RU2042782C1

RU2042782C1 - Method for well conservation

Info

Publication number: RU2042782C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Бакулин; А.В. Бакулин
Original assignee: Бакулин Виктор Николаевич
Priority date: 1992-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 1995-08-27

Abstract

FIELD: oil producing industry. SUBSTANCE: before lowering of casing string into well, layer of rare-earth matter and electrodes are placed on casing string. After lowering the casing string, pulse exciting voltage is applied to electrodes. Pulse exciting voltage ensures excitation of elastic vibrations in rock mass with frequency of 10-1500 Hz. Simultaneously on the ground surface, round well, elastic vibrations are registered. These elastic vibrations are used to determine hollows and fissures in rock mass round well. Then, cementing mortar with rare-earth matter is injected into casing string-wellbore annulus. Elastic vibrations are excited for a time during which strength of cementing mortar reaches half of its rated strength. Then, elastic vibrations are excited, in mass section adjacent to detected hollows and fissures. Injected additionally to these hollows and fissures is cementing mortar. Besides, after lowering of casing string, applied to electrodes is alternating pulse excitation voltage. EFFECT: higher efficiency of well conservation. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, в частности к консервации глубоких отработанных скважин в районах разработок нефти или газа. The invention relates to mining, in particular to the conservation of deep worked wells in areas of oil or gas development.

Известен способ консервации скважин путем заполнения их ствола жидкостью [1]
Известный способ нетехнологичен, не позволяет своевременно предотвращать негативные последствия, обусловленные геодинамическими процессами, происходящими в скважинах и околоскважинном пространстве, и не предусматривает управления состоянием и свойствами массива горных пород в процессе бурения или эксплуатации скважины.A known method of preserving wells by filling their trunk with liquid [1]
The known method is low-tech, does not allow timely prevention of negative consequences due to geodynamic processes occurring in wells and near-wellbore space, and does not provide for the management of the state and properties of the rock mass during drilling or well operation.

Наиболее близким к предлагаемому является способ консервации скважин, включающий спуск обсадной колонны в скважину и подачу в скважину скрепляющего раствора [2]
Известный способ трудоемок, нетехнологичен, не использует для нагнетания скрепляющих растворов упругий геоэффект и кавитацию при вибровоздействиях на прискважинную часть горного массива.Closest to the proposed is a method of preservation of wells, including the descent of the casing string into the well and the supply of a fixing solution to the well [2]
The known method is time-consuming, low-tech, does not use elastic geoeffect and cavitation during injection to the near-borehole part of the massif to inject bonding solutions.

Необходимый технический результат достигается тем, что согласно способу на обсадную колонну перед ее спуском помещают слой редкоземельного вещества и электроды, подают импульсное возбуждающее напряжение, обеспечивающее возбуждение упругих колебаний в массиве горных пород с частотой 10-1500 Гц и одновременно на поверхности земли вокруг скважины регистрируют упругие колебания, по которым определяют пустоты и трещины в околоскважинном пространстве массива горных пород по глубине скважины, затем в заколонное пространство закачивают скрепляющий раствор с редкоземельным веществом и возбуждают упругие колебания в течение времени, при котором прочность скрепляющего раствора достигнет половины его нормативной прочности, после чего упругие колебания возбуждают на участке массива, прилегающего к обнаруженным пустотам и трещинам, в которые дополнительно нагнетают скрепляющий раствор. The necessary technical result is achieved by the fact that, according to the method, a layer of rare-earth material and electrodes are placed on the casing before it is launched, a pulsed exciting voltage is applied, which ensures the excitation of elastic vibrations in the rock mass with a frequency of 10-1500 Hz and at the same time elastic waves are recorded on the surface of the earth around the well vibrations, which determine the voids and cracks in the near-wellbore space of the rock mass along the depth of the well, then a clamp is pumped into the annular space the rare-earth substance and excite elastic vibrations during the time at which the strength of the bonding solution reaches half its standard strength, after which the elastic vibrations excite in the area of the array adjacent to the voids and cracks that are additionally injected with the bonding solution.

После спуска обсадной колонны на электроды подают импульсное возбуждающее напряжение. After the casing is lowered, a pulsed exciting voltage is applied to the electrodes.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа, где 1 горный массив, 2 скважина, 3 обсадная труба, 4 слой редкоземельного вещества в заколонном пространстве, 5 слой редкоземельного вещества на обсадной трубе, 6 выработанное пространство, 7 импульсный источник возбуждающего напряжения, 8 электронный пульт управления (блок согласования), 9 микропроцессор, 10 помпа для нагнетания технологических растворов в скважину. The drawing shows a diagram of the implementation of the proposed method, where 1 rock mass, 2 well, 3 casing, 4 layer of rare-earth material in the annulus, 5 layer of rare-earth substance in the casing, 6 mined-out space, 7 pulse source of exciting voltage, 8 electronic control panel (matching unit), 9 microprocessor, 10 pump for pumping technological solutions into the well.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Перед спуском на поверхность обсадной трубы 3 в скважине 2, пробуренной в горном массиве 1, наносят слой редкоземельного вещества, обладающего эффектом магнитострикции, подключают слой редкоземельного вещества к электродам и через них к источнику 7 возбуждающего напряжения, и возбуждают в массиве 1 упругие колебания в диапазоне от 10 до 1500 Гц с шагом через 100 Гц, регистрируют упругие колебания на поверхности вокруг скважины по концентрическим окружностям с центром, находящимся в точке скважины, анализируют и обрабатывают полученную геофизическую информацию и строят карту распределения пустот и трещин по глубине скважины 2 в изолиниях скоростей продольных или сдвиговых волн. Затем нагнетают в заколонное пространство скрепляющий раствор (слой вещества 4), в котором в качестве наполнителя используют редкоземельное вещество с добавкой вяжущего 30-60% вставляют в него электроды, посредством которых подводят к редкоземельному веществу 4 возбуждающее напряжение от источника 7 и управляют параметрами упругих колебаний посредством электронного пульта 8 управления (блока согласования) и микропроцессора 9, в котором по заранее заданной программе возбуждают в массиве упругие колебания в выбранном диапазоне частот и интенсивностей, причем скрепляющий раствор подают в основание скважины 2 в совокупности с вибровоздействиями в диапазоне 10-20000 Гц, сканируя частоты с шагом 1,0 Гц сначала в одну сторону от 10 до 20000 Гц, а затем в другую от 20000 до 10 Гц, и вибровоздействия производят в течение времени, при котором прочность скрепляющих растворов достигнет 0,5 от нормативной прочности или его проектной величины. Before the descent to the surface of the casing 3 in the borehole 2 drilled in the rock mass 1, a layer of rare-earth substance having a magnetostrictive effect is applied, a layer of rare-earth substance is connected to the electrodes and through them to the source 7 of exciting voltage, and elastic oscillations in array 1 are excited in the range from 10 to 1500 Hz in steps of 100 Hz, register elastic vibrations on the surface around the well along concentric circles with a center located at the point of the well, analyze and process the resulting geophysical eskuyu information and build a map of the distribution of voids and cracks in the depth of the well 2 in isolines longitudinal velocity or shear waves. Then a bonding solution is injected into the annulus (layer of substance 4), in which a rare-earth substance is used as a filler with the addition of a binder 30-60%, electrodes are inserted into it, by means of which an exciting voltage from source 7 is supplied to the rare-earth substance 4 and elastic vibration parameters are controlled by means of an electronic control panel 8 (matching unit) and a microprocessor 9, in which according to a predetermined program, elastic oscillations are excited in the array in a selected frequency range and int nsivnosti, and the bonding solution is fed into the base of the well 2 in combination with vibration in the range of 10-20000 Hz, scanning frequencies in steps of 1.0 Hz, first in one direction from 10 to 20,000 Hz, and then in the other from 20,000 to 10 Hz, and vibration exposure is carried out during a time at which the strength of the bonding solutions reaches 0.5 of the standard strength or its design value.

После этого возбуждают попеременно упругие колебания в широком диапазоне Гц-кГц приводят локальный участок породного массива 1 в колебательное состояние и нагнетают в выработанное пространство 6, причем в качестве технологического раствора для заполнения пустот и трещин в выработанном пространстве используют шламы, вынутые при бурении скважины, в которые в качестве вяжущего добавляют 5-10% цемента. До, во время и после вибровоздействий осуществляют контроль за напряженно-деформированным состоянием массива и раствора в заколонном пространстве и по изменению скоростей упругих волн судят о достигнутом эффекте. Для того, чтобы избежать динамических проявлений горного давления во время нагнетания скрепляющих растворов, амплитуду давления в упругой волне поддерживают на уровне 0,2-0,3 от разрушающих напряжений на разрыв. After that, alternately elastic vibrations in a wide range of Hz-kHz are excited, they bring the local area of the rock mass 1 into an oscillatory state and pump it into the worked-out space 6, using sludges excavated during drilling as a technological solution for filling voids and cracks in the worked-out space which add 5-10% cement as a binder. Before, during and after vibration effects, the stress-strain state of the array and the solution in the annulus is monitored and the effect achieved is judged by the change in the elastic wave velocities. In order to avoid dynamic manifestations of rock pressure during injection of bonding solutions, the pressure amplitude in the elastic wave is maintained at the level of 0.2-0.3 from the breaking tensile stresses.

Таким образом обработка горного массива во время нагнетания раствора массив обрабатывают всеми видами сжимающих и растягивающих нагрузок в широком диапазоне частот, что позволяет эффективно и в сжатые сроки заполнить пустоты, трещины и разломы в недрах земли скрепляющими растворами и снизить риск проявления геодинамических воздействий и привести в гармоническое соответствующие окружающую среду и состояние геологической среды с целью предотвращения возможных вывалов, оседания и других подвижек земной коры в выработанных пространственных вплоть до проявления техногенных землетрясений. Thus, processing the massif during injection of the solution, the massif is treated with all types of compressive and tensile loads in a wide frequency range, which allows you to efficiently and quickly fill the voids, cracks and faults in the bowels of the earth with bonding solutions and reduce the risk of geodynamic effects and harmonize appropriate environment and the state of the geological environment in order to prevent possible outfalls, subsidence and other movements of the earth's crust in the depleted spaces ennyh until the manifestation of man-made earthquakes.

После заполнения выработанного пространства технологическими растворами периодически, например один раз в сутки, возбуждают упругие колебания в диапазоне 10-1500 Гц с шагом через 100,0 Гц и производят контроль за состоянием локального участка породного массива в районе отработанной скважины осуществляют сейсмический мониторинг геологической среды в регионе. After filling the worked-out space with technological solutions periodically, for example, once a day, elastic vibrations are excited in the range of 10-1500 Hz in steps of 100.0 Hz and the state of the local section of the rock mass in the area of the worked-out well is monitored, seismic monitoring of the geological environment in the region is carried out .

Сущность способа состоит в том, что возбуждая в породном массиве вибрационные колебания, которые вызывают на пути распространения упругих волн волны сжатия и разрежения, которые способствуют сегрегации жидких растворов и их нагнетанию в поры, трещины и размолы породного массива и более полному их заполнению и более прочному сцеплению их с породным массивом во время отверждения, что в свою очередь служит соблюдению экологического равновесия окружающей и геологической среды и предотвращает возможные негативные техногенные процессы, связанные с оседанием пород, вывалами и динамическими проявлениями горного давления. The essence of the method lies in the fact that exciting vibrational vibrations in the rock mass that cause compression and rarefaction waves along the propagation of elastic waves, which contribute to the segregation of liquid solutions and their injection into the pores, cracks and grindings of the rock mass and their more complete and more durable their adhesion to the rock mass during curing, which in turn serves to maintain the ecological balance of the environment and the geological environment and prevents possible negative technological processes associated with associated with subsidence of rocks, dumps and dynamic manifestations of rock pressure.

Использование заявляемого изобретения позволит осуществлять рациональное и безопасное ведение геолого-разведочных работ и эксплуатацию добычных нефтяных и газовых скважин за счет своевременной консервации скважин и проведения в них сейсмического мониторинга, что позволит снизить вероятность негативных динамических проявлений горного давления и привести в экологическое равновесие состояние геологической среды в регионе. Using the claimed invention will allow for rational and safe geological exploration and production of oil and gas wells due to the timely conservation of wells and conducting seismic monitoring in them, which will reduce the likelihood of negative dynamic manifestations of rock pressure and bring the state of the geological environment into ecological balance region.

Claims

1. METHOD FOR CONSERVATION OF WELLS, including lowering the casing string into the well and supplying a bonding solution, characterized in that a layer of rare-earth material and electrodes are placed on the casing string prior to its descent, and after the casing string is lowered, pulsed excitation voltage is applied to the electrodes, providing excitation of elastic vibrations in the massif of rocks with a frequency of 10 1500 Hz and simultaneously on the surface of the earth around the borehole, elastic vibrations are recorded, which determine the voids and cracks in the near-wellbore the rock mass along the depth of the well, then a bonding solution with a rare-earth substance is pumped into the annulus and elastic vibrations are excited over a period of time at which the strength of the bonding mortar reaches half its standard strength, after which elastic vibrations excite in the area of the array adjacent to the detected voids and cracks into which the bonding solution is additionally injected.

2. The method according to claim 1, characterized in that after the descent of the casing string alternating pulse excitation voltage is applied to the electrodes.