ПГО "Оренбурггеология" (см. результаты анализа и обработки бурового раствора). В пробу раствора с исходными параметрами: уд. вес 1,20 г/см³, условная вязкость - "Не течет" было добавлено 3 об. % сухого размельченного аргиллита, после перемешивания в течение 20 мин условная вязкость снизилась до 143 с (строка N 2), после перемешивания на следующий день в течение еще 1,5 ч условная вязкость снизилась до 33 с (строка N 3), после нагрева данной пробы до 90^оС (температура на забое скважин) условная вязкость снизилась до 20 с (строка N 4), снс за 1 и 10 мин (восьмая колонка) не ухудшились.

Экономический эффект обуславливается в основном снижением расхода химреагентов и затрат, связанных с их доставкой на базу и буровую. Так на обработку раствора на скв. N 120 Буртинской в процессе каждого долбления (5-10 м за долбление) расходовалось ФХЛС на сумму 504 руб. (1т стоит 252 руб. ) и каустической соды на сумму 126 руб. Проектная глубина скважины 4800 м, т. е. надо было сделать (4800-4637) 5-10 м 23 долбления. (56) Рязанов Я. А. Справочник по буровым растворам. - М. : Недра, 1979, с. 73-94.

Шевалдин И. Е. Естественные промывочные жидкости для бурения скважин. - М. : Недра, с. 4.