RU2312972C2 - Method and device for fluid-containing reservoir isolation - Google Patents
Method and device for fluid-containing reservoir isolation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2312972C2 RU2312972C2 RU2005139750/03A RU2005139750A RU2312972C2 RU 2312972 C2 RU2312972 C2 RU 2312972C2 RU 2005139750/03 A RU2005139750/03 A RU 2005139750/03A RU 2005139750 A RU2005139750 A RU 2005139750A RU 2312972 C2 RU2312972 C2 RU 2312972C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzles
- caverns
- disk
- rock
- jet nozzles
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к капитальному ремонту, проводимому в процессе эксплуатации месторождений и ликвидации скважин. Наибольшее применение найдет при изоляции флюидосодержащих пластов с аномально высоким пластовым давлением (АВПД), эксплуатации и ликвидации скважин многоярусных залежей, а также при захоронении токсичных и радиоактивных отходов.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to overhaul carried out in the process of exploitation of fields and liquidation of wells. The greatest application will be found in the isolation of fluid-containing formations with abnormally high reservoir pressure (AAP), the operation and liquidation of wells in multilevel deposits, as well as in the burial of toxic and radioactive waste.
Известен способ изоляции перекрытого эксплуатационной колонной продуктивного пласта по патенту РФ №2154150 (МПК Е21В 33/13), включающий установку цементных мостов в эксплуатационной колонне скважины, где один из цементных мостов устанавливают в покрышке продуктивного пласта скважины, для чего предварительно освобождают ствол скважины в интервале установки цементного моста от эксплуатационной колонны и цементного кольца путем фрезерования эксплуатационной колонны и разбуривания цементного кольца, а ствол скважины расширяют на 10-15 мм на сторону от первоначального размера ствола. При этом при установке моста используются безусадочные, или коррозионно-стойкие, или расширяющиеся материалы.A known method of isolating an overlapped production stratum according to the patent of the Russian Federation No. 2154150 (IPC ЕВВ 33/13), including the installation of cement bridges in the production string of the well, where one of the cement bridges is installed in the cover of the productive stratum of the well, for which the well bore is previously released installing a cement bridge from the production casing and cement ring by milling the production casing and drilling a cement ring, and the wellbore is expanded by 10-15 mm per st Ron from the original size of the barrel. At the same time, when installing the bridge, non-shrinking, or corrosion-resistant, or expanding materials are used.
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
- низкая эффективность изоляционных работ, особенно при изоляции пластов с АВПД. Это обусловлено тем, что изоляционные работы производят в стволе скважины, расширенном всего лишь на 10-15 мм на сторону от первоначального размера, тогда как известно, что в процессе бурения в горной породе на расстоянии до 3-5 радиусов скважины за счет вибромеханических напряжений возникают как горизонтальные, так и вертикальные микротрещины, служащие затем путями фильтрации для пластовых флюидов (газа, нефти, воды). Перекрыть же эти пути фильтрации (микротрещины) продавкой тампонажного материала под давлением данным способом не представляется возможным, так как работы по способу ведутся в непроницаемых породах-покрышках. А это не позволяет создать качественный флюидоупорный экран.- low efficiency of insulation work, especially when isolating formations with AVPD. This is due to the fact that the insulating work is carried out in the wellbore, expanded only 10-15 mm to the side of the original size, while it is known that during drilling in rock at a distance of up to 3-5 well radii due to vibromechanical stresses both horizontal and vertical microcracks, which then serve as filtration paths for reservoir fluids (gas, oil, water). It is not possible to block these filtration paths (microcracks) by selling grouting material under pressure with this method, since the method is carried out in impermeable rocks-tires. And this does not allow to create a high-quality fluid-resistant screen.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому способу является способ изоляции подошвенной воды в нефтяной скважине, по авт. св. SU №1206431, публ. 23.01.86, бюл. №3, включающий создание дискообразной каверны в зоне водонефтяного контакта, ориентированной в горизонтальной плоскости, нагнетание рабочего агента под давлением, достаточным для гидравлического разрыва пласта, и последующее заполнение дискообразной каверны и образовавшихся трещин тампонажным раствором, в котором с целью повышения надежности изоляции за счет увеличения протяженности трещин, перед нагнетанием рабочего агента поверхность дискообразной каверны обрабатывают крепящим раствором.The closest in technical essence to the proposed method is a method of isolating plantar water in an oil well, according to ed. St. SU No. 1206431, publ. 01/23/86, bull. No. 3, including the creation of a disk-shaped cavity in the water-oil contact zone oriented in the horizontal plane, injection of the working agent under a pressure sufficient for hydraulic fracturing, and the subsequent filling of the disk-shaped cavity and the resulting cracks with grouting mortar, in which to increase the insulation reliability by increasing the length of the cracks, before injection of the working agent, the surface of the disk-shaped cavity is treated with a fixing solution.
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
- низкая эффективность изоляционных работ, обусловленная проведением по способу гидроразрыва пласта, при котором, как известно из отечественной и зарубежной практики, в изотропных и анизотропных пластах образуются горизонтальные и вертикальные микро- и субтрещины большой протяженности, достигающие нескольких десятков метров, что ведет к резкому увеличению проницаемости в прискважинной зоне пласта. Поэтому создать качественный флюидоупорный экран после гидроразрыва пласта, даже при продавке тампонажного материала под давлением в пласт коллектор, невозможно (на практике гидроразрывы пласта применяются для увеличения добычи пластовых флюидов (газа, нефти и воды) и приемистости нагнетательных скважин путем создания сообщения как по мощности пласта, так и отдаленных зон пласта с прискважинной зоной);- low efficiency of insulating work, due to the hydraulic fracturing method, in which, as is known from domestic and foreign practice, horizontal and vertical micro- and subcracks of long length reaching several tens of meters are formed in isotropic and anisotropic formations, which leads to a sharp increase permeability in the borehole zone of the reservoir. Therefore, it is impossible to create a high-quality fluid-resistant screen after hydraulic fracturing, even when grouting material is injected under pressure into the reservoir (in practice, hydraulic fracturing is used to increase the production of formation fluids (gas, oil and water) and injectivity of injection wells by creating a message as to the thickness of the formation , and remote zones of the reservoir with a borehole zone);
- недостаточная (механическая) прочностная надежность тампонажного экрана, особенно при изоляции пластов с АВПД, обусловленная небольшой мощностью (0,2-0,5 м) дискообразной каверны и большой осевой нагрузкой (снизу вверх) выдавливания, всегда возникающей при разнице пластового давления в подошве и кровле экрана и достигающей в зависимости от диаметра ствола скважины и перепада давления до 100-900 т и более.- insufficient (mechanical) strength reliability of the grouting screen, especially when isolating formations with high pressure flow, due to the small thickness (0.2-0.5 m) of the disk-shaped cavity and the large axial load (from bottom to top) of extrusion, always occurring with a difference in reservoir pressure in the sole and the roof of the screen and depending on the diameter of the wellbore and pressure drop up to 100-900 tons or more.
Известны устройства - гидроабразивные перфораторы, такие как: ОП-4, АП-6М, устройства по авт. св. СССР №№1027372, 1170125, по патентам РФ №№2038466, 2042796, 2185497 (МПК Е21В 43/114), предназначенные для вскрытия обсадных колонн в скважинах и размыва каверн в горной породе.Known devices are waterjet perforators, such as: OP-4, AP-6M, devices according to ed. St. USSR No. 1027372, 1170125, according to the patents of the Russian Federation No. 2038466, 2042796, 2185497 (IPC Е21В 43/114), intended for opening casing strings in wells and erosion of caverns in rock.
Эти устройства имеют следующие недостатки:These devices have the following disadvantages:
- низкая эффективность изоляционных работ обуславливается тем, что в процессе размыва горной породы образуются каверны не дискообразной, а колесообразной формы. В таких кавернах полностью заместить рабочую жидкость (раствор, вода) на тампонажный материал из-за их конфигурации не представляется возможным, что не позволяет качественно перекрыть пути фильтрации (микро- и макротрещины) пластовых флюидов в околоствольной зоне скважины. Образованию колесообразных, а не дискообразных каверн в породе способствует то, что в известных устройствах оси гидромониторных сопел расположены строго по горизонтальной плоскости;- low efficiency of insulating work is caused by the fact that in the process of erosion of the rock cavities are formed not disk-shaped, but wheel-shaped. In such caverns, it is not possible to completely replace the working fluid (solution, water) with grouting material due to their configuration, which does not allow qualitatively blocking the filtration paths (micro- and macrocracks) of formation fluids in the borehole zone. The formation of wheel-shaped rather than disk-shaped cavities in the rock is facilitated by the fact that in known devices the axes of the hydraulic nozzles are located strictly horizontally;
- нетехнологичность и большая трудоемкость процесса размыва круговых каверн. Это связано с отсутствием в конструкции устройств резервных сопел и узла вращения. Поэтому необходимо ротором с устья вращать всю напорную колонну и производить дополнительные спуско-подъемные операции для замены насадок, а это приводит к истиранию (износу) муфтовых соединений напорной колонны и внутренней поверхности обсадной колонны.- low technology and high complexity of the erosion of circular caverns. This is due to the lack of backup nozzles and a rotation unit in the design of devices. Therefore, it is necessary to rotate the entire pressure column from the mouth with the rotor and perform additional tripping operations to replace the nozzles, and this leads to abrasion (wear) of the coupling joints of the pressure column and the inner surface of the casing.
Наиболее близким по технической сущности является гидропескоструйный перфоратор, св. на полезную модель РФ №17942, МПК Е21В 43/114, приоритет от 14.06.2000 г., содержащий корпус, направляющие струйные сопла, размещенные в корпусе под углом к его продольной оси, клапан и хвостовик, сопла непарно размещены по высоте по периметру корпуса под углом 60° к продольной оси перфоратора.The closest in technical essence is a sandblast perforator, St. for utility model of the Russian Federation No. 17942, IPC ЕВВ 43/114, priority dated 06/14/2000, comprising a housing, guiding jet nozzles placed in the housing at an angle to its longitudinal axis, a valve and a shank, nozzles are unpaired in height along the perimeter of the housing at an angle of 60 ° to the longitudinal axis of the punch.
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
- нетехнологичность, большая длительность, трудоемкость и затратность процесса размыва дискообразных каверн в горной породе. Это связано с наличием в конструкции устройства всего лишь по одному соплу в горизонтальных плоскостях, обусловленных их непарным размещением по высоте, отсутствием резервных сопел и автономного узла вращения. Поэтому для создания дискообразных полостей в горной породе необходимо вращать всю напорную колонну устьевым ротором, что приводит к быстрому истиранию (износу) муфтовых соединений напорной колонны и внутренней поверхности обсадной колонны, особенно в скважинах, имеющих большое отклонение от вертикали (вертикально-наклонные, наклонные). Это может привести к аварийной ситуации и выходу скважины из эксплуатационного фонда. Помимо этого при использовании данного устройства необходимо будет производить дополнительные спускоподъемные операции для замены сопел, так как размыв дискообразных полостей двумя насадками в горной породе может продолжаться несколько часов, тогда как ресурс известных насадок из сплава типа ВК на абразиве не превышает 1-1,2 часа.- low technology, long duration, complexity and cost of the erosion process of disk-shaped caverns in the rock. This is due to the presence in the device design of only one nozzle in horizontal planes, due to their unpaired height distribution, the absence of reserve nozzles and an autonomous rotation unit. Therefore, to create disk-shaped cavities in the rock, it is necessary to rotate the entire pressure column with a wellhead rotor, which leads to a quick abrasion (wear) of the coupling joints of the pressure column and the inner surface of the casing, especially in wells that have a large deviation from the vertical (vertically inclined, inclined) . This can lead to an emergency and the well to exit the production fund. In addition, when using this device, it will be necessary to perform additional tripping operations to replace the nozzles, since the erosion of the disk-shaped cavities by two nozzles in the rock can last several hours, while the resource of known nozzles made of VK alloy on an abrasive does not exceed 1-1.2 hours .
Техническим результатом предполагаемого изобретения является создание качественного флюидоупорного экрана.The technical result of the alleged invention is the creation of a high-quality fluid-resistant screen.
Данный технический результат достигается решением технической задачи, направленной на снижение проницаемости в прискважинной зоне пласта с одновременным увеличением прочности тампонажного экрана.This technical result is achieved by solving a technical problem aimed at reducing permeability in the near-wellbore zone of the formation with a simultaneous increase in the strength of the grouting screen.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в способе изоляции флюидосодержащего экрана, включающем создание дискообразной каверны в горной породе, нагнетание рабочего агента и последующее заполнение дискообразной каверны тампонажным раствором, в интервале пород покрышек, залегающих над пластом, в непосредственной к нему близости, создают технологическое окно, высоту которого определяют в зависимости от вертикальной осевой нагрузки на устанавливаемый флюидоупорный экран, величины сцепления тампонажного камня с горной породой и расширенного диаметра скважины по формулеThe stated technical problem is solved due to the fact that in the method of isolating a fluid-containing screen, including the creation of a disk-shaped cavity in the rock, injection of the working agent and the subsequent filling of the disk-shaped cavity with cement slurry, in the interval of the rocks of the tires lying over the formation, in close proximity to it, create technological window, the height of which is determined depending on the vertical axial load on the installed fluid-resistant screen, the adhesion of the cement stone with the mining th rock and extended borehole diameter according to the formula
где К - коэффициент запаса прочности;where K is the safety factor;
Н - высота устанавливаемого экрана;H - the height of the installed screen;
где P1, P2 - давление, действующее на подошву и кровлю экрана, кг/см2;where P 1 , P 2 - pressure acting on the sole and roof of the screen, kg / cm 2 ;
Fcp - усредненная площадь поперечного сечения скважины, см2 F cp - averaged cross-sectional area of the well, cm 2
где Rcp - усредненный радиус скважины, см.where R cp is the average radius of the well, see
Осевая сдвигающая нагрузка определяется из выраженияAxial shear load is determined from the expression
где δ - величина сцепления материала экрана с горной породой, кг/см2;where δ is the amount of adhesion of the screen material to the rock, kg / cm 2 ;
Dcp - усредненный диаметр поперечного сечения скважины, см.D cp is the average diameter of the cross section of the well, see
Принимая коэффициент запаса прочности К=1,5 и принимая Рсд=1,5Р0, преобразуя выражение (3), высота устанавливаемого экрана с 1,5-кратным запасом прочности рассчитывается по формуле (1), при этом полностью разрушают тело обсадной колонны, диаметр ствола скважины в этом интервале меньше диаметра зоны образования во время бурения горизонтальных и вертикальных макро- и микротрещин, после тщательной промывки от металлической стружки размывают горную породу и создают в интервале технологического окна не менее 2-3 каверн, диаметр которых в 1,5-5,0 раз больше зоны образования макро- и микротрещин через 1,0-5,0 метров по высоте технологического окна, ствол скважины и дискообразные каверны заполняют рабочим агентом в виде облегченного солевого или водного раствора, затем весь объем ствола скважины и дискообразных каверн под действием сил гравитации заполняют тампонажным раствором, при этом тампонажный раствор имеет плотность большую, чем вода и облегченный раствор, спускают напорную колонну и при пониженной подаче 0,5-3,0 л/сек заполняют открытый ствол скважины и дискообразные каверны тампонажным раствором с перекрытием башмака верхней части обсадной колонны менее чем на 10-20 м и поднимают давление, не превышая 0,8 величины гидроразрыва пласта, для осуществления способа изоляции флюидосодержащего пласта, в устройстве, включающем корпус, направляющие струйные сопла и клапанный шар, корпус жестко закреплен на полом валу ротора забойного двигателя, крепящегося к напорной колонне труб, направляющие струйные сопла расположены радиально и равномерно по всей окружности корпуса в верхней, средней и нижней горизонтальных плоскостях его сечения по 3-6 сопел для каждой плоскости, устройство снабжено перепускными каналами, соединяющими внутреннюю полость устройства с направляющими струйными соплами, при этом струйные сопла объединены в две группы поочередного действия, одна из групп соединена с одним из перепускных каналов, вторая - с другим перепускным каналом, сопла, расположенные в средней горизонтальной плоскости, ориентированы в строго горизонтальной плоскости, сопла, расположенные в верхней и нижней горизонтальных плоскостях, отнесенных друг от друга на 0,15-0,5 м, установлены под углом 7-30° к горизонтальной плоскости, устройство снабжено также золотником с установленным в его верхней части клапанным шаром.Taking the safety factor K = 1.5 and taking P sd = 1.5Р 0 , transforming the expression (3), the height of the installed screen with a 1.5-fold safety factor is calculated by the formula (1), while completely destroying the casing string , the diameter of the wellbore in this interval is less than the diameter of the formation zone during the drilling of horizontal and vertical macro- and microcracks, after thorough washing from metal chips, the rock is eroded and at least 2-3 caverns with a diameter of 1.5 are created in the interval of the technological window -5.0 times b longer than the zone of formation of macro- and microcracks, after 1.0-5.0 meters in height of the technological window, the wellbore and disk-shaped cavities are filled with a working agent in the form of a lightened saline or aqueous solution, then the entire volume of the wellbore and disk-shaped cavities are filled under the influence of gravity cement slurry, while the cement slurry has a density greater than water and lightweight mortar, lower the pressure column and with a low flow rate of 0.5-3.0 l / s fill the open wellbore and disk-shaped caverns tampon with an important solution with overlapping the shoe of the upper part of the casing string by less than 10-20 m and increase the pressure, not exceeding 0.8 of the hydraulic fracturing, to implement a method of isolating a fluid-containing formation in a device including a housing, guiding jet nozzles and a valve ball, housing rigidly fixed to the hollow shaft of the rotor of the downhole motor, which is attached to the pressure pipe string, the guiding jet nozzles are located radially and evenly around the entire circumference of the casing in the upper, middle and lower horizontal planes its cross sections of 3-6 nozzles for each plane, the device is equipped with bypass channels connecting the internal cavity of the device with the guiding jet nozzles, while the jet nozzles are combined into two groups of alternating action, one of the groups is connected to one of the bypass channels, the second to the other bypass channel, nozzles located in the middle horizontal plane are oriented in a strictly horizontal plane, nozzles located in the upper and lower horizontal planes, spaced from each other by 0.15-0.5 m, getting 7-30 ° angle to the horizontal plane, the device is also provided with a slide valve mounted in an upper portion of the valve ball.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что:The essence of the invention is that:
- для повышения эффективности изоляционных работ создается не менее 2-х дискообразных каверн;- to increase the efficiency of insulation work, at least 2 disk-shaped caverns are created;
- тампонажный материал, при создании флюидоупорного экрана, закачивается под давлением, не превышающим 0,8 величины гидроразрыва пласта;- grouting material, when creating a fluid-resistant screen, is pumped under a pressure not exceeding 0.8 of the hydraulic fracturing;
- высота флюидоупорного экрана определяется по расчетной формуле;- the height of the fluid-resistant screen is determined by the calculation formula;
- для создания дискообразных каверн используется соответствующее устройство;- to create disk-shaped caverns, an appropriate device is used;
- при создании флюидоупорного изоляционного экрана используются тампонажные смеси на солевой и глинистой основе, т.к. они обладают наибольшей флюидонепроницаемостью из известных материалов.- when creating a fluidproof insulating screen, grouting mixtures based on salt and clay are used, because they have the greatest fluid impermeability of known materials.
На фиг.1 показано состояние скважины до размыва дискообразных каверн.Figure 1 shows the state of the well before erosion of disk-shaped caverns.
На фиг.2 - расположение дискообразных каверн.Figure 2 - the location of the disk-shaped caverns.
На фиг.3 - состояние скважины после изоляции флюидосодержащего пласта.Figure 3 - state of the well after isolation of the fluid-containing formation.
На фиг.4 и 5 - устройство для осуществления способа.Figure 4 and 5 is a device for implementing the method.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
В стволе скважины, вскрывшей флюидосодержащий продуктивный пласт 1 и обсаженной колонной 2 согласно "Инструкции о порядке ликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов" РД 08-492-02, 2002 г., устанавливают цементный мост 3 в интервале залегания пласта 1 и выше его на 50-100 метров. Затем в интервале пород-покрышек 4 (глины, аргиллиты и др.), залегающих над пластом 1 в непосредственной к нему близости с использованием известных фрезерующих устройств, для обеспечения непосредственного контакта тампонажного материала с горной породой создают технологическое окно 5 высотой 10-50 м, с полным разрушением тела обсадной колонны 2, при этом диаметр ствола скважины в этом интервале всегда меньше диаметра зоны образования во время бурения горизонтальных и вертикальных макро- и микротрещин 6.In the well bore, which opened the fluid-containing
После тщательной промывки от металлической стружки в скважину спускают предлагаемое устройство для размыва горной породы (УРГП) (фиг.4, 5) и создают в интервале технологического окна не менее 2-3 дискообразных каверн 7, диаметр которых в 1,5-5,0 раз больше зоны образования макро- и микротрещин 6 через 1,0-5,0 метров по высоте.After thorough washing from metal shavings, the proposed rock erosion device (URGP) is lowered into the well (FIGS. 4, 5) and at least 2-3 disk-
Затем скважину промывают от шлама размытой породы, заполняют ее ствол и дискообразные каверны облегченным раствором (обычно солевым) или водой. Перевод скважины на облегченную жидкость позволяет полностью (наиболее полно) заполнить весь объем ствола и размытых дискообразных каверн тампонажным материалом за счет сил гравитации, так как тампонажную смесь при этом готовят с плотностью большей, чем у воды и облегченного раствора. После этого спускают напорную колонну и известным способом при пониженной подаче раствора 0,5-3,0 л/сек заполняют открытый ствол скважины и дискообразные каверны 7 тампонажным материалом 8 с учетом перекрытия им башмака верхней части обсадной колонны 2 не менее чем на 10-20 м. Поднимают напорную колонну на 100-150 м выше головы тампонажного раствора и поднимают давление на устье скважины с учетом технического состояния обсадной колонны, но не выше 0,8 давления гидроразрыва пласта, в котором размывались (создавались) каверны. Выдерживают скважину под давлением на время, необходимое для схватывания тампонажного материала (обычно 2-3 суток), после чего устьевое давление снимают.Then the well is washed from mud of eroded rock, its trunk and disk-shaped caverns are filled with a lightweight solution (usually saline) or water. Transferring a well to a lightweight fluid allows you to completely (most fully) fill the entire volume of the barrel and eroded disk-shaped cavities with grouting material due to the forces of gravity, since the grouting mixture is prepared with a density higher than that of water and lightweight mortar. After that, the pressure column is lowered and, in a known manner, with a reduced flow rate of 0.5-3.0 l / s, the open wellbore and disk-
После этого в обсадной колонне устанавливают дополнительный цементный мост 9 высотой 50-100 метров согласно РД 08-492-02, обеспечивающий непосредственный контакт с кровлей флюидоупорного изоляционного экрана из тампонажного материала.After that, an
Продавка тампонажного материала в дискообразные каверны под давлением с учетом технического состояния обсадной колонны, но не превышающим 0,8 величины гидроразрыва пласта, предотвращает образование в нем макро- и микротрещин, что повышает качество создаваемого флюидоупорного изоляционного экрана.The sale of grouting material into disk-shaped caverns under pressure, taking into account the technical condition of the casing, but not exceeding 0.8 of the hydraulic fracturing, prevents the formation of macro- and microcracks in it, which improves the quality of the created fluid-proof insulating screen.
Достижение диаметра дискообразных каверн 7 в 1,5-5,0 раз большего, чем диаметр зоны образования макро- и микротрещин 6, возникающих в горных породах при бурении за счет вибромеханических напряжений, необходимо для качественной их изоляции создаваемым флюидоупорным экраном из тампонажного материала. При этом уменьшение соотношения диаметра каверн 7 к диаметру зоны 6 меньше чем в 1,5 раза приведет к ухудшению надежности (качества) изоляционных работ, а увеличение более чем в 5 раз нецелесообразно из-за увеличения расхода тампонажного материала и увеличения затрат на производство каверн. Создание не менее 2-3 дискообразных каверн 7 и расположение их по высоте через 1-5 метров необходимо для повышения надежности создаваемого флюидоупорного экрана, способствующего выдержать выпирающую осевую нагрузку, особенно при изоляции пластов с АВПД. При этом расположение их на расстоянии менее чем 1,0 метра может привести к обрушению горной породы, что соответственно резко снизит качество изоляционных работ, а увеличение расстояния более чем на 5,0 м неприемлемо в пластах-покрышках малой мощности и в скважинах, которые попали в зону дробления тектонических нарушений.Achieving the diameter of the disk-shaped
Вырезка технологических окон 5 с полным разрушением тела обсадной колонны 2 - довольно трудоемкий и дорогостоящий процесс, поэтому знание необходимой минимальной высоты флюидоупорного изоляционного экрана, обеспечивающего долгосрочную качественную и надежную изоляцию флюидосодержащего пласта 1 при различных термобарических и вертикальных осевых нагрузках позволит правильно планировать изоляционные работы с минимальными на них затратами.Cutting of
Пример 1. Коэффициент аномальности флюидосодержащего пласта равен 1,3, гидродинамический перепад на флюидоупорном экране на глубине 3500 м - 12,0 МПа, средний радиус горизонтального сечения скважины - 0,5 м, осевая вертикальная выпирающая нагрузка на экран - 942000 кг, δ - величина сцепления глинистого материала с горной породой - 8,0 кг/см2.Example 1. The coefficient of anomalies of the fluid-containing formation is 1.3, the hydrodynamic drop on the fluid-resistant screen at a depth of 3500 m is 12.0 MPa, the average radius of the horizontal section of the well is 0.5 m, the axial vertical shear load on the screen is 942000 kg, δ - the adhesion of the clay material to the rock is 8.0 kg / cm 2 .
По формуле (1) определяем, что необходимая высота устанавливаемого экрана и соответственно технологического окна в обсадной колонне равна 5,625 м.By the formula (1), we determine that the required height of the installed screen and, accordingly, the technological window in the casing is 5.625 m.
Пример 2. Коэффициент аномальности флюидосодержащего пласта равен 2,1, гидродинамический перепад - 44,0 МПа, средний радиус скважины - 1,0 м, осевая вертикальная нагрузка - 13816000 кг, δ - величина сцепления солевого материала с горной породой - 12,5 кг/см2.Example 2. The coefficient of abnormality of the fluid-containing formation is 2.1, the hydrodynamic drop is 44.0 MPa, the average radius of the well is 1.0 m, the axial vertical load is 13816000 kg, δ is the adhesion of the salt material with the rock - 12.5 kg / cm 2 .
Так же используя формулу (1), определяем необходимую высоту экрана и технологического окна в обсадной колонне, которая составит 52,80 м.Also using formula (1), we determine the required height of the screen and the technological window in the casing, which will be 52.80 m.
Устройство для осуществления способа изоляции флюидосодержащего пласта при размыве горной породы (фиг.4, 5 и 6) содержит полый корпус 10, жестко закрепленный на полом валу ротора 11 забойного двигателя 12, который в свою очередь крепится к напорной колонне труб.A device for implementing the method of isolating a fluid-containing formation during erosion of rocks (FIGS. 4, 5 and 6) comprises a hollow body 10, rigidly fixed to the hollow shaft of the rotor 11 of the downhole motor 12, which in turn is attached to the pressure pipe string.
В корпусе 10 имеются струйные сопла 13, 14 и 15 поочередного действия, объединенные в две группы и радиально расположенные равномерно по всей окружности корпуса на трех различных горизонтальных плоскостях его сечения, клапанные шары 16 и 17, золотник, выполненный в виде втулки 18 с уплотнениями 19 и стопорными штифтами 20, а также перепускные каналы 21 и 22.In the housing 10 there are
Струйные сопла 14, расположенные в средней горизонтальной плоскости между соплами 13 и 15, ориентированы в строго горизонтальной плоскости. Струйные сопла 13 и 15, расположенные в верхней и нижней горизонтальных плоскостях, отнесенных друг от друга на 0,15-0,5 м, установлены под углом к горизонтальной плоскости α=7÷30°.The jet nozzles 14 located in the middle horizontal plane between the
Расположение струйных сопел 13 и 15 под углом к горизонтальной плоскости необходимо для придания размываемой полости в горной породе дискообразной формы. При этом установка струйных сопел под углом менее 7° неприемлемо, так как будут образовываться полости цилиндрической формы из-за существующего всегда угла раскрытия (распыления) гидроабразивной струи, а при угле α более 30° резко сократится диаметр дискообразной полости, который может не перекрыть диаметр зоны каверн 6 (см. фиг.1, 2, 3).The location of the
Количество струйных сопел (13, 14, 15) для каждой плоскости их расположения составляет от 3 до 6 в каждой группе. Наличие менее 3 сопел резко увеличит продолжительность и трудозатратность процесса размыва дискообразных каверн, а более 6 сузит область применения из-за конструктивных трудностей их размещения при малых диаметрах устройства и потребует привлечения дополнительной дорогостоящей насосной техники.The number of jet nozzles (13, 14, 15) for each plane of their location is from 3 to 6 in each group. The presence of less than 3 nozzles will sharply increase the duration and laboriousness of the erosion process of disk-shaped cavities, and more than 6 will narrow the scope due to the design difficulties of their placement with small diameters of the device and require the use of additional expensive pumping equipment.
При расстоянии между плоскостями струйных сопел 13 и 15 менее чем 0,15 м будут образовываться каверны цилиндрической формы, а не дискообразной из-за влияния струй сопел средней плоскости 14, ориентированных в строго горизонтальном направлении, увеличение более 0,5 м нецелесообразно из-за образования каверн большого объема, что потребует большого расхода тампонажного материала.If the distance between the planes of the
Наличие вертикальных перепускных каналов 21 в корпусе 10 обеспечивает сообщение гидроабразивной среды со струйными соплами второй группы 13-II, 14-II и 15-II при перемещении золотника 18 вниз до упора, а горизонтальные каналы 22 сообщают внутреннюю часть корпуса 10 с соплами первой группы 13-I, 14-I, 15-I.The presence of
Корпус 10 выполнен в виде фигурного стакана с посадочным седлом под шаровой клапан 16 в его нижней части и с промывочным цилиндрическим отверстием.The housing 10 is made in the form of a figured cup with a seating seat under the ball valve 16 in its lower part and with a flushing cylindrical hole.
Золотник 18 выполнен в виде втулки с посадочным седлом под шаровой клапан 17 в его верхней части. Штифты 20 удерживают его в исходном положении, а уплотнители 19 обеспечивают герметичность между ним и корпусом 10, предотвращая преждевременное поступление гидроабразивной среды в вертикальные каналы 21, а затем в сопла второй группы.The spool 18 is made in the form of a sleeve with a seating seat under the ball valve 17 in its upper part. The pins 20 hold it in its original position, and the seals 19 provide a seal between it and the housing 10, preventing the premature entry of the hydroabrasive medium into the
Забойный двигатель обеспечивает осевое вращение корпуса 10 со струйными соплами при прокачке через него гидроабразивной жидкости.The downhole motor provides axial rotation of the housing 10 with jet nozzles when pumping hydroabrasive fluid through it.
Включение в устройство узла забойного двигателя 12 позволит избежать вращения всей напорной колонны труб.The inclusion in the device node downhole motor 12 will avoid rotation of the entire pressure pipe string.
Устройство для осуществления способа изоляции флюидосодержащего пласта при размыве горной породы работает следующим образом.A device for implementing the method of isolating a fluid-containing formation during erosion of the rock works as follows.
Устройство, жестко закрепленное к напорной колонне труб, спускают в скважину на заданную глубину создания дискообразной каверны, и бросают в трубы шаровой клапан 16. Затем по напорным трубам наземными насосами подают гидроабразивную смесь (вода с песком, раствор с абразивом и др.) в твердых или просто рабочую жидкость без абразива в менее твердых и легко поддающихся размыву породах под давлением 25-30 МПа. Шаровой клапан 16 опускается вниз и перекрывает нижнее промывочное цилиндрическое отверстие в нижней части корпуса 10. При этом гидроабразивная смесь поступает через каналы 22 в струйные сопла первой группы 13-I, 14-I и 15-I, а корпус 10, приводимый в движение двигателем 12, вращается вокруг своей оси. Гидроабразивная смесь, истекая из струйных сопел со скоростью 200-210 м/сек, разрушает и размывает горную породу, образуя при этом в ней дискообразные каверны. По истечении расчетного времени наземные насосные агрегаты останавливают, приподнимают устройство на следующий интервал работ и вновь повторяют подачу гидроабразивной смеси для размыва следующей дискообразной каверны. По мере разрушения струйных сопел первой группы (13-I, 14-I и 15-I) при проведении нескольких операций, о чем судят по падению давления на наземных насосах при одинаковом расходе гидроабразивной смеси, процесс размыва прекращают и в напорные трубы сбрасывают шаровой клапан 17, диаметр которого больше диаметра шарового клапана 16. При посадке шарового клапана 17 в посадочное седло золотника 18 плавно поднимают давление в напорных трубах до 5,0-8,0 МПа, срезают штифты 20, удерживающие золотник 18 в исходном положении, и перемещают золотник 18 вниз до упора. При этом перекрывается поступление гидроабразивной смеси в сработанные сопла первой группы, и открывается доступ к неработавшим до этого соплам второй группы (13-II, 14-II и 15-II). Процесс переключения на другие сопла фиксируется резким падением давления до 0 МПа на насосных агрегатах. Затем вновь подают гидроабразивную смесь и поднимают рабочее давление на соплах до 25-30 МПа. В этом случае гидроабразивная смесь через вертикальные каналы 21 поступает только в струйные сопла второй группы, и процесс размыва дискообразных каверн в горной породе продолжают. После размыва необходимого количества дискообразных каверн в рабочем интервале прекращают подачу гидроабразивной смеси и устройство вместе с колонной напорных труб извлекают на поверхность.The device, which is rigidly fixed to the pressure column of pipes, is lowered into the well to a predetermined depth to create a disk-shaped cavity, and the ball valve 16 is thrown into the pipes. Then, hydroabrasive mixture (water with sand, a solution with an abrasive, etc.) is supplied through pressure pumps by ground pumps or just a working fluid without abrasive in less hard and easily eroded rocks under a pressure of 25-30 MPa. The ball valve 16 lowers down and closes the lower flushing cylindrical hole in the lower part of the housing 10. In this case, the waterjet mixture enters through the
Использование предлагаемого способа изоляции флюидосодержащего пласта и устройства для его осуществления позволит:Using the proposed method for isolating a fluid-containing formation and a device for its implementation will allow:
- повысить эффективность и надежность флюидоупорного изоляционного экрана, особенно при изоляции пластов с АВПД. Это обусловлено тем, что высота флюидоупорного изоляционного экрана предварительно рассчитывается по формуле для каждого конкретного случая с учетом осевой выталкивающей нагрузки нижезалегающих флюидосодержащих пластов, фактического диаметра скважины и физико-прочностных характеристик тампонажных материалов. При этом используются флюидонепроницаемые тампонажные смеси на глинистой и солевой основе. Давление продавки тампонажного материала в дискообразные каверны не превышают 0,8 величины гидроразрыва пласта. Флюидоупорный изоляционный экран включает не менее 2-х дискообразных каверн;- to increase the efficiency and reliability of the fluid-proof insulating screen, especially when isolating formations with AVPD. This is due to the fact that the height of the fluid-proof insulating screen is preliminarily calculated according to the formula for each particular case, taking into account the axial buoyancy load of the underlying fluid-containing formations, the actual diameter of the well, and the physical and strength characteristics of the grouting materials. In this case, fluid-tight grouting mixtures based on clay and salt are used. The pressure of the grouting material into disk-shaped cavities does not exceed 0.8 hydraulic fracturing. Fluid-proof insulating screen includes at least 2 disk-shaped cavities;
- обеспечить технологичность процесса размыва дискообразных каверн при одновременном сокращении трудоемкости и затратности. Это обусловлено тем, что отпадает необходимость во вращении всей напорной колонны устьевым ротором и в дополнительных спуско-подъемных операциях по замене сработанных струйных сопел. Помимо этого, при отсутствии вращения всей колонны напорных труб исключается возможность ее истирания и обсадной колонны.- to ensure the manufacturability of the erosion process of disk-shaped caverns while reducing the complexity and cost. This is due to the fact that there is no need to rotate the entire pressure column with the wellhead rotor and in additional tripping operations to replace the used jet nozzles. In addition, in the absence of rotation of the entire column of pressure pipes, the possibility of its abrasion and the casing is excluded.
Ориентировочный экономический эффект от использования предлагаемого способа изоляции флюидосодержащего пласта и устройства для его осуществления в зависимости от глубины проведения работ, их объема и механо-прочностных характеристик пород-покрышек составит от 2 до 10 млн рублей.The estimated economic effect of using the proposed method for isolating a fluid-containing formation and a device for its implementation, depending on the depth of the work, their volume and the mechanical and strength characteristics of the rocks-tires, will be from 2 to 10 million rubles.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005139750/03A RU2312972C2 (en) | 2005-12-19 | 2005-12-19 | Method and device for fluid-containing reservoir isolation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005139750/03A RU2312972C2 (en) | 2005-12-19 | 2005-12-19 | Method and device for fluid-containing reservoir isolation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005139750A RU2005139750A (en) | 2007-06-27 |
RU2312972C2 true RU2312972C2 (en) | 2007-12-20 |
Family
ID=38315101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005139750/03A RU2312972C2 (en) | 2005-12-19 | 2005-12-19 | Method and device for fluid-containing reservoir isolation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2312972C2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530003C1 (en) * | 2013-06-24 | 2014-10-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of well abandonment |
RU2534309C1 (en) * | 2013-08-13 | 2014-11-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of well abandonment |
RU2592316C2 (en) * | 2011-04-19 | 2016-07-20 | Бэйкер Хьюз Инкорпорейтед | Tubular actuating system and method |
RU2612420C1 (en) * | 2015-12-23 | 2017-03-09 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method for improving of hydrodynamic connection of well with productive formation |
CN105467010B (en) * | 2015-12-16 | 2018-04-06 | 山东科技大学 | Relaxation zone test system and method based on rock water coincidence effect in soft rock drilling |
CN109751030A (en) * | 2017-11-02 | 2019-05-14 | 中国石油化工股份有限公司 | Combined jet perforating system |
-
2005
- 2005-12-19 RU RU2005139750/03A patent/RU2312972C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2592316C2 (en) * | 2011-04-19 | 2016-07-20 | Бэйкер Хьюз Инкорпорейтед | Tubular actuating system and method |
RU2530003C1 (en) * | 2013-06-24 | 2014-10-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of well abandonment |
RU2534309C1 (en) * | 2013-08-13 | 2014-11-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of well abandonment |
CN105467010B (en) * | 2015-12-16 | 2018-04-06 | 山东科技大学 | Relaxation zone test system and method based on rock water coincidence effect in soft rock drilling |
RU2612420C1 (en) * | 2015-12-23 | 2017-03-09 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method for improving of hydrodynamic connection of well with productive formation |
CN109751030A (en) * | 2017-11-02 | 2019-05-14 | 中国石油化工股份有限公司 | Combined jet perforating system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005139750A (en) | 2007-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101539007B (en) | Abrasive jetting device and method for abrasive jetting flow and jetting perforation and multiple fracturing | |
CN101457640B (en) | Abradant jet downhole perforation, and kerf multiple fracturing method | |
US2970645A (en) | Producing multiple fractures in a well | |
CN104024565B (en) | The inflatable packer element being used together with bit adapter | |
US4474243A (en) | Method and apparatus for running and cementing pipe | |
CN104204397B (en) | The system and method for pressure break is carried out while drilling well | |
RU2312972C2 (en) | Method and device for fluid-containing reservoir isolation | |
US10358892B2 (en) | Sliding sleeve valve with degradable component responsive to material released with operation of the sliding sleeve | |
MX2011005238A (en) | Apparatus and method for servicing a wellbore. | |
US20150041133A1 (en) | Methods of Operating Well Bore Stimulation Valves | |
CN101942986A (en) | Abrasive jet injection multiple fracturing device | |
CN111535791A (en) | Efficient gas extraction method for broken soft low-permeability coal seam well upper and lower combined fracturing area | |
JP2010537089A (en) | Well construction using small diameter side holes | |
CN114718473A (en) | Fracturing sand prevention integrated process pipe column capable of preventing erosion and deep backwashing well and operation method thereof | |
CN106869967B (en) | The routed husky remote jet of driving face gushing water disturbs grouting method | |
RU2405914C1 (en) | Method and device for well flushing | |
RU2720038C1 (en) | Method of cork destruction in well | |
CN113006755A (en) | Method for fracturing transformation of interlayer in SAGD (steam assisted gravity drainage) mining mode | |
CN112031704B (en) | Explosion nesting and leaking stoppage method for karst cave leakage loss well section | |
RU2740505C1 (en) | Acid treatment method of open horizontal shaft of wells | |
RU2196878C2 (en) | Method of shutoff of water inflow over cementing annular space in operation of oil and gas wells | |
US3193012A (en) | Method of cutting a notch in an underground formation penetrated by a well | |
RU2021477C1 (en) | Method for well construction | |
WO2020245882A1 (en) | Cement slurry supplying method, and borehole excavation method and cementing method using said supplying method | |
US20120145382A1 (en) | System and Method for Operating Multiple Valves |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201220 |