тампон для изоляции зоны поглощения при бурении скважин

Формула изобретения

ТАМПОН ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЗОНЫ ПОГЛОЩЕНИЯ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН, включающий ленточно-нитевидный наполнитель, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности изоляции зоны поглощения за счет ограничения растекания тампонажного раствора и сокращения материальных затрат, он снабжен разбуриваемым грузом, выполненным с возможностью его размещения в стволе скважины в рабочем положении, а ленточно-нитевидный наполнитель выполнен в виде пучка с возможностью его расправления в потоке тампонажного раствора, при этом один из концов пучка ленточно-нитевидного наполнителя жестко связан с разбуриваемым грузом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и применяется при изоляции зон поглощения при бурении нефтяных и газовых скважин.

В практике борьбы с поглощениями промывочной жидкости применяют различные наполнители: опилки, улюк, кордное волокно, резиновую крошку и др. [1] .

Указанные наполнители дешевы по стоимости и широко используются для изоляции зон поглощения путем добавления их в вязко-пластичные буровые и тампонирующие растворы.

Недостатком является то, что эти наполнители и дисперсные частицы раствора, обладая всеми степенями свободы, неуправляемо проникают вглубь пор и трещин проницаемого пласта до естественного препятствия, а в зонах интенсивного поглощения - на глубину, где вертикальная составляющая сила потока уравновешивается с вертикальной гравитационной силой, действующей на указанные частицы. Поэтому поглощающие каналы проницаемого пласта закупориваются в значительном удалении от ствола скважины после намыва больших объемов наполнителя или только частично закупориваются из-за невозможности создания в приствольном участке скважины каркаса, который препятствовал бы уходу бурового или тампонажного раствора вглубь пласта.

Известно также устройство-наполнитель для бурового раствора, включающее пластическую оболочку, предварительно напряженную винтовую цилиндрическую и плоскую спиральную пружины, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях и покрытые легкоплавким веществом, например парафином (см. а.с. N 717284, опубл. БИ, N 7, кл. Е 21 В 33/138, 1980).

Недостатком этого устройства является ограниченность его применения, а также неуправляемость движения в зоне поглощения. Объясняется это тем, что в обычных (холодных) скважинах температура на забое составляет всего лишь 30-35^оС, что недостаточно для расплавления оболочки наполнителя. Таким образом, это устройство может быть использовано только в горячих скважинах.

Известно также устройство для ограничения растекания тампонажной смеси - УОТС [2], содержащее промежуточный переводник, соединенный с помощью резьбы с корпусом, внутри которого помещается центральная труба с навернутой в верхней части втулкой, а в нижней - установлен перфорированный патрубок, к которым с помощью хомутов крепится эластичный тканевязаный рукав (ЭТВР), выполняющий роль ограничителя растекания тампонажной смеси.

Указанное техническое решение по своей сущности наиболее близко к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа. Его недостатком является то, что эластичный тканевый рукав, заполненный тампонажной смесью, имеет ограниченный диаметр (до 1000 мм) и создаваемый им каркас - цементный камень находится только в околоскважинном участке ствола, а более узкие каналы и трещины, находящиеся в пласте, остаются не изолированными, вследствие чего низка его эффективность при изоляции зон поглощения, требуются большие материальные затраты и проведение повторных изоляционных работ.

Кроме того, к качеству тканевой оболочки, ее прочности и возможности деформироваться в широких пределах без разрушения предъявляются довольно жесткие требования. Оболочки дорогостоящие и дефицитны.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляции зоны поглощения и сокращение материальных затрат за счет ограничения растекания тампонажного раствора далеко вглубь пласта.

Цель достигается описываемым тампоном, содержащим ленточно-нитевидный материал.

Новым является то, что тампон для изоляции зоны поглощения выполнен в виде пучка и снабжен разбуриваемым грузом, жестко закрепленным к одному из его концов.

Указанные отличительные признаки соответствуют критерию "Существенные отличия", поскольку не являются идентичными и эквивалентными в сравнении со сходными признаками известных устройств аналогичного назначения и позволяют получить новый положительный эффект, несвойственный известным устройствам.

Ленточно-нитевидный материал, который по плотности легче воды, под воздействием потока тампонажного раствора увлекается в поглощающий пласт на ограниченную длину - на длину пучка. Ленты и нити пучков, сплетаясь между собой, создают вблизи ствола каркас, препятствующий уходу раствора далеко вглубь проницаемого пласта, способствуя более эффективному его закупориванию, что является одним из необходимых условий повышения эффективности изоляции зоны поглощения, при этом сокращаются материальные затраты на проведение этих работ.

На фиг. 1 показан тампон из ленточно-нитевидного пучка, снабженного разбуриваемым грузом; на фиг. 2 - схема осуществления процесса изоляции зоны поглощения с использованием тампона.

Предлагаемый тампон включает пучок 1 ленточно-нитевидного материала (например, трени отработанного пенькового каната, ленточных отходов полимерных, тканых или нетканых материалов) и разбуриваемый груз 2, представляющий собой пакет с затвердевшим вяжущим материалом.

Тампон изготавливают следующим образом.

Ленточно-нитевидный материал собирают в пучки различной длины, один конец которого закрепляют в полиэтиленовый или бумажный пакет с помощью твердеющего вяжущего (например, цементного раствора).

Работы по изоляции зоны поглощения с предлагаемым тампоном осуществляют в следующей последовательности.

После определения глубины залегания поглощающего пласта 3, его приемистости, диаметра ствола и установки пробки 4 ниже зоны поглощения на устье скважины устанавливают разбуриваемый груз. Пучки ленточно-нитевидного материала предварительно наматывают на ось 5, предназначенную для подвески груза перед сбросом его в скважину. При сбросе груза в скважину пучки ленточно-нитевидного материала разматываются под тяжестью веса груза 2 и потоком тампонажного раствора, закачиваемого насосным агрегатом (не изображен), увлекаются в поглощающий пласт на ограниченную глубину - на длину пучка. Пучки каждого последующего тампона укладываются в номинальном стволе скважины выше предыдущего не более чем на его длину, поскольку этому препятствует груз 2, который задерживается у ствола скважины. Благодаря такой конструкции тампона ленточно-нитевидный материал-наполнитель обладает ограниченной степенью свободы движения и создает вблизи ствола скважины каркас, который служит препятствием для ухода тампонажного раствора далеко вглубь пласта, что способствуют более эффективному закупориванию каналов и трещин проницаемого пласта. Ограничение растекания раствора является одним из необходимых условий повышения эффективности изоляции зоны поглощения при намыве инертного наполнителя и цементировании с использованием гидродинамического пакера.

Таким образом, использование предлагаемого тампона позволяет повысить эффективность изоляции и сократить материальные затраты на борьбу с осложнениями.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.

К настоящему времени известные устройства для изоляции зон поглощения сложны по конструктивному исполнению, содержат дефицитные и дорогостоящие материалы и не обеспечивают эффективной изоляции пластов.

Предлагаемый тампон изготовлен из недефицитных, частично бросовых материалов, и прост по конструктивному исполнению. Использование его приводит к сокращению затрат времени и средств, связанных с осуществлением операций по изоляции зон интенсивного поглощения, на 20-30%.

Таким образом, использование тампона на практике выгодно как в технологическом, так и экономическом плане и позволяет повысить эффективность изоляционных работ при бурении.