RU2746572C1 - Method for wave treatment of oil and gas wellbores and wave generators for its implementation - Google Patents
Method for wave treatment of oil and gas wellbores and wave generators for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746572C1 RU2746572C1 RU2020134866A RU2020134866A RU2746572C1 RU 2746572 C1 RU2746572 C1 RU 2746572C1 RU 2020134866 A RU2020134866 A RU 2020134866A RU 2020134866 A RU2020134866 A RU 2020134866A RU 2746572 C1 RU2746572 C1 RU 2746572C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wave
- drilling
- bit
- oil
- well
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 81
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 4
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 10
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 7
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 6
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 244000309464 bull Species 0.000 description 5
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 5
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 2
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000007970 homogeneous dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/46—Homogenising or emulsifying nozzles
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
- E21B10/61—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids characterised by the nozzle structure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/06—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
- E21B33/138—Plastering the borehole wall; Injecting into the formation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для повышения качества их строительства.The invention relates to the field of operation of oil and gas wells and can be used to improve the quality of their construction.
Известен способ обработки стволов нефтяных и газовых скважин, включающий бурение скважины с использованием долота с промывочными отверстиями, приготовление бурового промывочного раствора и подачу его в долото в процессе бурения скважины.A known method of processing oil and gas wells, including drilling a well using bits with flushing holes, preparing drilling mud and feeding it into the bit while drilling the well.
(В.И. Мищевич, Н.А.Сидоров. Справочник инженера по бурению. М., Недра, 1973, т. 1, стр. 395-398).(V. I. Mishchevich, N. A. Sidorov. Handbook of a drilling engineer. M., Nedra, 1973, vol. 1, pp. 395-398).
В качестве бурового раствора, как правило, применяют глинистый раствор с плотностью, превышающей плотность воды, который готовят в лопастном смесителе.As a drilling mud, as a rule, a clay mud with a density exceeding the density of water is used, which is prepared in a paddle mixer.
Недостаток известного способа заключается в отсутствии препятствий для проникновения бурового раствора в продуктивные пласты, что приводит к снижению качества проводки скважины.The disadvantage of the known method is that there are no obstacles to the penetration of drilling mud into productive formations, which leads to a decrease in the quality of the wellbore.
Известна возможность применение волновых технологий для повышения качества проводки нефтяных и газовых скважин.It is known the possibility of using wave technologies to improve the quality of oil and gas wells.
(Ганиев Р.Ф. (под ред), Украинский Л.Е., Андреев В.Е., Котенев Ю.А. Проблемы и перспективы волновой технологии многофазных систем в нефтяной и газовой промышленности. С.П.б.: ООО «Недра», 2008. - 212 с.)(Ganiev R.F. (ed), Ukrainian L.E., Andreev V.E., Kotenev Yu.A. Problems and prospects of wave technology of multiphase systems in the oil and gas industry. Nedra ", 2008. - 212 p.)
Известен способ волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, включающий бурение скважины с использованием долота с промывочными отверстиями, приготовление бурового промывочного раствора с кольматирующими добавками и подачу его в долото в процессе бурения скважины, крепление пробуренного ствола путем спуска обсадных колонн, с последующим приготовлением тампонажного раствора и тампонированием области между колонной и стенкой скважины. (Патент РФ №2612413, МПК Е21В 33/138, 2015 г., опубл. 09.03.17, бюл. №7)There is a known method of wave treatment of oil and gas wells, including drilling a well using bits with flushing holes, preparing drilling mud with bridging additives and feeding it into the bit while drilling a well, securing the drilled borehole by lowering casing strings, followed by preparing grouting slurry and plugging the area between the string and the borehole wall. (RF patent No. 2612413, IPC Е21В 33/138, 2015, publ. 09.03.17, bul. No. 7)
Данный способ по технической сущности и достигаемому результату наиболее близок к предложенному способу волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин и, поэтому, принят в качестве прототипа.This method in terms of the technical essence and the achieved result is closest to the proposed method of wave treatment of oil and gas wells and, therefore, is adopted as a prototype.
Согласно этому изобретению, обработку ствола скважины ведут путем подачи гидромониторных струй бурового раствора на стенки скважины, в буровой раствор вводят кольматационные добавки, содержащие портландцемент, а гидромеханическую кольматацию ствола скважины проводят через промывочные отверстия в долоте одновременно с бурением. При этом буровой и тампонажный растворы готовят в лопастных смесителях с механическими перемешивающими устройствами.According to this invention, the treatment of the wellbore is carried out by supplying jetting jets of drilling mud to the borehole walls, mudding additives containing Portland cement are introduced into the drilling mud, and hydromechanical mudding of the wellbore is carried out through the flushing holes in the bit simultaneously with drilling. In this case, drilling and cement slurries are prepared in paddle mixers with mechanical mixing devices.
Однако эффективность этого способа не достаточна для качественного строительства нагнетательных и добывающих скважин из-за несовершенства технологий кольматирования и приготовления бурового и тампонажного растворов.However, the effectiveness of this method is not sufficient for the high-quality construction of injection and production wells due to the imperfection of clogging technologies and the preparation of drilling and cement slurries.
Известно использование волнового генератора для воздействия на стенку скважин.It is known to use a wave generator to influence the borehole wall.
(Р.Ф. Ганиев Волновые машины и технологии. (Введение в волновую технологию) М: «Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика», 2008. - с. 138).(RF Ganiev Wave machines and technologies. (Introduction to wave technology) M: "Scientific publishing center" Regular and chaotic dynamics ", 2008. - p. 138).
В этом случае генератор устанавливается в одной из скважин выбранного участка месторождения, а воздействие осуществляется на окружающие скважины.In this case, the generator is installed in one of the wells of the selected area of the field, and the impact is carried out on the surrounding wells.
Известен волновой генератор для воздействия на стенку скважины, включающий станок-качалку, связанную канатом со штоком, плунжерный насос для откачки жидкости из скважины, содержащий корпус в виде спущенной в скважину трубы, внутри которой размещен, соединенный со штоком, плунжер с внутренней полостью, гидравлически соединенной с внутритрубным пространством насоса, шаровой затвор, установленный на нижнем торце плунжера, генератор импульсов давления и датчики давления для регистрации амплитуды волн.Known wave generator for influencing the borehole wall, including a rocker, connected by a rope with a rod, a plunger pump for pumping fluid from the well, containing a housing in the form of a pipe lowered into the well, inside which is placed, connected to the rod, a plunger with an internal cavity, hydraulically connected to the in-pipe space of the pump, a ball valve installed at the lower end of the plunger, a pressure pulse generator and pressure sensors for recording the wave amplitude.
(Р.Ф. Ганиев, Л.Е. Украинский. Нелинейная волновая механика и технологии. - М.: «Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика», 2008. - 712 с.).(RF Ganiev, LE Ukrainian. Nonlinear wave mechanics and technologies. - M .: "Scientific publishing center" Regular and chaotic dynamics ", 2008. - 712 p.).
В данном устройстве пластовый флюид откачивается из скважины плунжерным насосом, а генератор импульсов давления, установленный в скважине ниже плунжерного насоса, работает от автономного источника энергии независимо от работы станка-качалки и плунжерного насоса.In this device, the formation fluid is pumped out of the well by a plunger pump, and the pressure pulse generator installed in the well below the plunger pump operates from an autonomous energy source, regardless of the operation of the pumping unit and the plunger pump.
Известен волновой генератор для волнового воздействия на стенку скважины, включающий станок-качалку, плунжерный насос для откачки жидкости из скважины, внутри которого размещен плунжер с внутренней полостью, гидравлически соединенной с внутритрубным пространством насоса, отбойник, наглухо закрывающую нижний торец трубчатого корпуса насоса, и сквозные отверстия в корпусе и кожухе насоса над отбойником, а в качестве генератора импульсов давления служит, соединенный со станком-качалкой, плунжер и внутритрубное пространство насоса между упомянутыми сквозными отверстиями и отбойником.Known wave generator for wave action on the borehole wall, including a pumping unit, a plunger pump for pumping fluid from the well, inside which is a plunger with an internal cavity hydraulically connected to the in-pipe space of the pump, a baffle that tightly closes the lower end of the tubular pump housing, and through openings in the pump casing and casing above the baffle, and as a pressure pulse generator, the plunger and the inner tube space of the pump between the aforementioned through holes and the baffle are used as a pressure pulse generator.
(Патент РФ №158602, МПК Е21В 28/00, 2015 г., опубл: 20.01.16, бюл. №2) В этом устройстве ударная волна генерируется в результате проникновения жидкости через отверстия в корпусе плунжерного насоса и падения на отбойник под действием силы тяжести. Эффективность работы генератора обеспечивается за счет использования ударной мощности многометрового столба пластового флюида, содержащегося в скважине.(RF patent No. 158602, IPC Е21В 28/00, 2015, publ: 20.01.16, bull. No. 2) In this device, a shock wave is generated as a result of liquid penetration through the holes in the plunger pump housing and falling onto the baffle under the action of force severity. The efficiency of the generator is ensured by using the impact power of a multi-meter column of formation fluid contained in the well.
Однако, все перечисленные волновые генераторы для волнового воздействия на стенку скважины используются для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, в частности для интенсификации притоков пластовых флюидов, и предназначены не только для воздействия на стенку скважины, в которой установлены, но и на всю залежь для обработки целых участков месторождений, занимающих площади до нескольких квадратных километров, то есть они не могут быть использованы для воздействия на стенку конкретной скважины непосредственно в процессе ее бурения.However, all of the listed wave generators for wave action on the wellbore wall are used to develop and restore the flow rate of production wells, in particular to stimulate the inflow of formation fluids, and are intended not only to influence the wall of the well in which they are installed, but also to the entire reservoir for treatment. whole areas of deposits, covering areas of up to several square kilometers, that is, they cannot be used to influence the wall of a particular well directly during its drilling.
Известен, также, ряд волновых генераторов для диспергирования твердых частиц и гомогенизации дисперсий.A number of wave generators are also known for dispersing solid particles and homogenizing dispersions.
Известен волновой генератор для приготовления смесей, содержащий вертикальный замкнутый цилиндрический корпус, на внутренней поверхности которого расположены отражатели, вал, привод вращения вала, установленный на валу ротор в виде перфорированного диска с билами, и двигатель крутильных колебаний, кинематически соединенный с корпусом.Known wave generator for the preparation of mixtures containing a vertical closed cylindrical body, on the inner surface of which are reflectors, a shaft, a shaft rotation drive, a rotor mounted on the shaft in the form of a perforated disk with beaters, and a torsional vibration motor, kinematically connected to the body.
(Патент РФ №99354, МПК В02С 13/14, 2010 г. опубл: 20.11.10, бюл. №32)(RF patent No. 99354, IPC В02С 13/14, 2010 publ: 20.11.10, bull. No. 32)
Оснащение устройства двигателем крутильных колебаний позволяет создавать колебания, в результате которых частицы измельчаемого материала отбрасываются от стенок и отражателей навстречу частицам, получившим ускорение от бил ротора. Измельчение частиц происходит за счет их периодических ударов о била и преграды, а также за счет ударов частиц между собой.Equipping the device with a torsional vibration motor makes it possible to create vibrations, as a result of which particles of the crushed material are thrown from the walls and reflectors towards the particles that have received acceleration from the rotor beat. Particle crushing occurs due to their periodic impacts against a beater and obstacle, as well as due to particle impacts between themselves.
Недостатком этого устройства является то, что часть частиц по-прежнему остается крупными, что приводит к необходимости измельченный материал подвергать классификации и крупные фракции возвращать на доизмельчение. Все это усложняет процесс и повышает затраты энергии.The disadvantage of this device is that some of the particles still remain coarse, which leads to the need to subject the crushed material to classification and return the coarse fractions for regrinding. All this complicates the process and increases energy costs.
Известен волновой генератор для приготовления смесей, содержащий полую цилиндрическую рабочую емкость, на внутренней поверхности которой расположены отражатели, двигатель крутильных колебаний, кинематически соединенный с дном рабочей емкости, смесительный элемент и привод его вращения, а также, систему управления частотой, амплитудой крутильных колебаний рабочей емкости и скоростью вращения смесительного элемента.Known wave generator for the preparation of mixtures containing a hollow cylindrical working vessel, on the inner surface of which there are reflectors, a torsional vibration engine, kinematically connected to the bottom of the working vessel, a mixing element and a drive for its rotation, as well as a control system for frequency, amplitude of torsional vibrations of the working vessel and the speed of rotation of the mixing element.
(Патент РФ №136363, МПК В02С 3/14, 2013 г., опубл: 10.01.14, бюл. №1)(RF patent No. 136363, IPC В02С 3/14, 2013, publ: 10.01.14, bull. No. 1)
С помощью пульта управления, регулирующего параметры колебательных движений рабочей емкости, можно выбрать такие их значения, при которых эффект гомогенизации исходного продукта смесительным элементом увеличивается.With the help of the control panel, which regulates the parameters of the oscillatory movements of the working container, it is possible to select such values at which the effect of homogenization of the initial product by the mixing element increases.
Недостаток этого устройства в неудовлетворительном качестве гомогенизации многокомпонентных смесей.The disadvantage of this device is the unsatisfactory quality of homogenization of multicomponent mixtures.
Известен волновой генератор для приготовления смесей, содержащий, цилиндрическую рабочую камеру, смесительные элементы, выполненные в виде шаров и размещенные внутри камеры, двигатель крутильных колебаний, жестко соединенный с дном рабочей камеры, привод вращения рабочей камеры, и систему управления частотой, амплитудой крутильных колебаний рабочей емкости и числа оборотов привода.Known wave generator for the preparation of mixtures, containing, a cylindrical working chamber, mixing elements made in the form of balls and placed inside the chamber, a torsional vibration motor rigidly connected to the bottom of the working chamber, a drive for rotating the working chamber, and a system for controlling the frequency, amplitude of torsional vibrations of the working chamber. capacity and speed of the drive.
(Патент РФ №152197, МПК B01F 9/00, 2014 г., опубл: 10.05.15, бюл. №13)(RF patent No. 152197, IPC B01F 9/00, 2014, publ: 05/10/15, bull. No. 13)
Общим недостатком всех перечисленных генераторов, кроме неудовлетворительного качества гомогенизации многокомпонентных смесей, является отсутствие возможности тонкого диспергирования твердых частиц и сложность конструкции, обусловленная динамической системой побудителей волнообразования.A common disadvantage of all these generators, in addition to the unsatisfactory quality of homogenization of multicomponent mixtures, is the lack of the possibility of fine dispersion of solid particles and the complexity of the design due to the dynamic system of wave stimulators.
Известен волновой генератор содержащий корпус, внутренняя полость которого оснащена статической системой побудителей волнообразования.Known wave generator containing a housing, the inner cavity of which is equipped with a static system of stimulators of wave formation.
(Патент РФ №142862, МПК B01F 3/08, 2013 г. опубл., бюл. №19, 2014 г.)(RF patent No. 142862, IPC B01F 3/08, 2013 publ., Bull. No. 19, 2014)
Данное устройство по технической сущности и достигаемому результату наиболее близко к предложенным волновым генераторам для осуществления способа волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, и, поэтому, принято в качестве прототипа.This device in technical essence and the achieved result is the closest to the proposed wave generators for implementing the method of wave treatment of oil and gas wells, and, therefore, is taken as a prototype.
Устройство оснащено системой побудителей волнообразования, состоящей из камеры интенсивной турбулизации смеси, выполненной в виде канала, на внутренних стенках которого выполнены вихрегенераторы в виде конусообразных лунок овальной формы и прямоугольного сечения, расположенных рядами под углом 45° к направлению движения потока с образованием прямого утла между лунками в сопряженных рядах.The device is equipped with a system of wave stimulators, consisting of a chamber of intensive turbulence of the mixture, made in the form of a channel, on the inner walls of which vortex generators are made in the form of cone-shaped holes of oval shape and rectangular cross-section, arranged in rows at an angle of 45 ° to the direction of flow with the formation of a straight angle between the holes in conjugate rows.
Применение в этом волновом генераторе статических вихреобразователей, позволяет использовать устройство для интенсивной турбулизации смеси и получения тонкодисперсных высокогомогенных дисперсий.The use of static vortex generators in this wave generator allows the device to be used for intensive turbulization of the mixture and for obtaining finely dispersed highly homogeneous dispersions.
Однако, это устройство не может быть использовано в качестве универсального волнового генератора, поэтому для различных целей и назначений требуются его модификации.However, this device cannot be used as a universal wave generator, therefore, its modifications are required for various purposes and purposes.
Таким образом недостатком известных изобретений, касающихся способов обработки стволов нефтяных и газовых скважин и волновых генераторов для их осуществления, являются отсутствие возможности существенным образом улучшить качество проводки скважин.Thus, the disadvantage of the known inventions concerning methods of processing oil and gas wells and wave generators for their implementation is the inability to significantly improve the quality of wells.
Задачей предложенного технического решения является повышение качества строительства эксплуатационных нагнетательных и добывающих скважин.The task of the proposed technical solution is to improve the quality of construction of production injection and production wells.
Заявленный технический результат достигается применением предложенного способа обработки стволов нефтяных и газовых скважин и волновых генераторов для его осуществления, внутренняя полость каждого из которых оснащена статической системой побудителей волнообразования.The claimed technical result is achieved by using the proposed method for treating oil and gas wells and wave generators for its implementation, the inner cavity of each of which is equipped with a static system of wave stimulators.
Способ волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, включает бурение скважины с использованием долота с промывочными отверстиями, приготовление бурового промывочного раствора и подачу его в долото в процессе бурения скважины, крепление пробуренного ствола путем спуска металлических обсадных колонн, с последующим приготовлением тампонажного раствора и тампонированием области между колонной и стенкой скважины, причем перед бурением скважины в промывочных отверстиях долота устанавливают волновые генераторы для создания кольматационного экрана в процессе бурения, готовят буровой раствор путем диспергирования и гомогенизации смеси в волновом генераторе для приготовления бурового раствора с кольматирующими свойствами, в процессе бурения скважины подают приготовленный раствор в долото с возможностью прохождения его через волновые генераторы в промывочных отверстиях долота, готовят тампонажный раствор путем диспергирования и гомогенизации смеси в волновом генераторе и закачивают его в полость между обсадной колонной и стенкой скважины.The method of wave treatment of oil and gas wells, includes drilling a well using a bit with flushing holes, preparing drilling mud and feeding it into the bit while drilling a well, securing the drilled borehole by lowering metal casing strings, followed by preparing a grouting solution and plugging the area between the casing and the borehole wall, and before drilling the well, wave generators are installed in the drilling holes of the bit to create a clogging screen during drilling, a drilling fluid is prepared by dispersing and homogenizing the mixture in a wave generator to prepare a drilling mud with clogging properties, while drilling the well, the prepared slurry in the bit with the possibility of passing it through wave generators in the flushing holes of the bit, prepare the grouting slurry by dispersing and homogenizing the mixture in a wave generator and pump it into the cavity between the casing and the borehole wall.
Целесообразно буровой раствор с кольматирующими свойствами готовить путем диспергирования и гомогенизации в алюмосиликатных растворах функциональных добавок в количестве: КМЦ - 0,5-2%, сульфат алюминия - 1,2-2,0%; товарное жидкое стекло - 3-5%.It is advisable to prepare a drilling mud with bridging properties by dispersing and homogenizing functional additives in aluminosilicate solutions in an amount: CMC - 0.5-2%, aluminum sulfate - 1.2-2.0%; commercial liquid glass - 3-5%.
Волновой генератор для создания кольматационного экрана по способу волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, содержит корпус, внутренняя полость которого оснащена статической системой побудителей волнообразования, которая представляет собой сопло Вентури, состоящее из конфузора и диффузора, последовательно соединенных узкими концами, образующими в месте их сопряжения критическое сечение сопла, при этом отношение длины диффузора Ld к длине конфузора Lc равняется 2,3-2,5, а отношение входного диаметра конфузора Dc и выходного диаметра диффузора Dd к диаметру критического сечения сопла Do составляет 1,8-2,0 и 2,0-2,2, соответственно.A wave generator for creating a clogging screen by the method of wave treatment of oil and gas wells, contains a body, the inner cavity of which is equipped with a static system of wave stimulators, which is a Venturi nozzle, consisting of a confuser and a diffuser, connected in series by narrow ends forming at their interface the critical section of the nozzle, while the ratio of the length of the diffuser Ld to the length of the confuser Lc is 2.3-2.5, and the ratio of the inlet diameter of the confuser Dc and the outlet diameter of the diffuser Dd to the diameter of the throat section of the nozzle Do is 1.8-2.0 and 2 , 0-2.2, respectively.
Волновой генератор для приготовления бурового раствора по способу волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, содержит корпус, внутренняя полость которого оснащена статической системой побудителей волнообразования, причем на торцах корпуса установлены входной и выпускной патрубки, статическая система побудителей волнообразования сформирована из вставок, образующих вдоль продольного сечения корпуса прямоугольные в поперечном сечении корпуса каналы переменной высоты, увеличивающейся в сторону выпускного патрубка, поперек которых рядами установлены тела обтекания в виде цилиндров с насечками, так что в каналах меньшей высоты число тел обтекания в ряду, больше, чем в каналах большей высоты.A wave generator for preparing drilling fluid by the method of wave treatment of oil and gas wells, contains a housing, the inner cavity of which is equipped with a static system of wave stimulators, and at the ends of the housing there are inlet and outlet nozzles, the static system of wave stimulators is formed from inserts forming along the longitudinal section the bodies are rectangular in cross-section of the body channels of variable height, increasing towards the outlet pipe, across which the flow bodies are installed in rows in the form of cylinders with notches, so that in the channels of lower height the number of flow bodies in the row is greater than in the channels of greater height.
Волновой генератор для приготовления тампонажного раствора по способу волновой обработки стволов нефтяных и газовых скважин, содержит корпус, внутренняя полость которого оснащена статической системой побудителей волнообразования, корпус выполнен из сопряженных торцами и скрепленных друг с другом входного и выпускного патрубков, образующих во внутренней полости корпуса входную и выпускную зоны, разделенные статической системой побудителей волнообразования, выполненной в виде коаксиально установленной внутри корпуса камеры завихрения в форме перевернутого стакана, дно которого обращено в сторону входной зоны корпуса, а вход во внутреннюю полость камеры завихрения обеспечивается тангенциальными по отношению к ней каналами, выполненными на противоположных сторонах поперечного сечения ее стенки.A wave generator for the preparation of cement slurry by the method of wave treatment of oil and gas wellbores, contains a body, the inner cavity of which is equipped with a static system of wave stimulators, the body is made of inlet and outlet nozzles connected by ends and fastened to each other, forming an inlet and outlet zones, separated by a static system of undulation stimuli, made in the form of a vortex chamber coaxially installed inside the housing in the form of an inverted glass, the bottom of which faces the inlet zone of the housing, and the entrance to the inner cavity of the vortex chamber is provided by channels tangential to it, made on opposite sides of the cross-section of its wall.
Технологии волновой очистки забоя и создания кольматационного экрана в процессе бурения, с применением волновых генераторов в породоразрущающем инструменте (долоте), заключается в том, что в промывочные отверстия долота вместо обычных гидромониторных насадок вкручиваются волновые генераторы, которые в процессе бурения создают определенный спектр колебаний давления жидкости. Воздействие волн давления на забой скважины в процессе бурения должно способствовать увеличению механической скорости бурения путем использования разрушающего воздействия волн на породу, расклиниванию трещин и разрушению породы. Применение бурового раствора с кольматирующими добавками обеспечивает кольматацию трещин в боковых стенках скважины, что должно препятствовать проникновению бурового раствора в продуктивные пласты, а также способствует снижению проникновения тампонажного раствора в породу при цементировании скважин. По сравнению с традиционным бурением меньшее количество бурового раствора проникает в породу, что особенно важно для качества вскрытия продуктивного слоя.The technology of wave cleaning of the bottomhole and creation of a clogging screen during drilling, using wave generators in a rock cutting tool (bit), consists in the fact that instead of conventional jetting nozzles, wave generators are screwed into the drilling holes of the bit, which, during the drilling process, create a certain spectrum of fluid pressure fluctuations ... The impact of pressure waves on the bottom of the well during drilling should contribute to an increase in ROP by using the destructive effect of waves on the rock, wedging cracks and breaking the rock. The use of drilling mud with bridging additives ensures clogging of cracks in the sidewalls of the well, which should prevent the penetration of drilling mud into productive formations, and also helps to reduce the penetration of cement slurry into the rock during well cementing. Compared to traditional drilling, less drilling fluid penetrates into the formation, which is especially important for the quality of the productive layer penetration.
Качество буровых и тамонажных растворов зависит от дисперсности твердой фазы. Высокая дисперсность суспензии, реализуемая с помощью волновых генераторов, позволяет получить требуемые технологические свойства раствора при меньшем расходе исходных материалов для его обработки. Высокая дисперсность суспензии и меньший размер частиц твердой фазы способствуют созданию тонкого и малопроницаемого кольматационного экрана в стенке скважины, а значит и повышению качества вскрытия продуктивных пластов, ограничению фильтрации дисперсионной среды бурового раствора, предупреждению осложнений в процессе бурения и хорошей подготовке ствола скважины к цементированию обсадных колонн.The quality of drilling and grouting fluids depends on the dispersion of the solid phase. The high dispersion of the suspension, realized with the help of wave generators, makes it possible to obtain the required technological properties of the solution with a lower consumption of starting materials for its processing. The high dispersion of the suspension and the smaller particle size of the solid phase contribute to the creation of a thin and low-permeability plugging screen in the borehole wall, and hence to an increase in the quality of opening of productive formations, to limiting the filtration of the dispersion medium of the drilling fluid, preventing complications during the drilling process and good preparation of the wellbore for cementing casing strings ...
Воздействие волнового поля на начальной стадии коагуляционного твердения в суспензии цемент-вода приводит к формированию прочной и плотной структуры твердеющего цементного камня, при этом прочность цементного камня, седиментационная устойчивость и растекаемость существенно возрастают, сроки начала схватывания уменьшаются, сокращается время от начала до конца схватывания, что в свою очередь, позволяет обеспечить герметичность заколонного пространства и безаварийную эксплуатацию скважины.The effect of the wave field at the initial stage of coagulation hardening in a cement-water suspension leads to the formation of a strong and dense structure of the hardening cement stone, while the strength of the cement stone, sedimentation stability and spreading increase significantly, the time of the onset of setting decreases, the time from the beginning to the end of setting is reduced, which, in turn, allows to ensure tightness of the annulus and trouble-free operation of the well.
Неожиданным эффектом, полученным в результате использования предложенного технического решения, является улучшение качества кольматирования стволов нефтяных и газовых скважин после того, как с помощью волнового воздействия в процессе бурения, происходит расклинивание и увеличение трещин в их стенках.An unexpected effect obtained as a result of using the proposed technical solution is an improvement in the quality of clogging of oil and gas wells after wedging and an increase in cracks in their walls with the help of wave action during drilling.
Предложенный способ реализуются с помощью специальных устройств, трансформирующих энергию потока жидкости (бурового раствора, тампонажного раствора или воды) в волны определенных характеристик -волновых генераторов.The proposed method is implemented using special devices that transform the energy of the fluid flow (drilling mud, cement slurry or water) into waves of certain characteristics - wave generators.
На фиг. 1 - изображен волновой генератор для создания кольматационного экрана в процессе бурения.FIG. 1 - shows a wave generator for creating a colmatation screen during drilling.
На фиг. 2 - изображен волновой генератор для приготовления бурового раствора с кольматирующими свойствами: на фиг. 2а - представлен общий вид волнового генератора, там же в сечении I - показаны вставки, образующие продольные каналы; на фиг. 2б - показан разрез А-А на фиг. 2а; на фиг. 2в -дано объемное увеличенное изображение вида Б на фиг. 1 на тела обтекания, установленные в одном из каналов.FIG. 2 - shows a wave generator for preparing drilling mud with clogging properties: FIG. 2a - a general view of a wave generator is shown, in the same section in section I - inserts forming longitudinal channels are shown; in fig. 2b shows a section A-A in Fig. 2a; in fig. 2c - a volumetric enlarged image of type B in Fig. 1 on the streamline bodies installed in one of the channels.
На фиг. 3 -показан волновой генератор для приготовления тампонажного раствора: на фиг. 3а - представлен общий вид волнового генератора; на фиг. 3б - показан разрез А-А на фиг. 3а.FIG. 3 - shows a wave generator for the preparation of cement slurry: Fig. 3a is a general view of the wave generator; in fig. 3b shows a section A-A in Fig. 3a.
Волновой генератор для создания кольматационного экрана (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1 с наружной резьбой, внутренняя полость 2 которого оснащена статической системой побудителей волнообразования в виде сопла Вентури, состоящего из конфузора и диффузора, последовательно соединенных узкими концами, образующими в месте их сопряжения критическое сечение сопла, при этом отношение длины диффузора Ld к длине конфузора Lc равняется 2,4, а отношение входного диаметра конфузора Dc и выходного диаметра диффузора Dd к диаметру критического сечения сопла Do равняется 2,0 (при погрешности измерений ±5%), при этом торец корпуса со стороны диффузора выполнен в форма корончатой шайбы 3.The wave generator for creating a clogging screen (Fig. 1) contains a
Волновые генераторы, описанного типа, вворачиваются в промывочные отверстия долота посредством резьбы на корпусе 1 с помощью поворотного корончатого ключа совместимого с формами коронки 3. Буровой раствор с кольматационными свойствами, проходя по внутренней полости 2 генератора последовательно через конфузор и диффузор, благодаря возникающему волновому эффекту, турболизируется и под большим давлением вбрасывается на стенки скважины, обеспечивая их кольматацию.Wave generators of the described type are screwed into the flushing holes of the bit by means of the thread on the
Проведены испытания волнового генератора, встраиваемого в промывочное отверстие долота. Давление в генераторе создают за счет напора жидкости. Для измерения пульсаций давления и контроля работы генератора в его стенке устанавливают пьезоэлектрический датчик. Регулировочными вентилями устанавливали на входе в генератор необходимое давление и одновременно фиксировали сигналы с датчика динамического давления на осциллограммах. Как показали результаты измерений при использовании волнового генератора, установленною в промывочном отверстии долота, в устройстве возникают нестационарные пики давления, и связанные с этим высокоамплитудные пульсации струи бурового раствора с кольматирующим и добавками, исходящего из промывочного отверстия долота, под большим напором которых происходит образование кольматационного экрана на стенке скважины непосредственно в процессе ее бурения.The tests of the wave generator built into the drilling hole of the bit have been carried out. The pressure in the generator is created by the pressure of the liquid. To measure pressure pulsations and control the operation of the generator, a piezoelectric sensor is installed in its wall. Regulating valves set the required pressure at the generator inlet and simultaneously recorded signals from the dynamic pressure sensor on oscillograms. As shown by the measurement results, when using a wave generator installed in the drilling hole of the bit, unsteady pressure peaks appear in the device, and the associated high-amplitude pulsations of the jet of drilling fluid with clogging and additives emanating from the drilling hole of the bit, under the high pressure of which a clogging screen is formed on the borehole wall directly during its drilling.
Волновой генератор для приготовления бурового раствора с кольматирующими свойствами (фиг. 2а) содержит полый цилиндрический корпус 1, на торцах которого установлены входной 2 и выпускной 3 патрубки с внутренней трубной резьбой, внутренняя полость корпуса оснащена статической системой побудителей волнообразования, сформированной вставками 4, стянутыми винтами 5 (фиг. 2б), образующими вдоль продольного сечения корпуса прямоугольные в поперечном сечении каналы 6 переменной высоты, увеличивающейся в сторону выпускного патрубка, поперек которых в два ряда установлены тела обтекания в виде цилиндров 7 с насечками (фиг. 2б и 2в), закрепленные на стержнях винтов, между вставками, так что в каналах меньшей высоты число тел обтекания в ряду четыре, то есть больше, чем в каналах большей высоты, где их три.The wave generator for the preparation of drilling mud with bridging properties (Fig.2a) contains a hollow
Особенность конструкции данного волнового генератора связана с тем, что при его разработке, учитывалась необходимость обеспечения щадящего перемешивания ингредиентов и измельчения твердой фазы буровых растворов, содержащих полимеры, с целью предотвращения возможной деструкции молекул полимерных соединений. Прямоугольный профиль переменного сечения каналов был выбран на основе математического моделирования.The design feature of this wave generator is due to the fact that during its development, the need to ensure gentle mixing of ingredients and crushing of the solid phase of drilling fluids containing polymers was taken into account in order to prevent possible destruction of molecules of polymer compounds. The rectangular profile of the variable cross-section of the channels was selected based on mathematical modeling.
Генератор собирают, последовательно устанавливая на винты 5 вставки 4 и цилиндры 7, формируя таким образом прямоугольные каналы 6, каждый из которых разделен двумя рядами тел обтекания и скрепляют конструкцию вворачивая винты в резьбовые отверстия в крайней вставке, так, что все тела обтекания в виде цилиндров с насечками оказываются зажатыми между стенками вставок (фиг. 2в). Полученную конструкцию устанавливают в корпусе 1, на который крепят входной 2 и выпускной 3 патрубки, так чтобы входной патрубок был сопряжен с торцом низких каналов, а выпускной с торцом более высоких каналов. После сборки волновой генератор устанавливают в разрыве трубопровода посредством резьбовых соединений труб с входным и выпускным патрубками. При подаче рабочей жидкости через входной патрубок в профильные расширяющиеся каналы 6 смесь проходит между стенок вставок 4 и обтекает цилиндры 7 с насечками, в результате действия гидравлического сопротивления, образуются вихревые высокотурбулентные отрывные потоки, а также обширные области развитой кавитации, возбуждающие мощные колебания и волны в обрабатываемом буровом растворе, обеспечивающие его гомогенизацию и диспергирование.The generator is assembled by sequentially installing
Наличие дополнительного второго ряда тел обтекания в генераторе способствует стабилизации размеров кавитационной пелены за первым телом, а также практически постоянному ее размеру в достаточно широком диапазоне гидродинамических параметров, что позволяет, в конечном итоге, увеличить степень дисперсности суспензии при меньшем времени ее приготовления: средний (медианный) размер частиц конденсированной твердой фазы с 20-30 мкм уменьшается до 8-12 мкм.The presence of an additional second row of flow bodies in the generator contributes to the stabilization of the size of the cavitation sheet behind the first body, as well as its almost constant size in a fairly wide range of hydrodynamic parameters, which ultimately makes it possible to increase the degree of dispersion of the suspension with a shorter preparation time: average (median ) the particle size of the condensed solid phase decreases from 20-30 microns to 8-12 microns.
Волновой генератор для приготовления тампонажного раствора (фиг. 3) содержит полый цилиндрический корпус, образованный сопряженными друг с другом входным 1 и выпускным 2 патрубками с внутренней трубной резьбой, внутренняя полость корпуса оснащена статической системой побудителей волнообразования, путем раздела на входную 3 и выпускную 4 зоны, коаксиально установленной внутри нее камерой завихрения 5 в форме перевернутого стакана, дно которого обращено в сторону входной зоны корпуса, на открытом торце камеры выполнен крепежный элемент под ключ для установки ее в корпусе, а вход во внутреннюю полость камеры обеспечивается тангенциальными по отношению к ней каналами 6 и 7 (фиг. 2), выполненными на противоположных сторонах поперечного сечения ее стенки.The wave generator for the preparation of grouting slurry (Fig. 3) contains a hollow cylindrical body formed by
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
После сборки волновой генератор устанавливают в разрыве трубопровода (на чертеже не показан) посредством резьбовых соединений труб с входным 1 и выпускным 2 патрубками. При подаче смеси через входной патрубок 1 во входную зону 3 корпуса генератора, тампонажный раствор с большой скоростью впрыскивается через тангенциальные каналы 6 и 7 в камеру завихрения 5. При этом образуются динамически неустойчивые вихревые потоки, порождающие кавитационные процессы в центральной зоне камеры. Эти процессы существенно изменяют степень дисперсности и уровень гомогенизации тампонажного раствора, который после волновой обработки выходит из камеры завихрения в выпускную зону 4 и через выпускной патрубок 2 поступает в нагнетательный трубопровод, а из него в тампонируемую область скважины.After assembly, the wave generator is installed in a pipeline rupture (not shown in the drawing) by means of threaded pipe connections with
Результаты испытаний тампонажного раствора иллюстрируются данными исследований, проведенными в независимой сертифицированной лаборатории МСУ - Московского строительного университета.The results of testing the grouting slurry are illustrated by research data carried out in an independent certified laboratory of the MSU - Moscow University of Civil Engineering.
В табл. 1 приведены прочностные характеристики цементного камня 7-ми суточного возраста, полученного из тампонажного раствора после обработки в устройстве - прототипе и из тампонажного раствора после волновой обработки в предложенном устройстве.Table 1 shows the strength characteristics of a cement stone of 7 days of age, obtained from the cement slurry after processing in the device - prototype and from the cement slurry after wave treatment in the proposed device.
Приведенные данные свидетельствуют о высокой эффективности волновой обработки цементной суспензии в предложенном волновом генераторе, в результате которой прочность цементного камня увеличивается более, чем на 16%. Исследование структуры цементного камня с помощью электронного микроскопа показывают, что увеличение прочности достигается за счет повышения дисперсности цементной суспензии и ее однородности. Одновременно повышается подвижность цементной суспензии (растекаемость) в период прокачивания, сокращается период времени между началом и концом схватывания - эти факторы благоприятствуют повышению качества крепления и тампонирования скважины.The given data indicate the high efficiency of the wave treatment of the cement suspension in the proposed wave generator, as a result of which the strength of the cement stone increases by more than 16%. The study of the structure of the cement stone using an electron microscope shows that an increase in strength is achieved by increasing the dispersion of the cement suspension and its homogeneity. At the same time, the mobility of the cement slurry (spreadability) increases during the pumping period, the time period between the beginning and the end of setting is reduced - these factors contribute to improving the quality of casing and plugging of the well.
Изобретение иллюстрируют примерами реализации способа.The invention is illustrated by examples of implementation of the method.
Пример 1. Перед началом бурения скважины шесть волновых генераторов для создания кольматационного экрана в процессе бурения, изготовленных из сплава ВК8 ГОСТ 3882-74, вкручивают в штатные промывочные отверстия долота диаметром 215,9 мм. Алюмосиликатный раствор готовят непосредственно у скважин путем смешения двух исходных растворов - силикатного и алюмината натрия. В промежуточную емкость загружают алюмосиликатный буровой промывочный раствор с кольматирующими добавками в количестве (% масс.): КМЦ - 0,5, сульфат алюминия - 1,2, товарное жидкое стекло - 3,0. Диспергирование и гомогенизацию смеси осуществляют путем многократной прокачки этого раствора по замкнутому циклу через волновой генератор, изготовленный из стали 40Х ГОСТ 4543-71, для приготовления бурового раствора с кольматирующими свойствами. В процессе бурения скважины приготовленный раствор из промежуточной емкости подают в долото с возможностью прохождения его через волновые генераторы, установленные в промывочных отверстиях долота. После окончания процесса бурения осуществляют крепление пробуренного ствола путем спуска металлических обсадных колонн. Затем, готовят тампонажный раствор, путем диспергирования и гомогенизации смеси портландцемента тамонажного ГОСТ 1581-96 с водой в волновом генераторе для приготовления томпанажного раствора, изготовленном из сплава ВК8 ГОСТ 3882-74, который монтируют в нагнетательную линию обвязки цементировочного оборудования, и тампонируют полость между колонной труб и стенкой скважины путем закачивания в нее приготовленного раствора непосредственно после его выхода из волнового генератора.Example 1. Before drilling a well, six wave generators made of VK8 GOST 3882-74 alloy to create a colmatation screen during drilling are screwed into standard flushing holes of a bit with a diameter of 215.9 mm. An aluminosilicate solution is prepared directly at the wells by mixing two initial solutions - sodium silicate and sodium aluminate. An aluminosilicate drilling mud with clogging additives is loaded into the intermediate tank in an amount (wt%): CMC - 0.5, aluminum sulfate - 1.2, commercial water glass - 3.0. Dispersion and homogenization of the mixture is carried out by repeated pumping of this solution in a closed cycle through a wave generator made of steel 40X GOST 4543-71 to prepare drilling mud with bridging properties. In the process of drilling the well, the prepared solution from the intermediate tank is fed into the bit with the possibility of passing it through the wave generators installed in the flushing holes of the bit. After the end of the drilling process, the drilled hole is fastened by lowering the metal casing strings. Then, grouting slurry is prepared by dispersing and homogenizing a mixture of Portland cement grouting GOST 1581-96 with water in a wave generator for preparing grouting slurry made of VK8 GOST 3882-74 alloy, which is mounted in the injection line of the cementing equipment piping, and plugging the cavity between the column pipes and the borehole wall by pumping the prepared solution into it immediately after its exit from the wave generator.
Пример 2. Обработку ствола скважины ведут по технологии, описанной в примере 1 с использованием алюмосиликатного бурового промывочного раствора с кольматирующими добавками в количестве (% масс.): КМЦ 2,0, сульфат алюминия - 2,0, товарное жидкое стекло - 5,0.Example 2. Treatment of the wellbore is carried out according to the technology described in example 1 using an aluminosilicate drilling mud with clogging additives in an amount (wt%): CMC 2.0, aluminum sulfate - 2.0, commercial water glass - 5.0 ...
Пример 3. Обработку ствола скважины ведут по технологии, описанной в примере 1 без установки в промывочные отверстия долота волновых генераторов, предложенной конструкции.Example 3. Treatment of the wellbore is carried out according to the technology described in example 1 without installing wave generators of the proposed design in the flushing holes of the bit.
Пример 4. Обработку ствола скважины ведут по технологии, описанной в примере 1 без обработки промывочного бурового раствора с кольматирующими свойствами в предложенном волновом генераторе. Перемешивание и диспергирование смеси осуществляют в известном волновом генераторе с насечками, принятом за прототип предложенного.Example 4. Treatment of the wellbore is carried out according to the technology described in example 1 without treatment of drilling mud with bridging properties in the proposed wave generator. Stirring and dispersing the mixture is carried out in a known wave generator with notches, taken as a prototype of the proposed one.
Пример 5. Обработку ствола скважины ведут по технологии, описанной в примере 1 без обработки тампонажного раствора в предложенном волновом генераторе. Перемешивание и диспергирование смеси осуществляют в известном волновом генераторе с насечками, принятом за прототип предложенного.Example 5. Treatment of the wellbore is carried out according to the technology described in example 1 without treatment of the cement slurry in the proposed wave generator. Stirring and dispersing the mixture is carried out in a known wave generator with notches, taken as a prototype of the proposed one.
Как известно, кольматация стенки скважины, способствует снижению проникновения тампонажного раствора в породу при цементировании скважин и позволяет существенно увеличить высоту подъема цементного раствора в затрубном пространстве. Чем выше качество кольматирования, тем меньше потери тампонажного раствора, поэтому численные значения отношения высоты недоподъема цемента при обработке скважины известным способом к высоте недоподъема при обработке ствола по примерам могут быть показателями качества этой обработки.As you know, clogging of the borehole wall helps to reduce the penetration of cement slurry into the rock during well cementing and allows to significantly increase the height of the cement slurry in the annulus. The higher the bridging quality, the less the loss of the grouting slurry, therefore, the numerical values of the ratio of the cement under-rise height when treating a well in a known manner to the under-rise height when treating a wellbore, according to examples, can be indicators of the quality of this treatment.
Результаты сравнения недоподъема тампонажного растворов при обработке ствола скважины по известному способу и по примерам 1-5 представлены в таблице 2.The results of comparing the under-rise of cement slurries when treating the wellbore according to the known method and examples 1-5 are presented in Table 2.
Как видно из представленных в таблице данных при обработке ствола скважины предложенным способом с использованием предложенных волновых генераторов и буровых растворов с кольматирующими добавками в заявленном количественном диапазоне (пример 1 и 2), показатель качества обработки ствола скважины в более чем 22 раза выше, чем при ее обработке известным способом. При обработке скважины в отсутствии волновых генераторов в промывочных отверстиях долота (пример 3) или при обработке бурового раствора с кольматирующими свойствами в известном волновом генераторе (пример 4), или при волновой обработке тапонажного раствора в известном волновом генераторе (пример 5), показатель качества не значительно отличается от его значения, соответствующего обработке ствола скважины известным способом.As can be seen from the data presented in the table when treating the wellbore by the proposed method using the proposed wave generators and drilling fluids with bridging additives in the stated quantitative range (examples 1 and 2), the quality index of the wellbore treatment is more than 22 times higher than with its processing in a known manner. When treating a well in the absence of wave generators in the drilling holes of the bit (example 3) or when processing mud with bridging properties in a known wave generator (example 4), or when wave treatment of a cement slurry in a known wave generator (example 5), the quality index is not significantly differs from its value corresponding to the wellbore treatment in a known manner.
Таким образом, использование в предложенном способе предложенных волновых генераторов дает системный эффект, выражающийся в значительном улучшении качества проводки нефтяных и газовых скважин.Thus, the use of the proposed wave generators in the proposed method gives a systemic effect, expressed in a significant improvement in the quality of oil and gas wells.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134866A RU2746572C1 (en) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | Method for wave treatment of oil and gas wellbores and wave generators for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134866A RU2746572C1 (en) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | Method for wave treatment of oil and gas wellbores and wave generators for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2746572C1 true RU2746572C1 (en) | 2021-04-15 |
Family
ID=75521109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020134866A RU2746572C1 (en) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | Method for wave treatment of oil and gas wellbores and wave generators for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2746572C1 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1291206A1 (en) * | 1985-02-25 | 1987-02-23 | Иркутское Отделение Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Методики И Техники Разведки | Disintegrator |
| RU2206706C2 (en) * | 2000-09-18 | 2003-06-20 | Дочернее общество с ограниченной ответственностью Буровая компания ОАО "Газпром" | Method of density control of grounting mortars and flushing fluids and device for method embodiment |
| RU2222684C2 (en) * | 2002-04-19 | 2004-01-27 | Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" | Three-roller bit |
| CN202174645U (en) * | 2011-05-04 | 2012-03-28 | 广东盛瑞土建科技发展有限公司 | Mixing device dedicated for foam cement slurry |
| RU2507370C1 (en) * | 2012-08-27 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Jet-type mixing ejector |
| RU142862U1 (en) * | 2013-12-16 | 2014-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" (НОВОТЕХ+) | DEVICE FOR PREPARING EMULSIONS |
| RU2612413C1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-03-09 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") | Borehole conditioning method |
| GB2565629A (en) * | 2017-06-21 | 2019-02-20 | Tracto Technik | Mixing system and method for producing a drilling fluid for ground drilling and use in producing a drilling fluid for ground drilling |
| US20190309579A1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-10-10 | Saudi Arabian Oil Company | Wellbore drill bit nozzle |
-
2020
- 2020-10-23 RU RU2020134866A patent/RU2746572C1/en active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1291206A1 (en) * | 1985-02-25 | 1987-02-23 | Иркутское Отделение Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Методики И Техники Разведки | Disintegrator |
| RU2206706C2 (en) * | 2000-09-18 | 2003-06-20 | Дочернее общество с ограниченной ответственностью Буровая компания ОАО "Газпром" | Method of density control of grounting mortars and flushing fluids and device for method embodiment |
| RU2222684C2 (en) * | 2002-04-19 | 2004-01-27 | Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" | Three-roller bit |
| CN202174645U (en) * | 2011-05-04 | 2012-03-28 | 广东盛瑞土建科技发展有限公司 | Mixing device dedicated for foam cement slurry |
| RU2507370C1 (en) * | 2012-08-27 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Jet-type mixing ejector |
| RU142862U1 (en) * | 2013-12-16 | 2014-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" (НОВОТЕХ+) | DEVICE FOR PREPARING EMULSIONS |
| RU2612413C1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-03-09 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") | Borehole conditioning method |
| GB2565629A (en) * | 2017-06-21 | 2019-02-20 | Tracto Technik | Mixing system and method for producing a drilling fluid for ground drilling and use in producing a drilling fluid for ground drilling |
| US20190309579A1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-10-10 | Saudi Arabian Oil Company | Wellbore drill bit nozzle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4930576A (en) | Slurry mixing apparatus | |
| US9637991B2 (en) | Running and cementing tubing | |
| RU2081292C1 (en) | Nozzle for self-excited oscillations of drilling mud and drilling tool with this nozzle | |
| DE1533607C3 (en) | Earth drilling method and apparatus for carrying out this method | |
| RU171177U1 (en) | DEVICE FOR VIBROWAVE INFLUENCE ON PRODUCTIVE LAYERS OF AQUARIUM AND OIL AND GAS WELLS | |
| US5026168A (en) | Slurry mixing apparatus | |
| RU2191896C2 (en) | Method of treating bottom-hole formation zone | |
| EP0512331B1 (en) | Device for cleaning the well-bore-surrounding-zone | |
| RU2746572C1 (en) | Method for wave treatment of oil and gas wellbores and wave generators for its implementation | |
| US4989987A (en) | Slurry mixing apparatus | |
| RU68052U1 (en) | Borehole Hydraulic Vibrator | |
| US4951262A (en) | Agitator and baffles for slurry mixing | |
| Liu et al. | A new solution to enhance cuttings transport in mining drilling by using pulse jet mill technique | |
| US6702204B2 (en) | Cavitating jet | |
| WO2009048337A1 (en) | Means and method for mixing a particulate material and a liquid | |
| RU77176U1 (en) | HYDRODYNAMIC ULTRASONIC DEPARAFFINIZER OF PUMP AND COMPRESSOR PIPES | |
| Artamonov et al. | Laboratory and field testing of wave machines and devices for preparation of fine-particle suspensions | |
| Kamyshatskyi et al. | On the issue concerning improvement of a mud preparation technology at the expense of hydrodynamic cavitation | |
| SU1772345A1 (en) | Oil-well vibrator | |
| Ganiev et al. | Nonlinear wave and cavitation processes and their effect on the mechanical properties of viscous solutions | |
| RU2047729C1 (en) | Method and device for treatment of the near-bottom bed area | |
| RU2270315C2 (en) | Hydro-acoustic well drilling rig | |
| RU54816U1 (en) | DEVICE FOR PREPARING A WATER-MASSOUS EMULSION | |
| RU2313655C1 (en) | Device for well bore cleaning and mudding (variants) | |
| US20220097011A1 (en) | Method and Device for Conditioning Drilling Fluid |