RU2009311C1 - Method for plugging-up wells - Google Patents
Method for plugging-up wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2009311C1 RU2009311C1 SU4919448A RU2009311C1 RU 2009311 C1 RU2009311 C1 RU 2009311C1 SU 4919448 A SU4919448 A SU 4919448A RU 2009311 C1 RU2009311 C1 RU 2009311C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grouting
- plugging
- interval
- container
- well
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано для тампонирования осложненных интервалов скважин в целях ликвидации поглощений промывочной жидкости, закрепления стенок скважин, сложенных из неустойчивых горных пород. The invention relates to drilling wells and can be used for plugging complicated intervals of wells in order to eliminate the absorption of drilling fluid, fixing the walls of the wells, composed of unstable rocks.
Известен способ тампонирования скважин, включающий спуск в скважину тампонажного устройства до установки его сливных отверстий на уровне верхней границы тампонируемого интервала и последующее импульсное нагнетание тампонажного раствора в скважину через сливные отверстия тампонажного устройства [1] . A known method of plugging wells, including the descent into the well of the grouting device before installing its drain holes at the level of the upper boundary of the plugged interval and the subsequent pulse injection of grouting mortar into the well through the drain holes of the grouting device [1].
Данный способ не обеспечивает возможность надежного тампонирования осложненных интервалов, имеющих большую протяженность (например, более 5-7 м), что связано с затуханием импульсов давления при их прохождении через длинный столб вязкого тампонажного раствора. Затухание импульсов обусловлено диссипационными потерями энергии в вязкой среде и гидравлическим сопротивлением кольцевого пространства, заполненного тампонажным раствором. This method does not provide the possibility of reliable plugging of complicated intervals having a large length (for example, more than 5-7 m), which is associated with the attenuation of pressure pulses as they pass through a long column of viscous grouting mortar. Impulse attenuation is caused by dissipative energy losses in a viscous medium and the hydraulic resistance of the annular space filled with grouting mortar.
Известен также способ тампонирования скважин, включающий спуск в скважину тампонажного устройства с перепускным каналом и сливными отверстиями до установки последних на уровне нижней границы тампонируемого интервала и последующий подъем тампонажного устройства с одновременным импульсным нагнетанием тампонажного раствора в скважину через сливные отверстия тампонажного устройства, причем в процессе подъема скважинное пространство под тампонажным устройством сообщают через перепускной канал и его заборные отверстия с затрубным пространством скважины, расположенным над сливными отверстиями [2] . There is also known a method of plugging wells, including the descent into the well of a grouting device with a bypass channel and drain holes until the latter are installed at the lower boundary of the plugging interval and the subsequent lifting of the grouting device with simultaneous pulse injection of grouting mortar into the well through the drain holes of the grouting device, and during the lifting process the borehole space under the grouting device is reported through the bypass channel and its intake openings with annulus space of the well located above drain holes [2].
Данный способ осуществляется с помощью известного устройства, включающего контейнер с продольным перепускным каналом для перепуска бурового раствора, сливными отверстиями и поршнем, разделяющим контейнер на надпоршневую полость и рабочую полость, заполненную тампонажным раствором, и установленный над контейнером пульсатор, выходной канал которого сообщается с надпоршневой полостью, при этом в верхней части перепускного канала выполнены заборные отверстия, расположенные выше сливных отверстий. This method is carried out using a known device, including a container with a longitudinal bypass channel for transferring drilling fluid, drain holes and a piston separating the container into a supra-piston cavity and a working cavity filled with grouting fluid, and a pulsator mounted above the container, the output channel of which communicates with the supra-piston cavity while in the upper part of the bypass channel there are intake openings located above the drain openings.
При тампонировании по известному способу скважин с большой разработкой ствола и/или с низким гидростатическим давлением бурового раствора в тампонируемом интервале (т. е. с небольшой высотой столба жидкости в скважине над тампонируемым интервалом), что обуславливает низкое гидравлическое сопротивление кольцевого затрубного пространства в зоне сливных отверстий тампонажного устройства, высота подъема тампонажного раствора над сливными отверстиями возрастает вследствие низкого гидравлического сопротивления указанного пространства. Кроме того, высота подъема тампонажного раствора над сливными отверстиями возрастает также при использовании высокотекучих, например, полимерных, тампонажных растворов. When plugging according to the known method of wells with a large development of the wellbore and / or with a low hydrostatic pressure of the drilling fluid in the plugged interval (i.e., with a small height of the liquid column in the well above the plugged interval), this leads to low hydraulic resistance of the annular annular space in the drain area openings of the cementing device, the height of the cement slurry above the drainage holes increases due to the low hydraulic resistance of the specified space . In addition, the height of the slurry grout above the drain holes also increases with the use of highly fluid, for example, polymer, grouting mortars.
При возрастании высоты подъема тампонажного раствора над сливными отверстиями соответственно возрастает опасность попадания тампонажного раствора в заборные отверстия и перепускной канал, после закупорки которых под тампонажным устройством в процессе его подъема создается зона разряжения, обуславливающая известный поршневой эффект, вызывающий непроизводительные затраты тампонажного раствора вследствие его эжекции в зону разряжения, а также затяжки и прихваты тампонажного устройства в зоне тампонирования и снижение амплитуды импульсов давления, воздействующих на тампонажный раствор в затрубном пространстве. В результате возрастают затраты на тампонажный материал, повышается уровень аварийности при эксплуатации тампонажного устройства, работающего по известному способу, и снижается надежность тампонирования скважин. With an increase in the height of the slurry grout above the drain holes, the risk of slurry grouting into the sampling openings and the bypass channel increases, after blocking which under the grouting device, a rarefaction zone is created during its lifting, causing a known piston effect, which causes unproductive costs of grouting mortar due to its ejection into the discharge zone, as well as tightening and tacking the cementing device in the plugging zone and reducing the amplitude of the imp pressure pulses affecting the grout in the annulus. As a result, the cost of grouting material increases, the accident rate during operation of the grouting device operating according to the known method increases, and the reliability of well plugging decreases.
Для исключения забивания заборных отверстий и перепускного канала тампонажным раствором необходимо увеличивать расстояние между заборными и сливными отверстиями, что нежелательно, т. к. вызывает увеличение осевого габарита и веса устройства, а также увеличение гидравлического сопротивления внутреннего патрубка вследствие увеличения его длины, что также нежелательно, поскольку приводит к снижению амплитуды импульсов давления на выходе сливных отверстий. To prevent clogging of the intake holes and the bypass channel with grouting mortar, it is necessary to increase the distance between the intake and drain holes, which is undesirable, since it causes an increase in the axial dimension and weight of the device, as well as an increase in the hydraulic resistance of the inner pipe due to an increase in its length, which is also undesirable. since it leads to a decrease in the amplitude of the pressure pulses at the outlet of the drain holes.
Вместе с тем при низком гидравлическом сопротивлении затрубного пространства, имеющем место при большой разработке ствола скважины, а также при небольшой высоте столба жидкости в скважине над тампонируемым интервалом и при использовании высокотекучих тампонажных растворов с пониженной вязкостью, ослабляется гидравлический подпор (сопротивление) на пути движения тампонажного раствора по кольцевому затрубному пространству вверх и вниз от сливных отверстий. В результате возрастают непроизводительные затраты тампонажного раствора за счет увеличения части раствора, остающейся в затрубном пространстве и не попадающей в трещины, поры и каверны тампонируемого интервала. Кроме того, ослабление указанного гидравлического подпора вызывает снижение рабочей амплитуды импульсов давления в тампонажном растворе, находящемся в затрубном пространстве в зоне сливных отверстий, вследствие чего уменьшается глубина прони- кания тампонажного раствора в трещины и поры горных пород и соответственно снижается надежность тампонирования скважин. At the same time, with a low hydraulic resistance of the annulus, which occurs with a large development of the wellbore, as well as with a small height of the liquid column in the well above the plugged interval and when using high-fluid grouting mortars with reduced viscosity, the hydraulic back pressure (resistance) along the grouting path is weakened solution along the annular annular space up and down from the drain holes. As a result, the overhead costs of grouting mortar increase due to the increase in the part of the mortar remaining in the annulus and not falling into the cracks, pores, and caverns of the plugged interval. In addition, the weakening of said hydraulic backwater causes a decrease in the working amplitude of pressure pulses in the cement slurry located in the annulus in the area of the drain holes, as a result of which the depth of penetration of the cement slurry into the cracks and pores of the rocks decreases and, accordingly, the reliability of well plugging decreases.
Целью изобретения является повышение надежности тампонирования скважин за счет увеличения глубины проникания тампонажного раствора в трещины горных пород и исключения возможности забивания перепускного канала тампонажным раствором. The aim of the invention is to increase the reliability of plugging wells by increasing the depth of penetration of the cement slurry into rock cracks and eliminating the possibility of clogging the bypass channel with grouting mortar.
Достигается это тем, что в отличие от известного способа, включающего спуск в скважину тампонажного устройства с перепускным каналом и сливными отверстиями до установки последних на уровне нижней границы тампонируемого интервала и последующий подъем тампонажного устройства с одновременным импульсным нагнетанием тампонажного раствора в скважину через сливные отверстия тампонажного устройства, причем в процессе подъема скважинное пространство под тампонажным устройством сообщают через перепускной канал и его заборные отверстия с затрубным пространством скважины, расположенным над сливными отверстиями, по предлагаемому способу затрубное пространство между сливными и заборными отверстиями герметизируют пакером, а подъем тампонажного устройства осуществляют ступенчато, чередуя его с остановками, во время которых разобщают скважинное пространство под тампонажным устройством с затрубным пространством скважины путем перекрытия перепускного канала, причем в процессе ступенчатого подъема тампонажного устройства высоту h его подъема на каждой ступени и продолжительность to каждой остановки задают из условий:
h ≅l; to ≥t, где l - максимальная мощность (протяженность) интервала скважины, который может быть протампонирован (заизолирован) с достаточной надежностью (с обеспечением проникания тампонажного раствора в дефекты горных пород на заданную глубину) при импульсном нагнетании тампонажного раствора без подъема тампонажного устройства;
t - требуемая продолжительность импульсного нагнетания тампонажного раствора в интервал мощностью l до заполнения тампонажным раствором дефектов горных пород (трещин, пор и каверн) в указанном интервале на заданную глубину от стенок ствола скважины, обеспечивающую требуемую надежность тампонирования скважины.This is achieved by the fact that, in contrast to the known method, which includes the launching of a cementing device with a bypass channel and drain holes to install the latter at the level of the lower boundary of the cementing interval and the subsequent lifting of the cementing device with simultaneous pulse injection of the cement into the well through the drain holes of the cementing device moreover, during the lifting process, the borehole space under the grouting device is reported through the bypass channel and its intake openings with according to the proposed method, the annular space between the drain and intake openings is sealed with a packer, and the grouting device is lifted stepwise, alternating with stops, during which the borehole space under the grouting device with the annular space of the well is disconnected by blocking the bypass channel, and in the process of stepwise lifting the grouting device, the height h of its rise at each stage and continue nost t o each stop set of conditions:
h ≅l; t o ≥t, where l is the maximum power (length) of the interval of the well that can be plugged (insulated) with sufficient reliability (with ensuring penetration of cement slurry into rock defects to a predetermined depth) during pulsed injection of grouting mortar without lifting the grouting device;
t is the required duration of the pulsed grouting injection into the interval with a power l until the grouting mortar is filled with rock defects (cracks, pores, and caverns) in the indicated interval to a predetermined depth from the walls of the wellbore, which ensures the required reliability of well plugging.
С целью сокращения расхода тампонажных материалов на время подъема тампонажного устройства между его остановками прекращают нагнетание тампонажного раствора. In order to reduce the consumption of grouting materials during the lifting of the grouting device between its stops, the injection of grouting mortar is stopped.
Кроме того, с целью повышения надежности тампонирования скважины тампонажным устройством, оснащенным контейнером, регистрируют момент окончания вытеснения тампонажного раствора из контейнера и соответствующее указанному моменту положение пакера, и в случае, если пакер к моменту окончания вытеснения тампонажного раствора из контейнера находился ниже кровли тампонируемого интервала, выполняют повторный рейс тампонажного устройства. Вместе с тем при тампонировании интервалов большой мощности несколькими рейсами тампонажного устройства, оснащенного контейнером, при каждом рейсе регистрируют момент окончания вытеснения тампонажного раствора из контейнера и соответствующее указанному моменту положение пакера, а при выполнении последующего рейса тампонажного устройства его спуск прекращают после установки пакера на расстоянии h≅l над кровлей затампонированного предыдущим рейсом интервала. In addition, in order to increase the reliability of plugging a well with a grouting device equipped with a container, the moment of completion of the grouting mortar displacement from the container and the position of the packer corresponding to the indicated moment are recorded, and if the packer was below the top of the plugging interval by the time the grouting grouting is displaced, perform a repeated trip of the cementing device. At the same time, when plugging high-power intervals with several flights of a cementing device equipped with a container, at each flight, the moment of completion of the displacement of the cement slurry from the container and the position of the packer corresponding to the specified moment are recorded, and during the subsequent flight of the cementing device, its descent is stopped after the packer is installed at a distance h ≅l above the roof of the interval that has been previously mapped.
Следует отметить, что двухстороннюю герметизацию затрубного пространства выше и ниже сливных отверстий (фиг. 1) можно обеспечить и при непрерывном подъеме устройства без остановок, предусмотренных предлагаемым способом. Однако реализовать герметизацию затрубного пространства ниже сливных отверстий без остановок устройства технически достаточно сложно, т. к. указанная герметизация требует разработки нижнего пакера самоуплотняющегося типа (поскольку отсутствует какая-либо возможность управления его положением), не подверженного заклиниванию вместе с устройством при подъеме последнего. Из патентного фонда известно тампонажное устройство, при подъеме которого в процессе тампонирования скважины затрубное пространство ниже сливных отверстий устройства герметизируется гидромеханическим пакером, содержащим набор уплотнительных эластичных манжет, разделенных шайбами. Манжеты снимаются поршнем, на который действует давление тампонажной смеси. Применение такого пакера может вызвать аварию в скважине в результате прихвата пакера, вероятность которого при такой конструкции и принципе действия весьма велика. Прихват пакера может произойти, например, при чрезмерном давлении смеси на поршень, а также в результате попадания в зазор между стенками скважины и конусом кусков пород из неустойчивого интервала скважины, что может вызвать заклинивание конуса, сопровождающееся еще большим сжатием манжет, усиливающим прихват пакера и всего устройства в скважине. Применение данного пакера в предлагаемом устройстве не приемлемо также по той причине, что импульсный характер изменения давления тампонажной смеси будет вызывать пульсирующее сжатие и разжатие манжет, что нарушит герметичность пакера. It should be noted that two-sided sealing of the annulus above and below the drain holes (Fig. 1) can also be achieved by continuously lifting the device without the stops provided by the proposed method. However, it is technically difficult to realize the sealing of the annular space below the drain holes without device stops, since the specified sealing requires the development of a lower packer of a self-sealing type (since there is no way to control its position), which is not subject to jamming with the device when lifting the latter. A grouting device is known from the patent fund, during the lifting of which, during the plugging of the well, the annulus below the drain holes of the device is sealed with a hydromechanical packer containing a set of elastic sealing cuffs separated by washers. The cuffs are removed by a piston, which is affected by the pressure of the grouting mixture. The use of such a packer can cause an accident in the well as a result of sticking the packer, the probability of which with such a design and principle of operation is very high. Packer sticking can occur, for example, when the mixture is pressurized over the piston, as well as when pieces of rock fall into the gap between the walls of the well and the cone from an unstable interval in the well, which can cause jamming of the cone, which is accompanied by even more compression of the cuffs, which increases packer gripping and devices in the well. The use of this packer in the proposed device is also not acceptable for the reason that the pulsed nature of the pressure change of the cement mixture will cause pulsating compression and unclenching of the cuffs, which will violate the tightness of the packer.
В предлагаемом способе и его устройстве используется более простой путь достижения герметизации низа тампонажного устройства при его подъеме за счет разобщения скважинного пространства под тампонажным устройством с затрубным пространством скважины путем перекрытия перепускного канала устройства. In the proposed method and its device, a simpler way is used to achieve sealing of the bottom of the grouting device when it is lifted due to the separation of the borehole space under the grouting device with the annular space of the well by closing the bypass channel of the device.
Указанное разобщение вызывает техническое противоречие, выражающееся в появлении поршневого эффекта при подъеме устройства с перекрытым перепускным каналом, сопровождающееся рядом негативных последствий, изложенных в разделе, касающемся критики прототипа. Данное противоречие устранено в предлагаемом способе за счет ступенчатого подъема тампонажного устройства, чередующегося с остановками. При этом во время движения тампонажного устройства скважинное пространство под тампонажным устройством сообщают с затрубным пространством, что исключает поршневый эффект, а во время остановок разобщают, обеспечивая герметизацию низа устройства. Техническая реализация данного способа герметизации нижней части устройства отличается простотой, т. к. обеспечивается постановкой в перепускном канале устройства обратного клапана, имеющего простую и надежную в работе конструкцию. Достоинством такого способа герметизации является также безаварийность его применения в отличие от способа герметизации, рассмотренного выше (авт. св. N 979618). The specified disconnection causes a technical contradiction, expressed in the appearance of a piston effect when lifting a device with a closed bypass channel, accompanied by a number of negative consequences set forth in the section on criticism of the prototype. This contradiction is eliminated in the proposed method due to the stepwise rise of the cementing device, alternating with stops. Moreover, during the movement of the grouting device, the borehole space under the grouting device is communicated with the annulus, which eliminates the piston effect, and during stops it is disconnected, providing sealing of the bottom of the device. The technical implementation of this method of sealing the bottom of the device is simple, because it is ensured by setting a check valve in the bypass channel of the device, which has a simple and reliable design. The advantage of this method of sealing is its trouble-free use, in contrast to the sealing method discussed above (ed. St. N 979618).
Вместе с тем предлагаемое изобретение не содержит каких-либо технических или физических противоречий, препятствующих практической реализации заложенного в нем технического решения и достижению положительного эффекта, выражающегося в повышении надежности тампонирования скважин за счет увеличения глубины проникания тампонажного раствора в трещины горных пород и исключения возможности забивания перепускного канала тампонажным раствором. However, the present invention does not contain any technical or physical contradictions that impede the practical implementation of the technical solution incorporated in it and the achievement of a positive effect, which is expressed in increasing the reliability of plugging of wells by increasing the depth of penetration of the cement slurry into the rock cracks and eliminating the possibility of clogging the bypass channel grouting.
На фиг. 1 схематично изображен общий вид устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1 (левые части проекций на фиг. 1 и фиг. 2 соответствуют исходному положению устройства, а правые части - его рабочему положению в скважине). In FIG. 1 schematically shows a General view of a device for implementing the method; in FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1 (the left parts of the projections in Fig. 1 and Fig. 2 correspond to the initial position of the device, and the right parts correspond to its working position in the well).
Тампонажное устройство включает трубчатый контейнер 1 с пробкой 2, перекрывающей отверстие в его нижнем конце, сливными отверстиями 3, расположенными ниже пробки 2, и поршнем 4, разделяющим контейнер на надпоршневую полость 5 и рабочую полость 6, заполненную тампонажным раствором, и генератор гидравлических импульсов, установленный над контейнером 1. Нижняя часть контейнера выполнена с возможностью перепуска бурового раствора из зоны затрубного пространства скважины, расположенной выше сливных отверстий 3, в скважинное пространство под тампонажным устройством, при его подъеме в процессе тампонирования. Для этого нижняя часть контейнера выполнена из двух соосных патрубков 7 и 8 с образованием между ними кольцевого перепускного канала 9, сообщающегося в верхней части с затрубным пространством через заборные отверстия 10, выполненные в верхней части наружного патрубка 8 выше сливных отверстий 3. К наружной трубе 8 крепится посредством резьбового соединения патрубок 11, с которым скреплен в соосном положении внутренний патрубок 7, соединенный конусным переходником 12 с контейнером 1 и патрубком 8. Патрубки 11 и 7 установлены с образованием между ними кольцевого перепускного канала 13, являющегося продолжением канала 9. При этом в указанных патрубках выполнены продольные и расположенные друг против друга сливные отверстия, сообщающиеся посредством сливных патрубков 14 с образованием между ними каналов 15 (фиг. 2) для перепуска бурового раствора. Пробка 2 устанавливается в патрубке 7 выше сливных отверстий 3, а нижний конец патрубка 7 снабжен заглушкой (днищем) 16, исключающей попадание тампонажного раствора в перепускной канала 13. Патрубок 7 имеет внутренний диаметр в зоне сливных отверстий 3 больше по величине, чем в его верхней части - в зоне размещения пробки 2, благодаря чему обеспечивается свободное опускание пробки 2 после ее выбивания импульсами давления вниз - в зону сливных отверстий 3, что способствует их полному открытию. The grouting device includes a
На наружном патрубке 11 над сливными отверстиями 3 установлен пакер, выполненный, например, в виде самоуплотняющейся манжеты 17, установленной соосно с контейнером в корпусе 18, соединенном верхним концом с патрубком 8 и нижним концом с патрубком 11. При этом нижний свободный эластичный конец манжеты 17 снабжен наружным кожухом 19, закрепленным на ползуне 20, который установлен на патрубке 11 с возможностью осевого перемещения совместно с кожухом 19, а пробка 2 соединена с ползуном 20 радиальными стержнями 21, проходящими через сливные отверстия 3. В транспортном положении устройства ползун 20 закреплен относительно патрубка 11 фиксатором, выполненным, например, в виде срезного элемента 22, а в рабочем положении устройства верхний конец кожуха 19 находится ниже верхнего уровня сливных отверстий 3. Верхний конец пробки 2 уплотнен относительно патрубка 7 и выполнен на уровне, расположенном не ниже уровня верхнего конца кожуха 19, а нижний конец манжеты 17 расположен не ниже верхнего уровня сливных отверстий 3. В целях повышения надежности герметизации затрубного пространства над сливными отверстиями 3 пакер может иметь несколько установленных друг над другом (по высоте) манжет 17. В этом случае кожух 19 выполняется такой длины, чтобы его верхний конец в исходном положении закрывал верхнюю из указанных манжет. Патрубок 11 соединен с нижним подпорным патрубком 23, в верхней части которого установлен обратный клапан, выполненный, например, в виде подпружиненного шарового затвора 24 и седла 25 с центральным отверстием, перекрываемым затвором 24. Для повышения полезного гидравлического сопротивления зазора между подпорным патрубком 23 и скважиной на наружной поверхности патрубка 23 может быть выполнен ряд кольцевых проточек 26, создающих эффект лабиринтного уплотнения, используемого в гидравлических устройствах различного назначения. Усилие предварительного сжатия пружины шарового затвора 24 выбирают небольшой величины с тем, чтобы указанный затвор мог открываться сразу с началом образования на нем перепада давления. On the
Генератор гидравлических импульсов может быть выполнен, например, в виде струйно-дефлекторного пульсатора, содержащего верхний переходник 27 с подводящим каналом 28, корпус 29 со сливными окнами 30 и сопловой полостью 31, сообщающейся через сливные окна 30 с затрубным пространством, и нижний переходник 32, соединенный с контейнером 1. В сопловой полости 31 размещены питающее сопло 33 с обоймой 34, приемное сопло 35, закрепленное на переходнике 32, и установленный между соплами 33 и 35 дефлектор 36 с отверстиями 37 и патрубком 38, соединяющим дефлектор с верхним переходником 27. При этом питающее сопло 33 сообщается с подводящим каналом 28, а приемное сопло 35 - с надпоршневой полостью 5. Обойма 34 соединена с нижним переходником 32 при помощи центрального стержня 39, а сопла 33 и 35 установлены соосно друг с другом и эксцентрично относительно оси устройства. Верхний конец корпуса 29 опирается через подшипник 40 на буртик верхнего переходника 27. The hydraulic pulse generator can be made, for example, in the form of an jet-deflector pulsator comprising an
Устройство снабжено также сигнализатором окончания рабочего хода поршня 4, включающим размещенный в обойме 34 подпружиненный затвор 41, перекрывающий осевое отверстие в обойме 34, сообщающее подводящий канал 28 с сопловой полостью 31 через перепускной канал 42. Затвор 41 снабжен штоком 43, соединенным с поршнем 4 гибкой связью 44. The device is also equipped with a warning signal for the end of the working stroke of the piston 4, including a spring-loaded
При тампонировании осложненных интервалов, залегающих на небольшой глубине, генератор гидравлических импульсов может быть расположен на поверхности. Возможна также доставка тампонажного раствора к зоне тампонирования не в контейнере устройства, а по колонне бурильных труб, к которой оно подвешено. В этом случае тампонажное устройство снабжается генератором гидравлических импульсов, позволяющим преобразовывать статическое давление тампонажного раствора, нагнетаемого насосом по колонне бурильных труб, в импульсное давление, а контейнер 1 с поршнем 4 исключаются из конструкции устройства. When plugging complicated intervals occurring at a shallow depth, the hydraulic pulse generator can be located on the surface. It is also possible to deliver cement slurry to the plugging zone not in the device container, but along the drill pipe string to which it is suspended. In this case, the grouting device is equipped with a hydraulic pulse generator, which allows converting the static pressure of the grout, pumped by the pump through the drill pipe string into pulsed pressure, and the
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. The proposed method is as follows.
До начала тампонирования определяют по керновому материалу, отобранному в процессе бурения скважины, а также с помощью различных методов скважинных исследований (механических, гидродинами- ческих, геофизических и т. п. ) параметры тампонируемого интервала: местоположение и мощность (протяженность) L интервала осложнения (например, интервала, поглощающего буровой раствор), пластовые условия в зоне тампонирования (пластовое давление и температуру, скорость циркуляции пластовых вод и т. п. ), параметры, характеризующие дефекты горных пород (вид дефектов: трещины, поры, каверны; раскрытие, густоту и пространственное положение трещин, размеры пор, каверн и др. ). С учетом указанных параметров по расчетным формулам, графикам или таблицам, получаемым на базе результатов теоретических исследований процесса импульсного течения тампонажных растворов по кольцевым и щелевым зазорам и через пористые и кавернозные среды, а также на базе результатов экспериментальных исследований процесса импульсного течения тампонажного раствора в моделях, имитирующих кольцевое затрубное пространство и трещиноватые, пористые и кавернозные пласты горных пород, определяют максимальную мощность (протяженность) l интервала скважины, который может быть протампонирован (заизолирован) с достаточной надежностью, с обеспечением проникания тампонажного раствора в дефекты (трещины, поры и каверны) горных пород на заданную глубину при импульсном нагнетании тампонажного раствора без подъема тампонажного устройства, а также требуемую продолжительность t импульсного нагнетания тампонажного раствора в указанный интервал мощностью l до заполнения тампонажным раствором дефектов горных пород (трещин, пор, каверн) в данном интервале на заданную глубину от стенок ствола скважины, обеспечивающую требуемую надежность тампонирования скважины. Prior to plugging, the core material selected during the drilling process, as well as using various methods of downhole research (mechanical, hydrodynamic, geophysical, etc.), is determined by the plugging parameters: location and thickness (length) L of the complication interval ( for example, the interval absorbing drilling fluid), reservoir conditions in the plugging zone (reservoir pressure and temperature, formation water circulation speed, etc.), parameters characterizing rock defects (in d defects: cracks, pores, cavities; disclosure, density and spatial location of cracks, the size of pores, cavities, etc.).. Taking into account the indicated parameters by calculation formulas, graphs or tables obtained on the basis of the results of theoretical studies of the process of pulsed flow of cement slurries along annular and slotted gaps and through porous and cavernous media, as well as on the basis of experimental results of the process of pulsed flow of grouting mortar in models, imitating annular annular space and fractured, porous and cavernous layers of rocks, determine the maximum power (length) l inter borehole shaft, which can be plugged (insulated) with sufficient reliability, ensuring the penetration of grouting mortar into defects (cracks, pores and caverns) of rocks to a predetermined depth when pulsing grouting mortar without lifting the grouting device, as well as the required duration t of pulsed injection cement slurry in the indicated interval with a capacity of l until the grouting mortar is filled with rock defects (cracks, pores, caverns) in this interval to a predetermined depth from the walls with ox wells providing the required reliability wellbore plugging.
После этого заправляют рабочую полость 6 контейнера 1 (в случае применения контейнерной доставки тампонажного раствора к зоне тампонирования) и опускают тампонажное устройство на колонне бурильных труб в скважину к зоне тампонирования. Спуск прекращают после установки сливных отверстий 3 над нижней границей (подошвой) тампонируемого интервала. При этом расстояние h от пакера до указанной границы выдерживают в пределах, определяемых условием h ≅l. After that, the working
Затем включают буровой насос, нагнетающий промывочную жидкость по колонне бурильных труб в подводящий канал 28 пульсатора и приводят указанную колонну во вращение. Из подводящего канала 28 жидкость поступает под давлением в питающее сопло 31, на выходе которого формируется мощная турбулентная напорная струя, направленная в сторону приемного сопла 35. Одновременно дефлектор 36 получает вращательное движение от буровой колонны через верхний переходник 27 и соединенный с ним патрубок 38. В процессе вращения дефлектора 36 струя периодически попадает через его отверстия 37 в приемное сопло 35. При каждом попадании струи в сопло 35 на его выходе и соответственно в надпоршневой полости 5 формируется импульс давления, а в периоды, когда струя перерезается дефлектором 36 и не попадает в сопло 35, жидкость, попадающая в сопловую полость 31 из сопла 33, сливается из нее через сливные окна 30 в затрубное пространство скважины. В результате подводимый к устройству поток промывочной жидкости постоянного давления трансформируется с помощью пульсатора в пульсирующий поток, частота которого равна частоте вращения буровой колонны, умноженной на число отверстий 37 в дефлекторе 36. Then turn on the mud pump, pumping flushing fluid through the drill pipe string into the
Формируемые в надпоршневой полости 5 гидравлические импульсы передаются через поршень 4 тампонажному раствору, находящемуся в рабочей полости 6. Под действием импульсного давления со стороны тампонажного раствора срезается фиксирующий срезной элемент 22 и пробка 2 перемещается вниз вместе с ползуном 20 и кожухом 19. Поскольку, как указано выше, верхний конец пробки 2 уплотнен относительно патрубка 7 и выполнен на уровне, расположенном не ниже уровня верхнего конца кожуха 19, а нижний конец манжеты 17 расположен не ниже верхнего уровня сливных отверстий 3, кожух 19 при своем движении вниз сходит с манжет 17 до начала открытия верхним концом пробки 2 сливных отверстий 3 (т. е. до начала гидравлического сообщения рабочей полости 6 контейнера с затрубным пространством). Это гарантирует раскрытие манжеты 17 и срабатывание пакера, в том случае, если пробка 2 по каким-либо причинам (например, в случае заклинивания пробки 2 или ползуна 20) не дойдет до своего нижнего положения. После опускания пробки 2 рабочая полость 6 контейнера сообщается через сливные отверстия 3 с затрубным пространством, а манжета 17 приводится в рабочее положение за счет ее упругих сил и перекрывает затрубное пространство выше сливных отверстий 3. В дальнейшем под действием импульсного давления со стороны поршня 4 тампонажный раствор совершает импульсное движение из рабочей полости 6 через сливные отверстия 3 в затрубное пространство ниже пакера, заполняя трещины, поры и каверны горных пород тампонируемого интервала скважины. При этом самоуплотняющаяся манжета 17 (или набор манжет) препятствует продвижению тампонажного раствора по затрубному пространству вверх от сливных отверстий 3. В то же время обратный клапан 24, установленный в подпорном патрубке 23, блокирует перепуск бурового раствора из-под тампонажного устройства по патрубку 23, каналам 13 и 9 и заборным отверстиям 10 в затрубное пространство выше пакера. Указанное блокирование препятствует продвижению тампонажного раствора по затрубному пространству вниз от нижней границы (подошвы) тампонируемого интервала, т. к. буровой раствор в указанном пространстве заперт обратным клапаном. В результате тампонажный раствор совершает импульсное движение только в дефекты (трещины, поры и каверны) горных пород, находящиеся в интервале высотой h, верхняя граница которого находится на уровне манжеты 17, а нижняя - на уровне нижней границы тампонируемого интервала. Таким образом, обратный клапан, установленный в перепускном канале устройства, в функциональном отношении выполняет по существу роль нижнего пакера, герметизирующего низ устройства. Hydraulic impulses generated in the supra-piston cavity 5 are transmitted through the piston 4 to the cement slurry located in the working
Импульсное нагнетание тампонажного раствора осуществляют в течение времени to, задаваемого из условия to ≥t. По истечении времени to с начала импульсного нагнетания тампонажного раствора в интервал h тампонажное устройство плавно приподнимают на высоту, равную h. В процессе подъема устройства давление под тампонажным устройством снижается, в результате чего возникает перепад давления в перепускном канале 13 и во внутренней полости патрубка 23. Под действием указанного перепада давления затвор 24 опускается вниз, открывая отверстие в седле 25, после чего буровой раствор перепускается из зоны затрубного пространства, расположенный над пакером, в скважинное пространство под тампонажным устройством через заборные отверстия 10, каналы 9 и 13, отверстие в седле 25 обратного клапана и патрубок 23. За счет указанного перепуска бурового раствора исключается поршневой эффект при подъеме тампонажного устройства.Pulse injection of cement slurry is carried out for a time t o specified from the condition t o ≥t. After the time t o from the beginning of the pulsed injection of the cement slurry in the interval h, the grouting device is smoothly raised to a height equal to h. During the lifting of the device, the pressure under the grouting device decreases, resulting in a pressure drop in the
По окончании подъема на высоту h устройство останавливают на время to, в течение которого затвор 24 находится в закрытом положении, затем вновь плавно приподнимают на новую ступень высотой h и вновь останавливают на время to. Описанный процесс повторяют до достижения сливными окнами 3 устройства верхней границы (кровли) тампонируемого интервала.At the end of the rise to a height h, the device is stopped for a time t o , during which the
При осуществлении способа с помощью тампонажного устройства, оснащенного контейнером (фиг. 1), возможна ситуация, при которой тампонажный раствор может вытесниться из контейнера 1 раньше, чем манжета 17 пакера поднимется выше кровли тампонируемого осложненного интервала. В результате верхний участок осложненного интервала может оказаться незатампонированным. Данная ситуация может возникнуть даже при небольшой мощности тампонируемого интервала при большой разработке ствола скважины или при наличии в тампонируемом интервале крупных трещин или каверн, на заполнение которых требуется большой объем тампонажного раствора. Отсутствие информации о том, в какой момент в процессе ступенчатого подъема тампонажного устройства оканчивается вытеснение тампонажного раствора из контейнера, исключает возможность контроля за окончанием процесса тампонирования и в конечном итоге снижает надежность последнего, т. к. допускает возможность неполной изоляции верхнего участка осложненного интервала. When implementing the method using a grouting device equipped with a container (Fig. 1), a situation is possible in which the grout may be forced out of the
Для повышения надежности тампонирования скважин с использованием тампонажного устройства, оснащенного контейнером, производят контроль окончания процесса тампонирования, для чего регистрируют момент окончания вытеснения тампонажного раствора из контейнера путем подачи сигнала об окончании рабочего хода поршня 4, который в конце своего рабочего хода натягивает гибкую связь 44 и открывает затвор 41, сообщающий подводящий канал 28 с затрубным пространством через перепускной канал 42 и сопловую полость 31. В результате давление в канале 28 и в буровой колонне падает, что служит информационным сигналом об окончании вытеснения тампонажной смеси из рабочей полости 6 контейнера. Если в момент получения сигнала об окончании рабочего хода поршня 4 манжета 17 пакера находилась ниже кровли тампонируемого интервала, то это означает, что верхний участок осложненного интервала остался незаизолированным. В этом случае выполняют повторный рейс тампонажного устройства, при котором осуществляют тампонирование незаизолированного верхнего участка осложненного интервала. To increase the reliability of plugging wells using a plugging device equipped with a container, the end of the plugging process is monitored, for which the moment of completion of the plugging of the grouting solution from the container is recorded by signaling the end of the piston 4 stroke, which at the end of its stroke stretches the
В случае, когда осложненный интервал имеет большую мощность и для его тампонирования используется тампонажное устройство, оснащенное контейнером (фиг. 1), тампонирование указанного интервала выполняют несколькими рейсами тампонажного устройства. При этом контролируют на какой отметке по глубине заканчивается тампонирование каждого предыдущего рейса, для определения глубины, с которой необходимо начинать тампонирование при каждом последующем рейсе тампонажного устройства. Для осуществления указанного контроля при каждом рейсе регистрируют момент окончания вытеснения тампонажного раствора из контейнера по падению давления на манометре бурового насоса (или другом приборе, подключенном к нагнетательной линии бурового насоса), вызываемому открытием затвора 41 в конце рабочего хода поршня 4, натягивающего гибкую связь 44, перемещающую шток 43 с затвором 41 в нижнее положение. После получения указанного сигнала об окончании вытеснения тампонажного раствора из контейнера ступенчатый подъем тампонажного устройства прекращают и фиксируют глубину залегания кровли затампонированного данным рейсом интервала, соответствующую глубине, на которой находится нижний конец пакера (манжеты 17) при последней остановке тампонажного устройства. Если сигнал об окончании вытеснения тампонажного раствора из контейнера получен не в процессе подъема тампонажного устройства с одной ступени на другую, а при его остановке, то в этом случае фиксируют также продолжительность to последней остановки тампонажного устройства. После этого выполняют последующий рейс тампонажного устройства, при котором спуск последнего прекращают после установки пакера на расстоянии h≅l над кровлей затампонированного предыдущим рейсом интервала, если при выполнении указанного рейса продолжительность последней остановки составила to ≥t или в случае, если сигнал об окончании импульсного вытеснения тампонажного раствора из контейнера был получен не при остановке, а в процессе подъема тампонажного устройства с одной ступени на другую. Если же продолжительность последней остановки составила to < t, то спуск тампонажного устройства прекращают после установки пакера на глубине, на которой он находился при окончании вытеснения тампонажного раствора из контейнера при предыдущем рейсе.In the case when the complicated interval has a large capacity and a plugging device equipped with a container is used for plugging it (Fig. 1), plugging of this interval is performed by several flights of the plugging device. At that, they control at what depth mark the plugging of each previous flight ends to determine the depth with which plugging should be started at each subsequent trip of the grouting device. In order to carry out the said control, the time at which the cement slurry is displaced from the container by the pressure drop on the mud pump pressure gauge (or another device connected to the mud pump discharge line), caused by the opening of the
Величина параметров h и to может быть одинаковой для всех ступеней подъема тампонажного устройства в тех случаях, когда дефекты горных пород (трещины, поры и каверны) рассредоточены равномерно по высоте тампонируемого интервала L, а также в случае, когда характер распределения дефектов не установлен. Если же при исследовании подлежащей тампонированию осложненной зоны скважины будет установлено, что указанные дефекты распределены по высоте интервала L неравномерно, данный интервал можно разделить на участки h1, h2, . . . , hn в соответствии с выражением
L = h1 + h2 + . . . + hn, где n - количество участков, равное числу остановок тампонажного устройства, включая начальную остановку.The value of the parameters h and t o may be the same for all stages of the rise of the grouting device in cases where rock defects (cracks, pores, and caverns) are dispersed uniformly over the height of the plugged interval L, as well as when the nature of the distribution of defects has not been established. If, when examining the complicated zone of the well to be plugged, it is established that the indicated defects are unevenly distributed over the height of the interval L, this interval can be divided into sections h 1 , h 2 ,. . . , h n in accordance with the expression
L = h 1 + h 2 +. . . + h n , where n is the number of sections equal to the number of stops of the cementing device, including the initial stop.
При этом участки h1, h2, . . . , hn могут отличаться по длине, а также по видам дефектов и их параметрам. Соответственно будет различной продолжительность остановок t01, t02, . . . t0nтампонажного устройства при тампонировании данных участков. Возможны также случаи, когда в тампонируемом интервале содержатся участки, не имеющие дефектов горных пород. В таких случаях указанные участки проходят без остановок тампонажного устройства.The sections h 1 , h 2 ,. . . , h n may vary in length, as well as in the types of defects and their parameters. Accordingly, the duration of stops t 01 , t 02,. . . t 0n cementing device when plugging these areas. There are also cases when in the plugged interval contains areas that do not have rock defects. In such cases, these areas pass without stopping the grouting device.
Во время подъема тампонажного устройства между его остановками тампонажный раствор под действием импульсного давления заполняет затрубное пространство в интервале высотой h. Вместе с тем часть тампонажного раствора может при определенных условиях опускаться вниз по затрубному пространству между подпорным патрубком 23 и стенками скважины в сторону зоны пониженного давления, образующейся под патрубком 23 при подъеме устройства, в результате чего могут возникнуть непроизводительные потери тампонажного раствора. К указанным условиям, сопутствующим непроизводительным затратам тампонажного раствора, следует отнести большую разработку ствола скважины в зоне тампонирования, обуславливающую большой зазор между патрубком 23, наружный диаметр которого равен диаметру контейнера 1, и стволом скважины. Кроме того, к указанным условиям можно отнести также высокую текучесть используемого (например, полимерного) тампонажного раствора, большое по продолжительности время подъема устройства между его остановками, обусловленное большой высотой h и малой скоростью подъема, а также наличием в тампонируемом интервале свободных от дефектов участков, которые проходят в процессе тампонирования без остановки тампонажного устройства. During the lifting of the grouting device between its stops, the grouting mortar under the influence of pulsed pressure fills the annulus in the interval of height h. At the same time, part of the grouting mortar may, under certain conditions, fall down the annulus between the retaining
При наличии указанных условий в целях снижения расхода тампонажных материалов за счет исключения непроизводительных затрат тампонажного раствора на время подъема тампонажного устройства между его остановками прекращают нагнетание тампонажного раствора. При тампонировании устройством с контейнером, показанным на фиг. 1, для этого выключают буровой насос и вращение буровой колонны, а при тампонировании устройством с генератором гидравлических импульсов, расположенным на поверхности, временно отключают указанный генератор. В случае же доставки тампонажного раствора к зоне тампонирования путем его нагнетания по колонне бурильных труб отключают на время подъема устройства насос, нагнетающий тампонажный раствор. If these conditions are present, in order to reduce the consumption of grouting materials by eliminating overhead costs of grouting mortar during the lifting of the grouting device between its stops, the grouting pumping is stopped. When plugging the device with the container shown in FIG. 1, to do this, turn off the mud pump and the rotation of the drill string, and when plugging a device with a hydraulic pulse generator located on the surface, temporarily turn off the specified generator. In the case of the delivery of grouting mortar to the plugging zone by pumping it through the drill pipe string, the grouting pump is turned off while the device is being lifted.
При отсутствии указанных выше условий, обуславливающих непроизводительные затраты тампонажного раствора, прекращать нагнетание тампонажного раствора в периоды подъема тампонажного устройства между его остановками нецелесообразно, т. к. указанное прекращение нагнетания сопровождается усложнением технологического процесса тампонирования за счет выполнения дополнительных операций по прекращению нагнетания тампонажного раствора в начале подъема тампонажного устройства на каждой ступени тампонирования и возобновлению указанного нагнетания по окончании подъема. В данном случае для снижения перетока тампонажного раствора вниз от сливных отверстий 3 по затрубному пространству в периоды подъема тампонажного устройства при его ступенчатом движении по стволу скважины достаточно гидравлического сопротивления (подпора) кольцевого зазора между стволом скважины и подпорным патрубком 23. Величина указанного сопротивления возрастает с увеличением длины патрубка 23. Кроме того, полезное гидравлическое сопротивление в зазоре между патрубком 23 и стволом скважины может быть увеличено также с помощью выполненных на наружной поверхности указанного патрубка кольцевых проточек 26, создающих эффект лабиринтного уплотнения. In the absence of the above conditions, causing overhead costs of grouting mortar, it is not advisable to stop the grouting grouting during periods of lifting the grouting device between its stops, since the indicated termination of grouting is accompanied by a complication of the tamponing process due to additional operations to stop grouting grouting at the beginning lifting the cementing device at each stage of plugging and the resumption of the specified n oppression at the end of the ascent. In this case, to reduce the flow of grouting mortar down from the drain holes 3 through the annulus during periods of rise of the grouting device during its stepwise movement along the wellbore, sufficient hydraulic resistance (back up) of the annular gap between the wellbore and retaining
П р и м е р 1. В процессе бурения геологоразведочной скважины на угольном месторождении при глубине забоя 538 м открывается полное поглощение промывочной жидкости. По данным расходометрии скважины зона поглощения расположена в интервале 466-472 м и соответственно имеет мощность 6 м. Керновый материал, поднятый из зоны поглощения, включает песчаник с равномерно распределенными по всей длине керна трещинами с раскрытием порядка 2-3 мм. По данным кавернометрии ствол скважины в зоне поглощающего пласта составляет 94-95 мм при диаметре бурения 93 мм, т. е. скважина в зоне тампонирования практически не разработана. Указанные условия позволяют вести тампонирование осложненного интервала без прекращения нагнетания тампонажного раствора во время подъема тампонажного устройства между его остановками. PRI me
На основе опытных и теоретических данных задают с учетом скважинных условий величину мощности l интервала скважины, который может быть заизолирован с достаточной надежностью без подъема тампонажного устройства (т. е. мощность интервала, который может быть надежно заизолирован за одну остановку тампонажного устройства), l = 2,5 м, а также требуемую продолжительность t импульсного нагнетания тампонажного раствора в указанный интервал, t = 85 с. Based on the experimental and theoretical data, taking into account the borehole conditions, the power l of the interval of the well can be insulated, which can be insulated with sufficient reliability without lifting the grouting device (i.e., the power of the interval that can be reliably insulated for one stop of the grouting device), l = 2.5 m, as well as the required duration t of pulsed injection of cement slurry in the specified interval, t = 85 s.
В соответствии с величиной l = 2,5 м тампонируемый интервал мощностью 6 м разбивают на 3 ступени с высотой подъема тампонажного устройства на каждой ступени h = 2 м, что соответствует условию h≅l, и в соответствии с условием to≥t задают продолжительность остановок to = 90 с.In accordance with the value l = 2.5 m, the plug-in interval with a thickness of 6 m is divided into 3 steps with the lifting height of the grouting device at each step h = 2 m, which corresponds to the condition h≅l, and in accordance with the condition t o ≥t set the duration stops t o = 90 s.
Для тампонирования используют тампонажное устройство без контейнера с закачкой тампонажного раствора по колонне бурильных труб и преобразованием статического давления раствора в импульсное с помощью генератора гидравлических импульсов (пульсатора), установленного над тампонажным устройством. Тампонажное устройство спускают в скважину до установки нижнего конца манжеты 17 пакера на глубине 470 м и соответственно на расстоянии h1 = 2 м выше подошвы тампонируемого интервала (соответствует первой остановке тампонажного устройства).For plugging, a cementing device without a container is used with cementing fluid injected through the drill pipe string and converting the static pressure of the solution into pulsed using a hydraulic pulse generator (pulsator) installed above the cementing device. The grouting device is lowered into the well until the lower end of the
Включают буровой насос и вращатель бурового станка и с помощью гидравлического генератора формируют в надпоршневой полости 5 импульсы давления, что приводит к срезанию элемента 22, опусканию пробки 2 вместе с кожухом 19 и раскрытию манжеты 17, перекрывающей кольцевой зазор в затрубном пространстве выше сливных отверстий 3. В дальнейшем под действием импульсного давления тампонажный раствор поступает через сливные отверстия 3 в затрубное пространство ниже пакера, заполняя трещины, поры и каверны горных пород в интервале h1 = 2 м. При этом движение тампонажного раствора вверх по затрубному пространству выше интервала h1 блокируется манжетой 17 пакера, а его движение вниз по затрубному пространству ниже интервала h1 исключается обратным клапаном 24, находящимся в закрытом положении и блокирующим перепуск бурового раствора из-под тампонажного устройства в затрубное пространство выше пакера.The mud pump and the rotator of the drilling rig are turned on and, using a hydraulic generator, pressure pulses are generated in the supra-piston cavity 5, which leads to cutting of the
По истечении времени t01= 90с с начала импульсного нагнетания тампонажного раствора тампонажное устройство плавно приподнимают на высоту, равную h2 = 2 м, без выключения бурового насоса и вращателя бурового станка. В процессе подъема обратный клапан 24 открывается вследствие воздействия перепада давления в полостях канала 13 и патрубка 23 и перепускает буровой раствор из надпакерной зоны затрубного пространства под тампонажное устройство, благодаря чему исключается поршневой эффект при подъеме тампонажного устройства.After the time t 01 = 90 s from the beginning of the pulsed injection of the cement slurry, the grouting device is smoothly raised to a height equal to h 2 = 2 m, without turning off the mud pump and the rotator of the drilling rig. During the lifting process, the
По окончании подъема на высоту h2 устройство останавливают на время t02 = 90с (вторая остановка /ступень тампонирования/), затем поднимают на последнюю третью ступень высотой h3 = 2 м и вновь останавливаются на время t03 = 90c, после чего устройство плавно приподнимают над зоной тампонирования и поднимают из скважины.At the end of the climb to a height of h 2, the device is stopped for a time t 02 = 90 s (second stop / plugging step /), then it is lifted to the last third step with a height of h 3 = 2 m and again stopped for a time t 03 = 90 s, after which the device smoothly lift above the plugging zone and lift from the well.
П р и м е р 2. Подлежащая тампонированию зона осложнения имеет мощность 4 м. Диаметр скважины в зоне осложнения составляет 126 мм при диаметре 93 мм, что свидетельствует о сильной разработке ствола скважины в процессе бурения. PRI me R 2. The zone of complication to be plugged has a thickness of 4 m. The diameter of the well in the complication zone is 126 mm with a diameter of 93 mm, which indicates a strong development of the wellbore during drilling.
С учетом скважинных условий, а также опытных и теоретических данных задают l = = 1,8 м и t = 55 с, а тампонируемый интервал разбивают на три ступени, задавая высоту первых двух ступеней h1 = h2 = 1,4 м и высоту последней ступени h3 = 1,2 м, а продолжительность остановок на каждой ступени to = 60 с.Given the borehole conditions, as well as experimental and theoretical data, l = 1.8 m and t = 55 s are set, and the plugged interval is divided into three steps, setting the height of the first two steps h 1 = h 2 = 1.4 m and the height the last stage h 3 = 1.2 m, and the duration of stops at each stage t o = 60 s.
Для тампонирования используют тампонажное устройство, оснащенное контейнером (фиг. 1). Спуск тампонажного устройства с заправленным контейнером прекращают после установки манжеты 17 на расстоянии h1 = 1,4 м выше подошвы тампонируемого интервала. После окончания спуска включают буровой насос и вра- щатель бурового станка, после чего пульсатор тампонажного устройства начинает формировать гидравлические импульсы давления в надпоршневой полости 4. Под действием гидравлических импульсов производят импульсное нагнетание тампонажного раствора из контейнера через сливные окна 3 в скважину в течение времени to = 60 с. Затем выключают пульсатор и поднимают тампонажное устройство на высоту h2 = 1,4 м без нагнетания тампонажного раствора в целях исключения его неоправданного расхода на заполнение ствола скважины, имеющего большую разработку. Вновь включают пульсатор на время to = 60 с. Затем приподнимают тампонажное устройство на последнюю ступень высотой h3 = 1,2 м при выключенном пульсаторе и вновь включают последний. По истечении 15 с с начала включения генератора на манометре бурового насоса, питающего пульсатор, падает давление, что свидетельствует об окончании рабочего хода поршня 4 и соответственно об окончании вытеснения тампонажного раствора из контейнера. Продолжительность остановки to в данном случае оказалась значительно короче требуемого значения to = 60 с, что указывает на недостаточно высокую надежность изоляции верхнего участка тампонируемого интервала. В связи с этим выполняют повторный рейс тампонажного устройства для изоляции верхнего участка осложненного интервала.For plugging use a grouting device equipped with a container (Fig. 1). The lowering of the grouting device with the filled container is stopped after the
П р и м е р 3. Мощность осложненного интервала составляет 9 м при слабой разработке ствола скважины в зоне указанного интервала. Задают l = 2 м и t = 65 с, а тампонируемый интервал разбивают на пять ступеней с высотой каждой ступени h = 1,8 м и продолжительностью остановок to = 70 c.PRI me
Для тампонирования используют тампонажное устройство, оснащенное контейнером (фиг. 1). Тампонажное устройство спускают до установки манжеты 17 на расстоянии h = 1,8 м выше подошвы тампонируемого интервала. Затем включают пульсатор и по истечении времени to = 70 c приподнимают на вторую ступень высотой h = 1,8 м без остановки импульсного нагнетания тампонажного раствора. Таким же образом выполняют тампонирование на второй и третьей ступенях. В процессе подъема тампонажного устройства с третьей на четвертую ступень при включенном пульсаторе получают сигнал об окончании вытеснения тампонажного раствора из контейнера. Затем выполняют второй рейс тампонажного устройства, при котором спуск последнего прекращают после установки манжеты 17 на расстоянии h = 1,8 м над кровлей затампонированного предыдущим рейсом интервала (т. е. на 1,8 м выше положения манжеты 17, занимаемого ею на третьей ступени предыдущего рейса тампонажного устройства). После этого выполняют в описанном порядке ступенчатое импульсное тампонирование оставшейся части осложненного интервала с подъемом тампонажного устройства на четвертую и пятую ступени.For plugging use a grouting device equipped with a container (Fig. 1). The grouting device is lowered to install the
Предлагаемый способ тампонирования скважин, предусматривающий ступенчатый подъем тампонажного устройства в процессе тампонирования с герметизацией затрубного пространства между сливными 3 и заборными 10 отверстиями и остановками тампонажного устройства, во время которых разобщают скважинное пространство под тампонажным устройством с затрубным пространством скважины путем перекрытия перепускного канала, обеспечивает герметизацию затрубного пространства сверху и снизу от сливных отверстий 3 в процессе импульсного нагнетания тампонажного раствора во время остановок тампонажного устройства. При этом герметизация затрубного пространства выше сливных отверстий 3 с помощью пакера с самоуплотняющейся манжетой 17 исключает проникание тампонажного раствора в заборные отверстия 10 и перепускной канал 9. В соответствии с этим исключается свойственная прототипу возможность закупорки канала 9 тампонажным раствором и связанного с ней поршневого эффекта, вызывающего при использовании способа по прототипу целый ряд негативных последствий (см. раздел, касающийся критики прототипа), снижающих надежность тампонирования скважин и повышающих степень аварийности работ по тампонированию, а также непроизводительные затраты тампонажного раствора. Вместе с тем за счет герметизации затрубного пространства заборными 10 и сливными 3 отверстиями обеспечивается возможность уменьшения расстояния между указанными отверстиями, благодаря чему снижается осевой габарит и вес нижней части устройства, упрощается сборка и разборка последней и уменьшается длина и соответственно гидравлическое сопротивление внутреннего патрубка 7, что способствует уменьшению потерь энергии гидравлических рабочих импульсов, проходящих по патрубку 7, и увеличению амплитуды импульсов давления в тампонируемой зоне скважины, в результате чего увеличивается глубина проникания тампонажного раствора в дефекты горных пород. The proposed method of plugging wells, involving the stepwise rise of the grouting device during plugging with sealing the annulus between the
В свою очередь герметизация затрубного пространства ниже сливных отверстий 3 посредством обратного клапана и частично подпорным патрубком 23 исключает возможность продвижения тампонажного раствора в указанной зоне затрубного пространства во время остановок тампонажного устройства. Таким образом, при импульсном нагнетании тампонажного раствора во время остановок тампонажного устройства возможность продвижения раствора по затрубному пространству блокируется как вверх, так и вниз от сливных отверстий 3. В результате тампонажный раствор может продвигаться только в направлении тампонируемых трещин, пор и каверн, имеющихся на стволе скважины, что снижает непроизводительные затраты тампонажных материалов. Вместе с тем отмеченная двухсторонняя герметизация затрубного пространства сопровождается ростом рабочей амплитуды импульсов давления в тампонажном растворе, находящемся в загерметизированном затрубном пространстве в зоне сливных отверстий 3, благодаря чему увеличивается глубина проникания тампонажного раствора в дефекты горных пород. In turn, the sealing of the annulus below the drain holes 3 by means of a check valve and partially retaining
Регистрация момента окончания вытеснения тампонажного раствора из контейнера с фиксацией в указанный момент положения пакера в скважине и продолжительности остановки тампонажного устройства позволяет проводить тампонирование по предлагаемому способу с обеспечением полной (без пропусков) изоляции всего осложненного интервала. Registration of the moment of completion of the displacement of the cement slurry from the container with the fixation of the position of the packer in the well at the indicated time and the duration of the stop of the grouting device allows plugging according to the proposed method to ensure complete (without gaps) isolation of the entire complicated interval.
Исключение забивания перепускного канала устройства тампонажным раствором и связанного с ним поршневого эффекта, а также увеличение глубины проникания тампонажного раствора в дефекты горных пород и исключение неполной изоляции осложненного интервала повышает надежность тампонирования осложненных зон скважин и благодаря этому снижает материальные и трудовые затраты на дублирование тампонажных работ. В свою очередь снижение материальных и трудовых затрат обеспечивает снижение стоимости тампонирования скважин, за счет чего может быть получен существенный экономический эффект в условиях широкого внедрения изобретения. (56) Авторское свидетельство СССР N 1816844, по заявке кл. E 21 B 33/132, 1989. The elimination of plugging of the bypass channel of the device with grouting mortar and the associated piston effect, as well as an increase in the depth of penetration of grouting mortar into rock defects and the exclusion of incomplete isolation of the complicated interval increases the reliability of plugging of complicated zones of wells and thereby reduces material and labor costs for duplication of cementing operations. In turn, the reduction of material and labor costs provides a reduction in the cost of well plugging, due to which a significant economic effect can be obtained in the context of the widespread introduction of the invention. (56) Copyright certificate of the USSR N 1816844, at the request of cl. E 21
Авторское свидетельство СССР N 1740626, кл. E 21 B 33/132, 1990. USSR copyright certificate N 1740626, cl. E 21
Claims (4)
h ≅ l; t0 ≥ t,
где l - максимальная мощность (протяженность) интервала скважины, который может быть протампонирован (заизолирован) с достаточной надежностью (с обеспечением проникания тампонажного раствора в дефекты горных пород на заданную глубину) при импульсном нагнетании тампонажного раствора без подъема тампонажного устройства;
t - продолжительность импульсного нагнетания тампонажного раствора в интервал мощностью l до заполнения тампонажным раствором дефектов горных пород (трещин, пор и каверн) в указанном интервале на заданную глубину от стенок ствола скважины, обеспечивающую надежность тампонирования скважины.1. WELL TAMPONING METHOD, including lowering a well of a cementing device with drain holes and a longitudinal bypass channel with sampling openings before installing drain holes opposite the lower boundary of the plugged interval and subsequent lifting of the cementing device with simultaneous pulse injection of the cement slurry into the well through the drainage holes of the cement plug bypassing the drilling fluid from the annulus of the borehole located above the drain holes into the borehole the space under the grouting device through the bypass channel of the latter, characterized in that, in order to increase the reliability of the plugging of wells by increasing the depth of penetration of the grouting mortar into rock cracks and to exclude the possibility of clogging the bypass grouting solution, the annulus between the drain and intake openings is sealed with a packer and the rise of the cementing device is carried out stepwise, alternating it with stops during which the borehole space is disconnected in under the cementing device with the annular space of the well by blocking the bypass channel, and in the process of stepwise lifting of the cementing device, the height h of its rise at each stage and the duration t 0 of each stop are set from the conditions
h ≅ l; t 0 ≥ t,
where l is the maximum power (length) of the interval of the well, which can be plugged (insulated) with sufficient reliability (with ensuring penetration of cement slurry into rock defects to a predetermined depth) during pulsed injection of grouting mortar without lifting the grouting device;
t is the duration of the pulsed injection of grouting mortar into an interval of power l until grouting of rock defects (cracks, pores, and caverns) in the indicated interval to a predetermined depth from the walls of the wellbore, ensuring the reliability of well plugging, is filled.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4919448 RU2009311C1 (en) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | Method for plugging-up wells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4919448 RU2009311C1 (en) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | Method for plugging-up wells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009311C1 true RU2009311C1 (en) | 1994-03-15 |
Family
ID=21565185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4919448 RU2009311C1 (en) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | Method for plugging-up wells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2009311C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107191188A (en) * | 2017-07-25 | 2017-09-22 | 马钢(集团)控股有限公司 | The bad water-bearing layer positioning targeting slip casting Mine Shaft Lining of rock section, constructing device and method |
| CN107246267A (en) * | 2017-07-25 | 2017-10-13 | 马钢(集团)控股有限公司 | Mine Shaft Lining, constructing device and method in a kind of poor strata |
| CN108625819A (en) * | 2018-05-22 | 2018-10-09 | 河南理工大学 | A kind of fixed sealing of hole of gas pumping and leak stopping integrated apparatus |
| CN111520102A (en) * | 2020-04-16 | 2020-08-11 | 湘潭大学 | Downward drilling gas pressure measuring and plugging system and using method thereof |
| CN112855098A (en) * | 2021-02-19 | 2021-05-28 | 大庆市天德忠石油科技有限公司 | Water plugging pipe column |
-
1991
- 1991-03-14 RU SU4919448 patent/RU2009311C1/en active
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107191188A (en) * | 2017-07-25 | 2017-09-22 | 马钢(集团)控股有限公司 | The bad water-bearing layer positioning targeting slip casting Mine Shaft Lining of rock section, constructing device and method |
| CN107246267A (en) * | 2017-07-25 | 2017-10-13 | 马钢(集团)控股有限公司 | Mine Shaft Lining, constructing device and method in a kind of poor strata |
| CN107191188B (en) * | 2017-07-25 | 2023-06-06 | 马钢(集团)控股有限公司 | Bedrock section bad aquifer positioning and targeting grouting vertical shaft wall structure, construction device and construction method |
| CN107246267B (en) * | 2017-07-25 | 2023-07-04 | 马钢(集团)控股有限公司 | Vertical shaft wall structure in bad stratum, construction device and construction method |
| CN108625819A (en) * | 2018-05-22 | 2018-10-09 | 河南理工大学 | A kind of fixed sealing of hole of gas pumping and leak stopping integrated apparatus |
| CN108625819B (en) * | 2018-05-22 | 2023-10-13 | 河南理工大学 | A fixed hole sealing and leak plugging integrated device for gas drainage |
| CN111520102A (en) * | 2020-04-16 | 2020-08-11 | 湘潭大学 | Downward drilling gas pressure measuring and plugging system and using method thereof |
| CN112855098A (en) * | 2021-02-19 | 2021-05-28 | 大庆市天德忠石油科技有限公司 | Water plugging pipe column |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5890538A (en) | Reverse circulation float equipment tool and process | |
| RU2328590C1 (en) | Separate maintenance process for injection or production well and implementation variants | |
| US4531583A (en) | Cement placement methods | |
| DK178829B1 (en) | A completion assembly and a method for stimulating, segmenting and controlling ERD wells | |
| US5329998A (en) | One trip TCP/GP system with fluid containment means | |
| BRPI0806338B1 (en) | BACKGROUND COMPLETE SET, AND, BACKGROUND COMPLETE METHOD IN AN UNDERGROUND FORMATION | |
| CN102900406A (en) | Pressure-pulse oil well production-increasing device and application method thereof | |
| RU2009311C1 (en) | Method for plugging-up wells | |
| RU2736742C1 (en) | Method of isolating an absorption zone in a constructed well and a device for carrying out insulation | |
| CN208830969U (en) | Oil extraction and water injection string | |
| NO333069B1 (en) | Method of cementing a borehole | |
| CN106223898B (en) | Two horizontal well cementing and completion integrated pipe column devices that open | |
| RU2086752C1 (en) | Method for back-cementation of casing string in well | |
| RU2081296C1 (en) | Method and device for strengthening bottom-hole zone of gas wells | |
| RU2312972C2 (en) | Method and device for fluid-containing reservoir isolation | |
| RU2740505C1 (en) | Acid treatment method of open horizontal shaft of wells | |
| RU2626108C2 (en) | Method of well casing by tail pipe with bottomhole screen | |
| RU2021477C1 (en) | Method for well construction | |
| RU2736078C1 (en) | Method of selective treatment of productive formation, device for its implementation and hydraulic fracturing unit | |
| RU2185497C1 (en) | Method of hydraulic jet perforation of wells and device for its embodiment | |
| RU2256773C1 (en) | Device for determining water influx intervals and water influx isolation in slanted and horizontal wells | |
| RU2049908C1 (en) | Method for placing cement bridging plugs in wells and device for its realization | |
| CN202882866U (en) | Pressure pulse oil well production increase device | |
| RU2067158C1 (en) | Method for reverse cementing of casing in well | |
| RU2737805C1 (en) | Production method of oil with high gas factor |