RU2060353C1

RU2060353C1 - Method for improving well walls with mud injection

Info

Publication number: RU2060353C1
Application number: RU93003239A
Authority: RU
Inventors: Олег Васильевич Воинов; Анатолий Михайлович Киреев; Лев Николаевич Тетеревятников
Original assignee: Олег Васильевич Воинов; Анатолий Михайлович Киреев; Лев Николаевич Тетеревятников
Priority date: 1993-01-18
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: oil and gas production. SUBSTANCE: mud injector has a set of extensions for hydraulic excavator installed in over-bit guide. The extensions have different capacity. Extension axes are directed in such a manner that intersection points of jets and well wall are placed in series in order of decreasing jet intensity, after jet track of the highest intensity. As an option, jet is directed in such a manner that points placed along the track of jet of the highest intensity were displaced from its track aside. As another option, two displaced jets of the highest intensity are used. EFFECT: increased oil and gas productivity. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к средствам снижения проницаемости скважин при бурении на нефть и газ и может применяться с целью изоляции пластов друг от друга и уменьшения поглощения бурового раствора стенками скважины, предотвращения осложнений при бурении и увеличения нефте- и газоотдачи пласта. The invention relates to means for reducing the permeability of wells while drilling for oil and gas and can be used to isolate formations from each other and to reduce the absorption of drilling fluid by the walls of the well, to prevent complications during drilling and to increase oil and gas recovery.

Известен способ обработки (кольматации) стенок скважины с помощью нескольких струй бурового раствора, выходящих из наддолотного переводника через гидромониторные насадки [1] Струи высокого давления, несущие глинистые частицы раствора, при ударе о стенку скважины уплотняют ее механическим воздействием и внесением слоя глины. При этом изолирующие свойства стенки повышаются. A known method of processing (colmatization) of the walls of the well with the help of several jets of drilling fluid emerging from the over-bit sub through the hydraulic nozzles [1] High-pressure jets carrying clay particles of the solution are compacted by impact and applying a layer of clay upon impact on the wall of the well. At the same time, the insulating properties of the wall increase.

Струи по этому способу направляются в разные стороны от переводника. Это, во-первых, ограничивает эффект механического воздействия струи на стенку скважины, поскольку давление, создаваемое насосом бурового раствора в наддолотном переводнике при заданном общем расходе будет тем меньше, чем больше в нем насадок. Во-вторых, затруднена равномерная обработка стенок скважины, так как скорость вращения снаряда и подача долота могут меняться, а расстояние между насадками фиксировано. В зависимости от указанных параметров на некоторые точки поверхности скважины могут последовательно воздействовать все струи в процессе погружения снаряда, а на другие меньшее их число. Стенка скважины оказывается обработанной неравномерно, что неизбежно ведет к появлению участков повышенной проницаемости и снижению изолирующих свойств кольматированного слоя горной породы. Качество кольматационной обработки остается невысоким. The jets by this method are directed in different directions from the sub. This, firstly, limits the effect of the mechanical action of the jet on the wall of the well, since the pressure created by the mud pump in the over-bit sub at a given total flow rate will be the smaller, the more nozzles it contains. Secondly, it is difficult to uniformly process the walls of the well, since the speed of rotation of the projectile and the feed of the bit can vary, and the distance between the nozzles is fixed. Depending on the specified parameters, at some points on the surface of the well, all jets can act sequentially in the process of immersion of the projectile, and others less. The wall of the well turns out to be treated unevenly, which inevitably leads to the appearance of areas of increased permeability and a decrease in the insulating properties of the matted rock layer. The quality of the mud processing remains low.

Эти недостатки в значительной степени снижаются при использовании способа кольматации, реализуемого колонковым снарядом [2] согласно которому стенку обрабатывают струями, сближающимися по пути к стенке и сфокусированными на этой стенке, что означает пересечение осей струй на поверхности стенки. These disadvantages are significantly reduced when using the method of colmatization, implemented by a core projectile [2] according to which the wall is treated with jets approaching along the path to the wall and focused on this wall, which means the intersection of the axes of the jets on the wall surface.

В этом случае, хотя поток раствора и распределяется по нескольким струям, однако они результируются в точке на поверхности скважины, что обеспечивает усиление механического взаимодействия струй с этой поверхностью. Сближение струй к одной точке, усиливая взаимодействие их со стенкой, увеличивает зону этого воздействия, что повышает вероятность равномерной обработки всей стенки. Способ принят за прототип. In this case, although the flow of the solution is distributed over several streams, however, they result at a point on the surface of the well, which provides an increase in the mechanical interaction of the streams with this surface. The approach of the jets to one point, enhancing their interaction with the wall, increases the area of this effect, which increases the likelihood of uniform processing of the entire wall. The method adopted for the prototype.

Однако оно имеет существенные недостатки. В каждой точке поверхности скважины, попавшей под воздействие пучка струй в процессе вращения снаряда, давление резко поднимается, а затем также резко падает. Это вызывает упругую реакцию скважины в виде растягивающих напряжений в скелете горной породы. Жидкость, закачанная вглубь стенки в фазе повышения давления, распирает затем породу в фазе снижения давления и может разрушить поверхностный слой. Откол кольматированных частиц породы приведет к высокой проницаемости стенки. Кроме того, резкое падение давления после его максимума неблагоприятно сказывается на закреплении частиц раствора внутри пор горной породы, приводит к их частичному обратному выносу из пор внутрь скважины. В результате эффективность кольматации ухудшается. However, it has significant disadvantages. At each point on the surface of the well that has come under the influence of a beam of jets during the rotation of the projectile, the pressure rises sharply and then also drops sharply. This causes an elastic well reaction in the form of tensile stresses in the rock skeleton. The fluid pumped deeper into the wall in the pressure increase phase then bursts into the rock in the pressure decrease phase and can destroy the surface layer. Cleavage of colmatized rock particles will result in high wall permeability. In addition, a sharp drop in pressure after its maximum adversely affects the fixing of the solution particles inside the rock pores, leading to their partial backward removal from the pores into the well. As a result, the effectiveness of colmatization is impaired.

Цель изобретения повышение прочности и изолирующих свойств кольматированного слоя стенки скважины. The purpose of the invention is to increase the strength and insulating properties of the matted layer of the borehole wall.

Сущность изобретения состоит в том, что при воздействии на стенку скважины сближающимися струями используют струи разной интенсивности (разной скорости истечения из насадок) и направляют их таким образом, чтобы точки пересечения осей струй со стенкой располагались одна за другой в порядке убывания интенсивности по следу струи наибольшей интенсивности. В варианте реализации способа по крайней мере две точки, расположенные по следу струи наибольшей интенсивности, смещают в разные стороны от оси этого следа. В другом варианте используют две струи максимальной интенсивности и направляют их таким образом, чтобы точка пересечения одной из струй со стенкой была смещена относительно оси следа другой. The essence of the invention lies in the fact that when exposed to converging jets on the wall of the well, jets of different intensities (different rates of outflow from nozzles) are used and directed so that the intersection points of the axes of the jets with the wall are located one after the other in decreasing order of intensity along the jet stream intensity. In an embodiment of the method, at least two points located along the trace of the jet of greatest intensity are displaced in different directions from the axis of this trace. In another embodiment, use two jets of maximum intensity and direct them in such a way that the point of intersection of one of the jets with the wall is offset relative to the axis of the trace of the other.

Такие отличительные особенности способа в каждой обрабатываемой точке поверхности скважины обеспечивают падение давления более плавное, чем его скачек. Реакция стенки снижается. Стенка деформируется в основном в сторону ее механического уплотнения. Предотвращается откол породы и возможный вынос кольматирующих породу частиц. Одновременно увеличивается время действия струй, т. е. время насыщения стенки глинистыми частицами и улучшаются таким образом условия для этого процесса. Этому же способствует и снижение реакции стенки, предотвращение откола частиц породы. Расширяется зона воздействия струй на стенку, что еще больше повышает равномерность ее обработки, а следовательно, и качество этой обработки. Such distinctive features of the method at each processed point on the surface of the well provide a pressure drop more smooth than its jump. The wall response is reduced. The wall is deformed mainly towards its mechanical compaction. The spalling of the rock and the possible removal of particles clogging the rock are prevented. At the same time, the time of action of the jets increases, i.e., the time of saturation of the wall with clay particles and thus the conditions for this process are improved. This also contributes to a decrease in the reaction of the wall, prevention of spallation of rock particles. The zone of influence of the jets on the wall expands, which further increases the uniformity of its processing, and, consequently, the quality of this processing.

На фиг. 1 показан кольмататор, поперечный разрез; на фиг. 2-4 линейное размещение точек пересечения осей струй с поверхностью стенки скважины; на фиг. 5 и 6 схема размещения точек при использовании двух струй максимальной интенсивности. In FIG. 1 shows a collimator, a cross section; in FIG. 2-4 linear placement of the points of intersection of the axes of the jets with the surface of the well wall; in FIG. 5 and 6, the arrangement of points when using two jets of maximum intensity.

Кольмататор представляет комплект гидромониторных насадок 1, 2 и 3, установленных, например, в наддолотном переводнике 4 (для упрощения показаны только отверстия насадок). Насадки рассчитаны на различную интенсивность струй. Наибольшая у насадки 1. Это легко может обеспечиваться, например, различной формой или длиной их каналов. Насадки могут располагаться как в одной плоскости, например, в плоскости поперечного сечения кольмататора (фиг. 1), так и быть смещенными по высоте. The collimator is a set of hydraulic nozzles 1, 2 and 3, installed, for example, in the over-bit sub 4 (for simplicity, only the nozzle holes are shown). Nozzles are designed for different intensities of the jets. The largest nozzle 1. This can easily be achieved, for example, by a different shape or length of their channels. Nozzles can be located in the same plane, for example, in the plane of the cross section of the collimator (Fig. 1), and be offset in height.

Насадки устанавливаются таким образом, что оси их сближаются у стенки 5, не пересекаясь. Оси пересекаются со стенкой в точках, размещенных одна за другой по мере убывания интенсивности струй, подаваемых через насадки, за точкой оси насадки наиболее интенсивной струи. Для удобства ориентации осей и оптимизации процесса кольматации насадки могут быть регулируемыми по положению их осей. Варианты направлений осей насадок демонстрируют точки А, А₁, В и С пересечения осей со стенкой 5 скважины. А и А₁ точки осей насадок струй максимальной интенсивности, точки В и С от осей насадок струй меньшей интенсивности.The nozzles are installed in such a way that their axes approach each other at the wall 5 without intersecting. The axes intersect the wall at points located one after the other as the intensity of the jets supplied through the nozzles decreases, behind the point of the nozzle axis of the most intense jet. For convenience, the orientation of the axes and the optimization of the process of mudding nozzles can be adjustable according to the position of their axes. Options for the directions of the axes of the nozzles demonstrate the points A, A ₁ , B and C of the intersection of the axes with the wall 5 of the well. A and A ₁ points of the axes of nozzles of jets of maximum intensity, points B and C from the axes of nozzles of jets of lower intensity.

Каждая точка показана в центре зоны 6 (фиг. 2) взаимодействия кольматирующих струй, подаваемых через насадки, со стенкой 5 скважины. В этом взаимодействии образуется след 7 с осью 8 от струи 9 максимальной интенсивности. Each point is shown in the center of zone 6 (Fig. 2) of the interaction of the clogging jets supplied through nozzles with the wall 5 of the well. In this interaction, a trace 7 is formed with an axis 8 from the jet 9 of maximum intensity.

Способ осуществляется в следующих вариантах. The method is carried out in the following variants.

Регулируя положение или направление насадок (фиг. 2 и 3), в точку А направляют струю максимальной интенсивности. В точки В и С струи меньшей интенсивности. В процессе вращения кольмататора (по стрелке на фиг. 1) каждая точка стенки скважины вначале попадает под струю 9 (с осью в точке А на фиг. 2), воспринимает ее механическое ударное действие и отбирает глинистые частицы от струи. После прохода точки А оси этой струи стенка попадает под действие струй меньшей интенсивности (точки В и С). Это уменьшает упругую реакцию стенки, уменьшает растягивающие напряжения, обусловленные снижением давления после воздействия струи максимальной интенсивности. Она уплотняется и повышается прочность кольматированного слоя. Одновременно возрастает время насыщения стенки глинистыми частицами, что еще больше повышает качество обработки. By adjusting the position or direction of the nozzles (Fig. 2 and 3), a stream of maximum intensity is directed to point A. At points B and C, jets of lower intensity. In the process of rotation of the collimator (in the direction of the arrow in Fig. 1), each point of the borehole wall first falls under the stream 9 (with the axis at point A in Fig. 2), perceives its mechanical impact and selects clay particles from the stream. After passing the point A of the axis of this jet, the wall falls under the action of jets of lower intensity (points B and C). This reduces the elastic reaction of the wall, reduces tensile stresses due to a decrease in pressure after exposure to a jet of maximum intensity. It is compacted and the strength of the matted layer increases. At the same time, the time of saturation of the wall with clay particles increases, which further improves the quality of processing.

Оси насадок (фиг. 4) размещены таким образом, что струи меньшей интенсивности падают в точки В и С, смещенные относительно оси следа струи 9 максимальной интенсивности. Это расширяет полосу взаимодействия струй со стенкой скважины, т. к. эта полоса (показана пунктиром) шире следа струи, проходящей через насадку 1. The axis of the nozzles (Fig. 4) are arranged so that the jets of lower intensity fall at points B and C, offset relative to the axis of the trace of the jet 9 of maximum intensity. This extends the band of interaction of the jets with the wall of the well, because this band (shown by a dashed line) is wider than the trace of the jet passing through the nozzle 1.

Если мощность бурового насоса достаточна, то возможно использование одновременно двух струй максимальной интенсивности (точка А и А₁ на фиг. 5 и 6) в сочетании со следующими за ними струями меньшей интенсивности (точки В и С). При этом интенсивность каждой струи (точки А и А₁) может быть меньше интенсивности аналогичной струи на фиг. 1 и 2, но возрастает равномерность обработки стенки, а в результате и кольматационный эффект.If the power of the mud pump is sufficient, it is possible to use simultaneously two jets of maximum intensity (point A and A ₁ in Figs. 5 and 6) in combination with the following jets of lower intensity (points B and C). In this case, the intensity of each jet (points A and A ₁ ) may be less than the intensity of a similar jet in FIG. 1 and 2, but the uniformity of the wall treatment increases, and as a result, the mudding effect.

Claims

1. The method of colmatation of the walls of the well, including the impact on the wall of the well of the approaching fluid streams, characterized in that the approaching streams of the fluid stream approaching the surface of the well are set at different intensities, while the direction of the axes of the fluid streams is set based on the location of the points of intersection of their axes with the surface of the borehole wall, one after another, in decreasing order of their intensity along the trail of the jet of liquid of greatest intensity.

2. The method according to claim 1, characterized in that at least two points of intersection of the axes of the fluid jets with the surface of the wall of the well, located along the trace of the fluid jet of the highest intensity, are shifted in different directions from the axis of this trace.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the two streams of fluid approaching on the wall surface are set to maximum intensity, and the direction of the axes of these fluid streams is set based on ensuring the location of the intersection point of the axis of one of these fluid streams with the surface of the well with a relative offset another trace.