RU2018631C1

RU2018631C1 - Plug for isolation of lost-circulation zone in well drilling

Info

Publication number: RU2018631C1
Authority: RU
Inventors: В.Г. Жжонов; И.С. Катеев; Я.В. Вакула
Original assignee: Производственное объединение "Татнефть" им.В.Д.Шашина
Priority date: 1991-12-06
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: plug includes band-thread filler and has drilled out weight for its arrangement in wellbore in working position. Band-thread filler is made in form of bundle to provide for its straightening in flow of grouting mortar. One end of bundle is rigidly tied with drilled out weight. EFFECT: higher reliability of isolation due to restriction of grouting mortal spreading, and cut down material expenditures. 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и применяется при изоляции зон поглощения при бурении нефтяных и газовых скважин. The invention relates to the oil and gas industry and is used to isolate the absorption zones when drilling oil and gas wells.

В практике борьбы с поглощениями промывочной жидкости применяют различные наполнители: опилки, улюк, кордное волокно, резиновую крошку и др. [1] . In the practice of controlling the absorption of flushing fluid, various fillers are used: sawdust, uluk, cord fiber, rubber crumb, etc. [1].

Указанные наполнители дешевы по стоимости и широко используются для изоляции зон поглощения путем добавления их в вязко-пластичные буровые и тампонирующие растворы. These fillers are cheap in cost and are widely used to isolate absorption zones by adding them to visco-plastic drilling and plugging solutions.

Недостатком является то, что эти наполнители и дисперсные частицы раствора, обладая всеми степенями свободы, неуправляемо проникают вглубь пор и трещин проницаемого пласта до естественного препятствия, а в зонах интенсивного поглощения - на глубину, где вертикальная составляющая сила потока уравновешивается с вертикальной гравитационной силой, действующей на указанные частицы. Поэтому поглощающие каналы проницаемого пласта закупориваются в значительном удалении от ствола скважины после намыва больших объемов наполнителя или только частично закупориваются из-за невозможности создания в приствольном участке скважины каркаса, который препятствовал бы уходу бурового или тампонажного раствора вглубь пласта. The disadvantage is that these fillers and dispersed particles of the solution, possessing all degrees of freedom, uncontrollably penetrate deep into the pores and cracks of the permeable formation to a natural obstacle, and in areas of intense absorption, to a depth where the vertical component of the flow force is balanced with the vertical gravitational force acting to these particles. Therefore, the absorbing channels of the permeable formation are clogged at a considerable distance from the wellbore after washing up large volumes of filler or are only partially clogged due to the impossibility of creating a frame in the near-stem section of the well that would prevent the drilling or grouting mortar deep into the formation.

Известно также устройство-наполнитель для бурового раствора, включающее пластическую оболочку, предварительно напряженную винтовую цилиндрическую и плоскую спиральную пружины, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях и покрытые легкоплавким веществом, например парафином (см. а.с. N 717284, опубл. БИ, N 7, кл. Е 21 В 33/138, 1980). A filler device for a drilling fluid is also known, including a plastic sheath, prestressed helical cylindrical and flat coil springs located in mutually perpendicular planes and coated with a fusible substance, such as paraffin (see A.S. N 717284, publ. BI, N 7 , CL E 21 B 33/138, 1980).

Недостатком этого устройства является ограниченность его применения, а также неуправляемость движения в зоне поглощения. Объясняется это тем, что в обычных (холодных) скважинах температура на забое составляет всего лишь 30-35^оС, что недостаточно для расплавления оболочки наполнителя. Таким образом, это устройство может быть использовано только в горячих скважинах.The disadvantage of this device is its limited use, as well as uncontrollability of movement in the absorption zone. The reason is that in conventional (coldest) temperature at the bottom wells is only 30-35 ^{° C,} which is insufficient to melt the filler casing. Thus, this device can only be used in hot wells.

Известно также устройство для ограничения растекания тампонажной смеси - УОТС [2], содержащее промежуточный переводник, соединенный с помощью резьбы с корпусом, внутри которого помещается центральная труба с навернутой в верхней части втулкой, а в нижней - установлен перфорированный патрубок, к которым с помощью хомутов крепится эластичный тканевязаный рукав (ЭТВР), выполняющий роль ограничителя растекания тампонажной смеси. There is also known a device for limiting the spreading of grouting mixture - FBM [2], containing an intermediate sub connected by a thread to the body, inside which a central pipe with a sleeve screwed up in the upper part is placed, and a perforated pipe is installed in the lower part, to which with clamps an elastic fabric-knitted sleeve (ETVR) is fastened, which acts as a limiter for spreading the grouting mixture.

Указанное техническое решение по своей сущности наиболее близко к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа. Его недостатком является то, что эластичный тканевый рукав, заполненный тампонажной смесью, имеет ограниченный диаметр (до 1000 мм) и создаваемый им каркас - цементный камень находится только в околоскважинном участке ствола, а более узкие каналы и трещины, находящиеся в пласте, остаются не изолированными, вследствие чего низка его эффективность при изоляции зон поглощения, требуются большие материальные затраты и проведение повторных изоляционных работ. The specified technical solution in essence is closest to the proposed one and can be taken as a prototype. Its disadvantage is that the elastic fabric sleeve filled with grouting mixture has a limited diameter (up to 1000 mm) and the frame created by it - the cement stone is located only in the near-wellbore section of the trunk, and the narrower channels and cracks in the formation remain uninsulated as a result of which its effectiveness is low when isolating absorption zones, high material costs and repeated insulating work are required.

Кроме того, к качеству тканевой оболочки, ее прочности и возможности деформироваться в широких пределах без разрушения предъявляются довольно жесткие требования. Оболочки дорогостоящие и дефицитны. In addition, rather stringent requirements are imposed on the quality of the fabric sheath, its strength and the ability to deform over a wide range without destruction. Shells are expensive and scarce.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляции зоны поглощения и сокращение материальных затрат за счет ограничения растекания тампонажного раствора далеко вглубь пласта. The aim of the invention is to increase the efficiency of isolation of the absorption zone and reduce material costs by limiting the spreading of cement slurry deep into the formation.

Цель достигается описываемым тампоном, содержащим ленточно-нитевидный материал. The goal is achieved by the described swab containing a ribbon-like material.

Новым является то, что тампон для изоляции зоны поглощения выполнен в виде пучка и снабжен разбуриваемым грузом, жестко закрепленным к одному из его концов. What is new is that the tampon for isolating the absorption zone is made in the form of a beam and is equipped with a drillable load rigidly fixed to one of its ends.

Указанные отличительные признаки соответствуют критерию "Существенные отличия", поскольку не являются идентичными и эквивалентными в сравнении со сходными признаками известных устройств аналогичного назначения и позволяют получить новый положительный эффект, несвойственный известным устройствам. These distinguishing features meet the criterion of "Significant differences", because they are not identical and equivalent in comparison with similar features of known devices of similar purpose and allow you to get a new positive effect, unusual for known devices.

Ленточно-нитевидный материал, который по плотности легче воды, под воздействием потока тампонажного раствора увлекается в поглощающий пласт на ограниченную длину - на длину пучка. Ленты и нити пучков, сплетаясь между собой, создают вблизи ствола каркас, препятствующий уходу раствора далеко вглубь проницаемого пласта, способствуя более эффективному его закупориванию, что является одним из необходимых условий повышения эффективности изоляции зоны поглощения, при этом сокращаются материальные затраты на проведение этих работ. Tape-filamentary material, which is lighter than water in density, is entrained by the flow of cement slurry into the absorbing layer for a limited length - the length of the beam. The tapes and strands of the beams, interwoven with each other, create a framework near the trunk that prevents the solution from going deep into the permeable layer, contributing to its more efficient clogging, which is one of the necessary conditions for increasing the efficiency of isolation of the absorption zone, while reducing material costs for these works.

На фиг. 1 показан тампон из ленточно-нитевидного пучка, снабженного разбуриваемым грузом; на фиг. 2 - схема осуществления процесса изоляции зоны поглощения с использованием тампона. In FIG. 1 shows a swab of a ribbon-filament bundle provided with a drillable load; in FIG. 2 is a diagram of a process for isolating an absorption zone using a tampon.

Предлагаемый тампон включает пучок 1 ленточно-нитевидного материала (например, трени отработанного пенькового каната, ленточных отходов полимерных, тканых или нетканых материалов) и разбуриваемый груз 2, представляющий собой пакет с затвердевшим вяжущим материалом. The proposed tampon includes a bundle 1 of ribbon-like material (for example, friction of spent hemp rope, tape waste of polymer, woven or non-woven materials) and drillable cargo 2, which is a package with hardened cementitious material.

Тампон изготавливают следующим образом. A tampon is made as follows.

Ленточно-нитевидный материал собирают в пучки различной длины, один конец которого закрепляют в полиэтиленовый или бумажный пакет с помощью твердеющего вяжущего (например, цементного раствора). Ribbon-like material is collected in bundles of various lengths, one end of which is fixed in a plastic or paper bag using a hardening binder (for example, cement mortar).

Работы по изоляции зоны поглощения с предлагаемым тампоном осуществляют в следующей последовательности. Work on the isolation of the absorption zone with the proposed swab is carried out in the following sequence.

После определения глубины залегания поглощающего пласта 3, его приемистости, диаметра ствола и установки пробки 4 ниже зоны поглощения на устье скважины устанавливают разбуриваемый груз. Пучки ленточно-нитевидного материала предварительно наматывают на ось 5, предназначенную для подвески груза перед сбросом его в скважину. При сбросе груза в скважину пучки ленточно-нитевидного материала разматываются под тяжестью веса груза 2 и потоком тампонажного раствора, закачиваемого насосным агрегатом (не изображен), увлекаются в поглощающий пласт на ограниченную глубину - на длину пучка. Пучки каждого последующего тампона укладываются в номинальном стволе скважины выше предыдущего не более чем на его длину, поскольку этому препятствует груз 2, который задерживается у ствола скважины. Благодаря такой конструкции тампона ленточно-нитевидный материал-наполнитель обладает ограниченной степенью свободы движения и создает вблизи ствола скважины каркас, который служит препятствием для ухода тампонажного раствора далеко вглубь пласта, что способствуют более эффективному закупориванию каналов и трещин проницаемого пласта. Ограничение растекания раствора является одним из необходимых условий повышения эффективности изоляции зоны поглощения при намыве инертного наполнителя и цементировании с использованием гидродинамического пакера. After determining the depth of the absorbing layer 3, its throttle response, bore diameter and installing plug 4 below the absorption zone, a drillable load is installed at the wellhead. The bundles of ribbon-filamentary material are pre-wound on the axis 5, designed to suspend the cargo before dumping it into the well. When the load is dumped into the well, bundles of tape-like material are unwound under the weight of the load 2 and the flow of grouting fluid pumped by the pump unit (not shown), are carried away into the absorption layer to a limited depth - to the length of the beam. The bundles of each subsequent swab are placed in the nominal wellbore above the previous one by no more than its length, as this is prevented by the load 2, which is delayed by the wellbore. Due to this design of the tampon, the filament-like filler material has a limited degree of freedom of movement and creates a framework near the wellbore, which serves as an obstacle for the grouting solution to go deep into the formation, which contributes to a more efficient plugging of channels and fractures of the permeable formation. Limiting the spreading of the solution is one of the necessary conditions for increasing the efficiency of isolation of the absorption zone during the washing of an inert filler and cementing using a hydrodynamic packer.

Таким образом, использование предлагаемого тампона позволяет повысить эффективность изоляции и сократить материальные затраты на борьбу с осложнениями. Thus, the use of the proposed swab allows you to increase the efficiency of isolation and reduce material costs to combat complications.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем. The technical and economic advantage of the proposal is as follows.

К настоящему времени известные устройства для изоляции зон поглощения сложны по конструктивному исполнению, содержат дефицитные и дорогостоящие материалы и не обеспечивают эффективной изоляции пластов. To date, known devices for isolating absorption zones are complex in design, contain scarce and expensive materials and do not provide effective isolation of formations.

Предлагаемый тампон изготовлен из недефицитных, частично бросовых материалов, и прост по конструктивному исполнению. Использование его приводит к сокращению затрат времени и средств, связанных с осуществлением операций по изоляции зон интенсивного поглощения, на 20-30%. The proposed swab is made of non-deficient, partially waste materials, and is simple in design. Using it leads to a reduction in time and money associated with the implementation of operations to isolate zones of intense absorption, by 20-30%.

Таким образом, использование тампона на практике выгодно как в технологическом, так и экономическом плане и позволяет повысить эффективность изоляционных работ при бурении. Thus, the use of a tampon in practice is beneficial both technologically and economically and can improve the efficiency of insulation work during drilling.

Claims

TAMPON FOR INSULATION OF THE ABSORPTION ZONE WHILE DRILLING WELLS, including a tape-filler filler, characterized in that, in order to increase the reliability of isolation of the absorption zone by limiting the spreading of cement slurry and reduce material costs, it is equipped with a drillable load made with the possibility of its placement in the barrel the wells are in the working position, and the tape-like filler is made in the form of a beam with the possibility of its expansion in the flow of cement slurry, while one of the ends of the tape is tape-n This type of filler is rigidly connected with the drilled load.