RU2770831C1 - Method for eliminating freezing and control wells when installing mine shafts using hydrojet technology and a system for its implementation - Google Patents

Method for eliminating freezing and control wells when installing mine shafts using hydrojet technology and a system for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2770831C1
RU2770831C1 RU2021110651A RU2021110651A RU2770831C1 RU 2770831 C1 RU2770831 C1 RU 2770831C1 RU 2021110651 A RU2021110651 A RU 2021110651A RU 2021110651 A RU2021110651 A RU 2021110651A RU 2770831 C1 RU2770831 C1 RU 2770831C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
cement
freezing
flexible hose
perforation
Prior art date
Application number
RU2021110651A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Германович Старцев
Original Assignee
Акционерное общество "НЬЮ ГРАУНД"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "НЬЮ ГРАУНД" filed Critical Акционерное общество "НЬЮ ГРАУНД"
Priority to RU2021110651A priority Critical patent/RU2770831C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2770831C1 publication Critical patent/RU2770831C1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/11—Perforators; Permeators
    • E21B43/114—Perforators using direct fluid action on the wall to be perforated, e.g. abrasive jets

Abstract

FIELD: mining industry.SUBSTANCE: invention relates to the mining industry, in particular to a method for eliminating freezing and control wells when installing mine shafts using hydrojet technology. The claimed method includes perforation of wells with a solution on an abrasive made of cement. Lowering the perforator into the well to a predetermined depth and perforating the casing pipe of the well and filling the annulus with a water-cement mixture. Perforation of the casing pipe of the well is carried out by a hydrojet method, and filling of the annulus with a water-cement mixture using low-pressure injection. The process of liquidation of wells is carried out in a sequence of stages. A pumping unit and a mixer are installed on the surface. Before the hydraulic monitor is lowered for a given interval, the freezing or control well is templated and the wellhead is tied with fittings that make it possible to collect the borehole fluid in the freezing gallery. On the cable, a hydraulic monitor is lowered through the existing freezing column to a level above the final depth of the well, during the descent of the hydraulic monitor, a flexible hose is attached to the cable to supply cement mixture, mortar. Hydro-perforation is carried out with 2-4-hp pumps, providing a flow rate of 200-260 m/s from the perforator nozzles with a pressure drop of 18-22 MPa on them, pumping a cement mixture containing 750-1000 kg of cement per 1 m3of liquid. 0.5-1.5 minutes are spent on processing one interval of the formation, after which the pumping of the mixture is stopped, and the flexible hose together with the hydraulic monitor is lifted being set at the next interval, after which the perforation process is repeated. After cutting the upper holes of the formation in the freezing or control well, the perforator with a flexible hose is lifted to the wellhead. The flexible hose is flushed with an outflow through the wellhead. The wellhead is sealed, cement mixture and mortar are injected into the formation through the head, through perforations. Cement setting lasts 2-3 hours. The flexible hose with a hydraulic monitor is repeatedly lowered to a mark that is 2-5 meters above the perforation interval, and the well is flushed in order to extract the cement mortar distributed above the liquidated formation interval. The flexible hose together with the hydraulic monitor is lifted being set at the next interval. All stages of the process are repeated in relation to all wells, making a movement in a circle. A system has also been announced for the elimination of freezing and control wells when installing mine shafts.EFFECT: filling the well cavity with cement mortar, ensuring its continuity and stability of the surrounding soil mass.2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности. Предназначено для производства работ по ликвидации скважин с поверхности земли на глубину до 800 метров.The invention relates to the mining industry. Designed for the production of work on the liquidation of wells from the surface of the earth to a depth of 800 meters.

В технике известны различные способы для ликвидации замораживающих скважин.Various methods are known in the art for eliminating freeze wells.

Так, из уровня техники известно проведение перфорации гидромеханическим прокалывающим перфоратором при ликвидации замораживающих колонок, описанное в патенте RU 2087685. Способ включает спуск в скважину на геофизическом кабеле перфоратора с камерой, инструментом для формирования канала, гидронасосом с электродвигателем, создание давления в камере, перемещение инструмента, формирование канала и возврат инструмента, отличающийся тем, что камеру перфоратора выполняют с отделом низкого давления, накопительной масляной емкостью, золотником, подпружиненной и связанной между собой парой поршень шток, помещенной в отделе камеры низкого давления и образующей под штоком отдел камеры высокого давления, который имеет рабочий поршень и инструмент для формирования канала, помещенный на рабочем поршне, при этом давление в камере создают в ее отделе низкого давления, передают его в накопительную масляную емкость и под поршневое пространство пары поршень - шток через золотник, перемещение инструмента осуществляют за счет перемещения рабочего поршня под давлением в отделе камеры высокого давления, а возврат инструмента осуществляют под действием пружины и давления жидкости в скважине.Thus, it is known from the prior art to perform perforation with a hydromechanical piercing perforator during the elimination of freezing columns, described in patent RU 2087685. , the formation of a channel and the return of the tool, characterized in that the perforator chamber is made with a low-pressure section, an accumulative oil reservoir, a spool, a spring-loaded and interconnected piston rod pair, placed in the low-pressure chamber section and forming a high-pressure chamber section under the rod, which has a working piston and a tool for forming a channel placed on the working piston, while the pressure in the chamber is created in its low pressure section, it is transferred to the storage oil tank and under the piston space of the piston-rod pair through the spool, the tool moves about is carried out by moving the working piston under pressure in the high-pressure chamber section, and the return of the tool is carried out under the action of a spring and fluid pressure in the well.

Технической проблемой аналога является недоход перфоратора до заданной глубины, падение давления и появление полной циркуляции при проведении перфорации вследствие порыва ГНКТ (гибкого шланга) без падения веса, а также обрыв ГНКТ (гибкого шланга) с перфоратором и падение веса.The technical problem of the analogue is the failure of the perforator to a given depth, the pressure drop and the appearance of complete circulation during perforation due to a rupture of the coiled tubing (flexible hose) without weight loss, as well as a breakage of the coiled tubing (flexible hose) with a perforator and a weight drop.

Известно проведение сверлящей перфорации при ликвидации замораживающих колонок, описанное в патенте RU 2298644. Способ заключается в том, что в заданный интервал скважины спускают устройство для перфорации, которое выполняют в виде корпуса с продольным фигурным пазом и радиальным каналом с проточкой, выдвижного гибкого отклонителя с помещенным в нем гибким валом с режущим инструментом в нижней части, узла торможения нижней части гибкого вала и узла прижатия и фиксации устройства к стенке скважины, после чего прижимают и фиксируют устройство к стенке скважины, передают вращение гибкому валу и при ограниченном осевом перемещении притормаживают движение гибкого вала в нижней части в зоне режущего инструмента, увеличивают продольную жесткость гибкого вала, чем устраняют его крутильные колебания и при увеличении осевого усилия на гибкий вал увеличивают радиус его искривления, затем при рабочих режимах осевой подачи и стабильного вращения приторможенного вала осуществляют перфорацию неоднородной среды скважины.It is known to carry out drilling perforation during the elimination of freezing columns, described in patent RU 2298644. it contains a flexible shaft with a cutting tool in the lower part, a braking unit for the lower part of the flexible shaft and a unit for pressing and fixing the device to the well wall, after which the device is pressed and fixed to the well wall, rotation is transmitted to the flexible shaft and, with limited axial movement, the movement of the flexible shaft is slowed down in the lower part in the zone of the cutting tool, they increase the longitudinal rigidity of the flexible shaft, which eliminates its torsional vibrations and, with an increase in the axial force on the flexible shaft, increases the radius of its curvature, then, in the operating modes of axial feed and stable rotation of the braked shaft, perforation is performed non-uniformly the bottom of the well environment.

Технической проблемой аналога является то, что сверление колонны и горной породы снижает надежность работы, усложняет конструкцию. Криволинейный направляющий канал с малым радиусом ограничен габаритами и конструкцией устройства, возникают большие знакопеременные нагрузки на гибкий вал и режущий инструмент, кроме того, сверление под углом приводит к разрушению режущего инструмента и гибкого вала.The technical problem of the analogue is that the drilling of the column and rock reduces the reliability of work, complicates the design. A curved guide channel with a small radius is limited by the dimensions and design of the device, there are large alternating loads on the flexible shaft and the cutting tool, in addition, drilling at an angle leads to the destruction of the cutting tool and the flexible shaft.

Известно проведение прострелочно-взрывных работ при ликвидации замораживающих колонок по патенту RU 2065932. Способ включает снаряжение перфоратора, спуск перфоратора в скважину, установку перфоратора в заданном интервале глубин разреза и перфорацию интервала с заданной плотностью отверстий. It is known to carry out perforating and blasting operations during the elimination of freezing columns according to patent RU 2065932. The method includes equipping a perforator, lowering the perforator into the well, installing the perforator in a given interval of cut depths and perforating the interval with a given density of holes.

Технической проблемой аналога является то, что конструктивные особенности перфораторов не содержат возможности снижения негативного воздействия залповой перфорации на техническое состояние колонны обсадных труб и целостность цементного камня в затрубном пространстве скважины. The technical problem of the analogue is that the design features of the perforators do not contain the possibility of reducing the negative impact of volley perforation on the technical condition of the casing string and the integrity of the cement stone in the annulus of the well.

Высока вероятность непрострела при простреле колонны из 2 и более обсадных труб.There is a high probability of non-shooting when shooting through a string of 2 or more casing pipes.

Наиболее близкими к предлагаемому нами решению являются механизмы и способы, описанные в патенте RU 151088U, опубл.: 20.03.2015, при гидропескоструйной перфорации скважин. Так, в прототипе отражено, что перфоратор спускают в скважину на заданную глубину. В колонну НКТ с устья скважины опускают шар опрессовочного клапана, который садится в седло на торце перфоратора, и проводят опрессовку колонны на прочность и плотность. Далее обратной промывкой вымывают опрессовочный шар. Затем в колонну НКТ опускают шар рабочего клапана перфоратора, который садится в седло на торце хвостовика, после чего поток жидкости при закачке в НКТ может выходить только через насадки, закрепленные в перфораторе при помощи держателей. Насадки устанавливают напротив нефтенасыщенного интервала пласта. В НКТ закачивают при помощи насосов технологическую жидкость, обычно воду, с кварцевым песком под расчетным давлением. Струя с абразивом разрушает обсадную колонну, цементный камень и пласт, образуя в пласте грушевидный канал диаметром до 5 см и длиной 20-30 см, по которому нефть в дальнейшем фильтруется из пласта в скважину. Обратный поток жидкости через кольцевое пространство между НКТ и обсадной колонной выносит отработанный песок с кусочками выработанной породы на поверхность. По окончании перфорации на горизонте обратной промывкой вымывают рабочий шар перфоратора и промывают забой скважины от осевшего песка через хвостовик.The closest to the solution we propose are the mechanisms and methods described in the patent RU 151088U, publ.: 03/20/2015, for hydro-sand-jet perforation of wells. Thus, the prototype reflects that the perforator is lowered into the well to a predetermined depth. A pressure valve ball is lowered into the tubing string from the wellhead, which sits in the seat at the end of the perforator, and the string is pressure tested for strength and density. Next, the pressure ball is washed out by backwashing. Then, the ball of the working valve of the perforator is lowered into the tubing string, which sits in the seat at the end of the liner, after which the fluid flow, when pumped into the tubing, can only exit through nozzles fixed in the perforator using holders. The nozzles are installed opposite the oil-saturated formation interval. The tubing is pumped with a process fluid, usually water, with quartz sand at design pressure. A jet with an abrasive destroys the casing string, cement stone and reservoir, forming a pear-shaped channel in the reservoir with a diameter of up to 5 cm and a length of 20-30 cm, through which oil is subsequently filtered from the reservoir into the well. The reverse flow of fluid through the annulus between the tubing and the casing carries the spent sand with pieces of mined rock to the surface. At the end of perforation on the horizon, the working ball of the perforator is washed out by backwashing and the bottom of the well is washed from the settled sand through the liner.

Применение в прототипе гидропескоструйного перфоратора с тремя насадками, повернутыми друг относительно друга на 120°, позволяет за одну установку перфоратора прорезать три канала, а разнесение насадок по оси перфоратора на 400 мм позволяет вскрыть за один рез метр пласта. Смещение оси насадки от перпендикуляра на 2° вниз позволяет снизить противодействие режущей струе со стороны отраженной струи, увеличивая при этом глубину перфорационного канала.The use in the prototype of a hydro-sandblast perforator with three nozzles rotated by 120° relative to each other makes it possible to cut three channels in one perforator installation, and the nozzles are separated by 400 mm along the perforator axis, which makes it possible to open a formation in one cut. The displacement of the nozzle axis from the perpendicular by 2° downwards makes it possible to reduce the resistance to the cutting jet from the side of the reflected jet, while increasing the depth of the perforation channel.

Технической проблемой прототипа является то, что известная технология описывает разрушение с помощью подаваемой под высоким давлением водопесчаной смеси стенок скважины и слоя цементного камня ее окружающего, а затем горных пород вокруг скважины. Закачка водоцементной смеси монитором при этом не производится, сама скважина при этом цементным раствором не заполняется, грунт вокруг скважины не укрепляется. Поэтому, известный метод применяется для повышения отдачи скважины. The technical problem of the prototype is that the well-known technology describes the destruction of the walls of the well and the layer of cement stone surrounding it, and then the rocks around the well, using a water-sand mixture supplied under high pressure. In this case, the monitor does not pump the water-cement mixture, the well itself is not filled with cement mortar, the soil around the well is not strengthened. Therefore, the well-known method is used to increase the recovery of the well.

Отличием заявленного изобретения от прототипа является то, что предлагаемое изобретение основано на разрушении (перфорации) стенок скважины водоцементной смесью, подаваемой под высоким давлением в монитор, закреплении этой смесью массива слабого грунта в затрубном пространстве и заполнении полного сечения буровой скважины цементным раствором. Кроме того, перфорация сердечника скважины и заполнение затрубного пространства водоцементной смесью происходит в заявленном изобретении с использованием гидроструйной технологии. The difference between the claimed invention and the prototype is that the proposed invention is based on the destruction (perforation) of the borehole walls with a water-cement mixture supplied under high pressure to the monitor, fixing an array of weak soil in the annulus with this mixture and filling the full section of the borehole with cement mortar. In addition, the perforation of the core of the well and the filling of the annulus with a water-cement mixture occurs in the claimed invention using hydrojet technology.

Техническим результатом изобретения является заполнение полости скважины цементным раствором, обеспечение ее сплошности и устойчивости окружающего массива грунта. Также, экономится время на ликвидацию замораживающих и контрольных скважин, а также исключается засорение скважины и призабойной зоны пласта, и не требуется дополнительных операций на промывку скважины. The technical result of the invention is filling the well cavity with cement mortar, ensuring its continuity and stability of the surrounding soil massif. Also, time is saved for the liquidation of freezing and control wells, as well as clogging of the well and bottomhole formation zone is eliminated, and no additional operations are required to flush the well.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ ликвидации замораживающих и контрольных скважин при устройстве шахтных стволов, характеризующийся гидропескоструйной перфорацией скважин, с опусканием перфоратора в скважину на заданную глубину и перфорацией обсадной трубы скважины и заполнение затрубного пространства водоцементной смесью, отличающийся тем, что перфорацию обсадной трубы скважины водоцементной смесью осуществляют гидроструйным способом. Процесс ликвидации скважин осуществляют в последовательности этапов:The specified technical result is achieved due to the fact that the claimed method of liquidation of freezing and control wells during the construction of mine shafts, characterized by hydrosand-jet perforation of wells, with the lowering of the perforator into the well to a predetermined depth and perforation of the well casing and filling the annulus with a water-cement mixture, characterized in that perforation of the casing pipe of the well with a water-cement mixture is carried out by a hydrojet method. The well abandonment process is carried out in the following steps:

- на поверхности устанавливают насосный агрегат, смеситель; - a pump unit, a mixer are installed on the surface;

- перед спуском гидромонитора на заданный интервал производят шаблонирование замораживающей или контрольной скважины и устье скважины обвязывают арматурой, обеспечивающей возможность собирать скважинную жидкость в замораживающей галерее; при необходимости осуществляется сбор попутных газов;- before lowering the monitor to a predetermined interval, a freezing or control well is gauged, and the wellhead is tied with reinforcement, which makes it possible to collect the well fluid in the freezing gallery; if necessary, associated gases are collected;

- на тросе через существующее устье обсадной замораживающей колонны спускают гидроструйный монитор до уровня чуть выше конечной глубины скважины, причем во время спуска гидромонитора к тросу крепят гибкий шланг (рукав высокого давления) для подачи цементной смеси (раствора); - a hydraulic jet monitor is lowered on a cable through the existing mouth of the freezing casing to a level slightly higher than the final depth of the well, and during the descent of the hydraulic monitor, a flexible hose (high pressure hose) is attached to the cable to supply the cement mixture (mortar);

- проводят гидроперфорацию, при помощи энергии цементной смеси, содержащей 750 - 1000 кг цемента на 1 м3 жидкости; - hydroperforation is carried out using the energy of a cement mixture containing 750 - 1000 kg of cement per 1 m 3 of liquid;

- гибкий шланг (рукав высокого давления) промывается с изливом через устье скважины;- a flexible hose (high pressure hose) is flushed with a spout through the wellhead;

- устье скважины герметизируется, через цементировочную головку производится закачка цементной смеси (раствора) в пласт, через перфорационные отверстия;- the wellhead is sealed, the cement mixture (mortar) is pumped through the cementing head into the formation through the perforations;

- начала схватывания цемента в течение 2-3 часов;- the beginning of cement setting within 2-3 hours;

- гибкий шланг с гидромонитором повторно спускают на пять метров выше интервала перфорации и производят промывку скважины с целью извлечения цементного раствора распространенного выше ликвидируемого интервала пласта;- a flexible hose with a hydraulic monitor is re-launched five meters above the perforation interval and the well is flushed in order to extract the cement slurry spread above the liquidated formation interval;

- гибкий шланг (рукав высокого давления) вместе с гидромонитором поднимают, устанавливая на следующий интервал; - the flexible hose (high pressure hose) together with the hydraulic monitor is raised, setting it to the next interval;

- все этапы процесса повторяют в отношении всех скважин, совершая движение по кругу.- all stages of the process are repeated in relation to all wells, making a movement in a circle.

Система, реализующая вышеописанный способ содержит насосный агрегат высокого давления, подключенный через гофрированный шланг к смесителю, имеющему цементный силос с миксерной станцией, где смеситель подключен гидравлическим рукавом к емкости для отработанного раствора через перистальтический насос, выход которого по гидравлическому рукаву связан с емкостью для жидкости; также содержит универсальный подъемный механизм для колонки в виде барабана лебедки и барабана намотки троса, размещаемые на опорах, причем к головке колонки подведен гибкий рукав высокого давления на 400-770 атмосфер, который подключен к насосному агрегату высокого давления для подачи смеси из смесителя; все электропитание оборудования имеет подключение через электрический распределительный шкаф, подключенный к точке питания электроэнергией.The system implementing the above method comprises a high-pressure pumping unit connected through a corrugated hose to a mixer having a cement silo with a mixing station, where the mixer is connected by a hydraulic hose to the waste solution tank through a peristaltic pump, the output of which is connected to the liquid tank through the hydraulic hose; also contains a universal lifting mechanism for the column in the form of a winch drum and a cable winding drum placed on supports, and a high-pressure flexible hose for 400-770 atmospheres is connected to the column head, which is connected to a high-pressure pump unit for supplying the mixture from the mixer; all power supply to the equipment is connected through an electrical distribution cabinet connected to a power supply point.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На Фиг.1 показана схема примера реализации изобретения - план расположения оборудования для реализации способа (вид сверху).Figure 1 shows a diagram of an exemplary implementation of the invention - a plan for the location of equipment for implementing the method (top view).

На Фиг.2 показан вертикальный разрез скважины по срезу А-А схемы Фиг.1 (увеличенный) на этапе перфорации.Figure 2 shows a vertical section of the well along the cut A-A of the scheme of Figure 1 (enlarged) at the stage of perforation.

На Фиг.3 показан вертикальный разрез скважины по срезу А-А схемы Фиг.1 (увеличенный) при герметизации скважины.Figure 3 shows a vertical section of the well along the cut A-A of the scheme of Figure 1 (enlarged) during sealing of the well.

На чертежах: 1 - барабан лебедки, 2 - емкость для отработанного раствора, 3 - направление движения, 4 - насосный агрегат, 5 - смеситель, 6 - емкость для жидкости, 7 - гофрированный шланг, 8 - маслостанция, 9 - перистальтический насос, 10 - силос цемента, 11 - электрический распределительный шкаф, 12 - гидравлические рукава, 13 - рукав высокого давления, 14 - замораживаемая скважина, 15 - нижняя отметка обсадной трубы, 16 - пятый горизонт перфорации, 17 - четвертый горизонт перфорации, 18 - третий горизонт перфорации, 19 - второй горизонт перфорации, 20 - первый горизонт перфорации, 21 - конечная глубина скважины, 22 - гидромонитор, 23 - барабан лебедки, 24 - существующая замораживающая колонна , 25 - ручная лебедка, 26 - окончание перфорации на горизонте, 27 - перфорационные отверстия к стволу и от ствола.In the drawings: 1 - winch drum, 2 - waste solution tank, 3 - direction of movement, 4 - pumping unit, 5 - mixer, 6 - liquid tank, 7 - corrugated hose, 8 - oil station, 9 - peristaltic pump, 10 - cement silo, 11 - electric switch cabinet, 12 - hydraulic hoses, 13 - high pressure hose, 14 - freeze well, 15 - lower casing mark, 16 - fifth perforation horizon, 17 - fourth perforation horizon, 18 - third perforation horizon , 19 - second perforation horizon, 20 - first perforation horizon, 21 - final well depth, 22 - hydraulic monitor, 23 - drawworks drum, 24 - existing freeze string, 25 - manual winch, 26 - end of perforation at the horizon, 27 - perforations to the stem and away from the stem.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Способ ликвидации скважин состоит из следующих этапов.The well abandonment method consists of the following steps.

1. На поверхности устанавливают насосный агрегат 4, смеситель 5 (см. Фиг.1). 1. A pumping unit 4, a mixer 5 is installed on the surface (see Fig.1).

2. Перед спуском гидромонитора 22 (см. Фиг.2) на заданный интервал производится шаблонирование замораживающей 14 или контрольной скважины (шаблоном диаметром не менее диаметра гидромонитора).2. Before the descent of the monitor 22 (see Fig.2) at a predetermined interval, the freezing 14 or control well is templated (with a template with a diameter not less than the diameter of the monitor).

3. До спуска гидромонитора 22 устье скважины 14 обвязывают арматурой, обеспечивающей возможность собирать скважинную жидкость в замораживающей галерее.3. Prior to the descent of the monitor 22, the wellhead 14 is tied with reinforcement, which makes it possible to collect the well fluid in the freezing gallery.

4. На тросе через существующую замораживающую колонну 24 колонки спускают гидроструйный монитор 22 до уровня чуть выше конечной глубины скважины 21. Расположение гидромонитора 22 относительно вскрываемого пласта определяют с помощью механического, либо электронного счетчика, либо с точным измерением длины троса с помощью рулетки, на которых спускают гидромонитор. Во время спуска гидромонитора 22 к тросу «клямсами» крепят гибкий шланг через который будет осуществляться подача раствора. 4. On the cable through the existing freezing column 24 columns lower the hydro-jet monitor 22 to a level just above the final depth of the well 21. lower the hydrometer. During the descent of the hydraulic monitor 22, a flexible hose is attached to the cable with "blooms" through which the solution will be supplied.

5. Герметизация во время перфорации по предлагаемой технологии не производится.
6. Проведение гидроперфорации (см. Фиг.2). 5. Sealing during perforation according to the proposed technology is not performed.
6. Carrying out hydroperforation (see Fig.2).

• Закачивают цементную смесь, содержащую 750-1000 кг цемента на 1 м3 жидкости. Фракционный состав цемента не изменяется. • A cement mixture is pumped containing 750-1000 kg of cement per 1 m 3 of liquid. The fractional composition of cement does not change.

• При вскрытии замораживающих и контрольных скважин в качестве жидкости используется пресная вода • When opening freezing and control wells, fresh water is used as a liquid

• Подача насосов составляет 2-4 л/с, что обеспечивает скорость истечения из насадок перфоратора 200-260 м/с при перепаде давления на них 18-22 МПа. • The flow rate of the pumps is 2-4 l/s, which ensures the flow rate from the perforator nozzles is 200-260 m/s at a pressure drop of 18-22 MPa.

• Водоцементная смесь образует углубления в стенке замораживающей или контрольной скважины со скоростью 0,6-0,9 мм/с. • The water-cement mixture forms recesses in the wall of the freezing or control well at a rate of 0.6-0.9 mm/s.

• На обработку одного интервала пласта затрачивают 0,5-1,5 мин, после чего прокачку смеси прекращают и гибкий шланг вместе с гидромонитором поднимают, устанавливая у следующего интервала. • It takes 0.5-1.5 minutes to process one interval of the formation, after which the pumping of the mixture is stopped and the flexible hose, together with the hydraulic monitor, is raised, setting it at the next interval.

• Процесс перфорации повторяют, совершая движение в направлении 3. • The perforation process is repeated by moving in direction 3.

• Одной из основных задач в процессе перфорирования является поддержание закачки цемента в пласт, а также создание цементной рубашки по горизонтам радиусом не менее одного метра от центра скважин. • One of the main tasks in the perforation process is to maintain the injection of cement into the reservoir, as well as the creation of a cement jacket along horizons with a radius of at least one meter from the center of the wells.

7. После прорезания верхних отверстий пласта в замораживающей 14 или контрольной скважине производится подъем перфоратора с гибким шлангом на устье скважины.7. After cutting the upper formation holes in the freezing 14 or control well, the perforator with a flexible hose is lifted to the wellhead.

8. Гибкий шланг промывается с изливом через устье скважины.8. The flexible hose is flushed with a spout through the wellhead.

9. Устье скважины герметизируется, через цементировочную головку производится закачка цементной смеси (раствора) в пласт, через перфорационные отверстия 27 (см. Фиг.3). Давление закачки раствора определяется в каждом случае индивидуально, в зависимости от горизонта.9. The wellhead is sealed, the cement mixture (mortar) is pumped through the cementing head into the formation, through the perforations 27 (see Fig.3). The injection pressure of the solution is determined in each case individually, depending on the horizon.

10. Ожидание схватывания цемента в течение 2-3 часов. 10. Waiting for the cement to set for 2-3 hours.

11. Гибкий шланг с гидромонитором 22 повторно спускается на отметку, которая на 2-5 метров выше интервала перфорации и производится промывка скважины с целью извлечения цементного раствора, который находится выше ликвидируемого интервала пласта.11. A flexible hose with a hydraulic monitor 22 is repeatedly lowered to a mark that is 2-5 meters above the perforation interval and the well is flushed in order to extract the cement slurry, which is above the liquidated formation interval.

12. Гибкий шланг с гидромонитором 22 извлекается из замораживающей 14 или контрольной скважины на поверхность.12. A flexible hose with a hydraulic monitor 22 is removed from the freezing 14 or control well to the surface.

Сущность гидроструйной перфорации заключается в том, что гидромонитор 22, спущенный в скважину на гибком шланге и привязанный к заданному интервалу глубин с помощью счетчика расположенного на барабане лебедки 1, оснащенный необходимым количеством сопел, позволяет сформировать в обсадной колонне определенное количество отверстий и воздействует через них высоконапорными струями жидкости вскрытия, разрушает цементное кольцо и породу в призабойной зоне с образованием каверн.
Гидроструйный монитор 22 представляет собой корпус из стального сплава с четырьмя форсунками из твердых сплавов с фазировкой 90 градусов. Форсунки находятся на одной горизонтальной оси. При прокачке смеси через форсунки с определенным расходом достигается необходимая скорость струи при расчетном давлении (400-770) атм. Перепад давления жидкости на насадке, без учета потерь на трение в гибком шланге составляет 10-12 МПа при диаметре сопла 2,0-2,5 мм.The essence of hydro-jet perforation lies in the fact that the hydraulic monitor 22, lowered into the well on a flexible hose and tied to a given depth interval using a counter located on the drawworks drum 1, equipped with the necessary number of nozzles, allows you to form a certain number of holes in the casing string and acts through them with high-pressure opening fluid jets, destroys the cement ring and rock in the bottomhole zone with the formation of caverns.
The Hydrojet Monitor 22 is a steel alloy body with four 90 degree phasing hard alloy nozzles. The nozzles are on the same horizontal axis. When pumping the mixture through the nozzles with a certain flow rate, the required jet velocity is achieved at a design pressure of (400-770) atm. The liquid pressure drop across the nozzle, excluding friction losses in the flexible hose, is 10-12 MPa with a nozzle diameter of 2.0-2.5 mm.

При гидроструйной перфорации в качестве абразива применяется цементная смесь, которая в дальнейшем закачивается в пласт. Для проведения работ необходим гидромонитор 22, гибкий шланг, насосный агрегат 4, смеситель 5, емкости для жидкости 6, а также жидкость – носитель и цемент. В качестве жидкости - носителя используют воду (допускается замес тампонажного раствора на соленном рассоле или с добавлением присадок для придания раствору нужных свойств). При работах в интервале непродуктивного пласта обычно используют пресную воду. Концентрация цемента должна составлять 750-1000 г/литр. In hydrojet perforation, a cement mixture is used as an abrasive, which is then pumped into the reservoir. To carry out the work, a hydraulic monitor 22, a flexible hose, a pumping unit 4, a mixer 5, liquid containers 6, as well as a carrier liquid and cement are required. Water is used as a carrier fluid (it is allowed to mix cement slurry in salt brine or with the addition of additives to give the slurry the desired properties). When working in the interval of an unproductive formation, fresh water is usually used. The concentration of cement should be 750-1000 g/liter.

Процесс гидроструйной перфорации осуществляют последовательно с нижних интервалов 20, 19, 18 на верхние 17, 16. Компоновка оборудования, следующая: переходник - гибкий шланг, механический разъединитель, гидроструйный монитор 22. Перфорация интервалов и закачка цемента в пласт происходит последовательно. Продолжительность процесса при точечном вскрытии составляет не более 1,5 мин. The process of hydrojet perforation is carried out sequentially from the lower intervals 20, 19, 18 to the upper 17, 16. The layout of the equipment is as follows: an adapter - a flexible hose, a mechanical disconnector, a hydrojet monitor 22. The perforation of the intervals and the injection of cement into the reservoir occurs sequentially. The duration of the process with a spot opening is no more than 1.5 minutes.

Для перфорации сердечника используется высоконапорная струя с абразивными частицами. Пространственное положении точек перфорации контролируется с помощью считывающего устройства, интервал точек перфорации 20 см.A high-pressure jet with abrasive particles is used to perforate the core. The spatial position of the perforation points is controlled by a reader, the interval of the perforation points is 20 cm.

Перфорационные отверстия 27 числом до пяти или более выполняют к стволу и от ствола от первого уровня перфорации 20 до уровня 26 окончания перфорации на горизонте, затем на каждом следующем уровне выше: 19, 18, 17, вплоть до верхнего 16, причем на верхнем уровне 16 самое верхнее перфорационное отверстие 27 к стволу и от ствола находится ниже, чем край нижней отметки 15 обсадной трубы.Up to five or more perforations 27 are made to the trunk and from the trunk from the first perforation level 20 to the level 26 of the end of the perforation on the horizon, then at each next level above: 19, 18, 17, up to the top 16, and at the top level 16 the uppermost perforation 27 towards the wellbore and away from the wellbore is lower than the edge of the bottom mark 15 of the casing.

Такой способ вскрытия практически исключает отрицательное воздействие взрывных нагрузок на пласт и на эксплуатационную колонну, а получаемые отверстия значительно больше, чем при использовании кумулятивных зарядов при аналогичных условиях. Кроме того, возможно проведение работ по технологии гидроструйной перфорации практически в любых скважинах: большая кривизна скважины, наличие двух колонн в компоновке, диаметры колонн от 73 до 325 мм.This method of opening virtually eliminates the negative impact of explosive loads on the formation and on the production string, and the resulting holes are much larger than when using shaped charges under similar conditions. In addition, it is possible to carry out work using the technology of hydro-jet perforation in almost any wells: a large curvature of the well, the presence of two columns in the layout, the diameters of the columns are from 73 to 325 mm.

Перфорация и заполнение полости скважины выполняется с помощью одного комплекта оборудования. Perforation and filling of the well cavity is performed using one set of equipment.

За счет того, что перфорация обсадной трубы скважины происходит с использованием гидроструйной технологии, а заполнение затрубного пространства водоцементной смесью с помощью низконапорной инъекции, обеспечивается экономия время на ликвидацию замораживающих и контрольных скважин, а также исключается засорение скважины и призабойной зоны пласта.Due to the fact that the well casing is perforated using hydraulic jet technology, and the annular space is filled with a water-cement mixture using low-pressure injection, time is saved for the liquidation of freezing and control wells, and clogging of the well and bottomhole formation zone is also eliminated.

Оборудование подачи бетонной смеси состоит из насосного агрегата 4 струной цементации (насос высокого давления), цементного силоса 10 с миксерной станцией, а также универсальный подъемный механизм в виде барабана лебедки 1 и барабана намотки троса 23, размещаемые на опорах.The concrete mix supply equipment consists of a pumping unit 4 with a grouting string (high pressure pump), a cement silo 10 with a mixing station, as well as a universal lifting mechanism in the form of a winch drum 1 and a cable winding drum 23, placed on supports.

На резку трубы в ходе выполнения работ используется раствор на абразиве из цемента с водоотношением 1. Цемент используется  классом не ниже 32,5. Давление используемое для резки трубы может быть разным в зависимости от глубины и составлять от 450 до 700 атм. Диаметр форсунки может быть от 2 до 3 мм. В ходе работ применяется гибкий рукав 13 высокого давления на 400-770 атмосфер, подключаемый к насосному агрегату 4. Отведение отработанного раствора осуществляется в емкость для жидкости 6 по гидравлическому рукаву 12. Аналогичный гидравлический рукав 12 используется для подачи масла от маслостанции 8 на участок выполнения работ в колонне. For pipe cutting, in the course of work, a mortar based on cement abrasive with a water ratio of 1 is used. Cement is used with a class of at least 32.5. The pressure used to cut the pipe can vary depending on the depth and range from 450 to 700 atm. The nozzle diameter can be from 2 to 3 mm. In the course of work, a flexible high-pressure hose 13 for 400-770 atmospheres is used, connected to the pump unit 4. The waste solution is discharged into the liquid container 6 along the hydraulic hose 12. A similar hydraulic hose 12 is used to supply oil from the oil station 8 to the work site in a column.

Электропитание оборудования ведут через электрический распределительный шкаф 11, подключенный к точке питания электроэнергией.The equipment is powered through an electrical switch cabinet 11 connected to a power supply point.

Гидромониторы 22 опускаются в скважину с помощью универсального подъемного устройства, например, ЧПМ-300 по РВД (рукав высокого давления) и тросу, присоединенных к гидромонитору 22.Hydraulic monitors 22 are lowered into the well using a universal lifting device, for example, ChPM-300, along the HPH (high pressure hose) and a cable connected to the monitor 22.

Подача воды на миксерную установку смесителя 5 осуществляется от точки подключения воды.The water supply to the mixing unit of the mixer 5 is carried out from the water connection point.

Расположение маслостанции 8, электрического шкафа 11, перистальтического насоса 9 и другого оборудования может быть изменено в процессе производства работ.The location of the oil station 8, the electrical cabinet 11, the peristaltic pump 9 and other equipment can be changed in the course of the work.

Емкость для сбора отработанного раствора 2 может быть заменена на три аналогичные емкости меньшего объема.The container for collecting the waste solution 2 can be replaced by three similar containers of a smaller volume.

Ручная лебедка 25 рычажного типа используется при выполнении несложных монтажных работ на скважине.Hand winch 25 lever type is used when performing simple installation work on the well.

Claims (13)

1. Способ ликвидации замораживающих и контрольных скважин при устройстве шахтных стволов, характеризующийся перфорацией скважин раствором на абразиве из цемента, с опусканием перфоратора в скважину на заданную глубину и перфорацией обсадной трубы скважины и заполнением затрубного пространства водоцементной смесью, отличающийся тем, что перфорацию обсадной трубы скважины осуществляют гидроструйным способом, а заполнение затрубного пространства водоцементной смесью – низконапорной инъекцией, причем процесс ликвидации скважин осуществляют в последовательности этапов:1. A method for eliminating freezing and control wells when constructing mine shafts, characterized by perforating the wells with a solution on an abrasive of cement, lowering the perforator into the well to a predetermined depth and perforating the well casing and filling the annulus with a water-cement mixture, characterized in that perforation of the well casing is carried out by a hydro-jet method, and the annular space is filled with a water-cement mixture by low-pressure injection, and the well abandonment process is carried out in the sequence of stages: - на поверхности устанавливают насосный агрегат, смеситель; - a pump unit, a mixer are installed on the surface; - перед спуском гидромонитора на заданный интервал производят шаблонирование замораживающей или контрольной скважины и устье скважины обвязывают арматурой, обеспечивающей возможность собирать скважинную жидкость в замораживающей галерее;- before lowering the monitor to a predetermined interval, a freezing or control well is gauged, and the wellhead is tied with reinforcement, which makes it possible to collect the well fluid in the freezing gallery; - на тросе через существующую замораживающую колонну спускают гидромонитор до уровня выше конечной глубины скважины, причем во время спуска гидромонитора к тросу крепят гибкий шланг для подачи цементной смеси, раствора; - a hydraulic monitor is lowered on a cable through an existing freezing column to a level above the final depth of the well, and during the descent of the hydraulic monitor, a flexible hose is attached to the cable for supplying a cement mixture, mortar; - проводят гидроперфорацию насосами 2-4 л/с, обеспечивающими скорость истечения из насадок перфоратора 200-260 м/с при перепаде давления на них 18-22 МПа, закачивая цементную смесь, содержащую 750-1000 кг цемента на 1 м3 жидкости; на обработку одного интервала пласта затрачивают 0,5-1,5 минуты, после чего прокачку смеси прекращают, и гибкий шланг вместе с гидромонитором поднимают, устанавливая у следующего интервала, после чего процесс перфорации повторяют;- hydroperforation is carried out with pumps of 2-4 l/s, providing a flow rate of 200-260 m/s from the perforator nozzles at a pressure drop of 18-22 MPa, pumping a cement mixture containing 750-1000 kg of cement per 1 m 3 of liquid; 0.5-1.5 minutes are spent on processing one interval of the reservoir, after which the pumping of the mixture is stopped, and the flexible hose together with the hydraulic monitor is raised, setting it at the next interval, after which the perforation process is repeated; - после прорезания верхних отверстий пласта в замораживающей или контрольной скважине производится подъем перфоратора с гибким шлангом на устье скважины;- after cutting the upper formation holes in the freezing or control well, the perforator with a flexible hose is lifted to the wellhead; - гибкий шланг промывается с изливом через устье скважины;- a flexible hose is flushed with a spout through the wellhead; - устье скважины герметизируется, через оголовок производится закачка цементной смеси, раствора в пласт, через перфорационные отверстия;- the wellhead is sealed, through the head the cement mixture, mortar is pumped into the formation, through the perforations; - ждут схватывания цемента в течение 2-3 часов;- waiting for cement to set for 2-3 hours; - гибкий шланг с гидромонитором повторно спускают на отметку, которая на 2-5 метров выше интервала перфорации и производят промывку скважины с целью извлечения цементного раствора распространенного выше ликвидируемого интервала пласта;- a flexible hose with a hydraulic monitor is repeatedly lowered to a mark that is 2-5 meters above the perforation interval and the well is flushed in order to extract the cement slurry spread above the liquidated formation interval; - гибкий шланг вместе с гидромонитором поднимают, устанавливая у следующего интервала; - the flexible hose together with the hydraulic monitor is lifted, setting it at the next interval; - все этапы процесса повторяют в отношении всех скважин, совершая движение по кругу.- all stages of the process are repeated in relation to all wells, making a movement in a circle. 2. Система для ликвидации замораживающих и контрольных скважин при устройстве шахтных стволов, реализующая способ по п.1, содержит насосный агрегат высокого давления, подключенный через гофрированный шланг к смесителю, имеющему цементный силос с миксерной станцией, где смеситель подключен гидравлическим рукавом к емкости для отработанного раствора через перистальтический насос, выход которого по гидравлическому рукаву связан с емкостью для жидкости; также содержит универсальный подъемный механизм для колонки в виде барабана лебедки и барабана намотки троса, размещаемые на опорах, причем к головке колонки подведен гибкий рукав высокого давления на 400-770 атмосфер, который подключен к насосному агрегату высокого давления для подачи смеси из смесителя; все электропитание оборудования имеет подключение через электрический распределительный шкаф, подключенный к точке питания электроэнергией.2. The system for the elimination of freezing and control wells during the installation of mine shafts, implementing the method according to claim 1, contains a high-pressure pumping unit connected through a corrugated hose to a mixer having a cement silo with a mixing station, where the mixer is connected by a hydraulic hose to a container for waste solution through a peristaltic pump, the output of which is connected to a liquid container through a hydraulic hose; also contains a universal lifting mechanism for the column in the form of a winch drum and a cable winding drum placed on supports, and a high-pressure flexible hose for 400-770 atmospheres is connected to the column head, which is connected to a high-pressure pump unit for supplying the mixture from the mixer; all power supply to the equipment is connected through an electrical distribution cabinet connected to a power supply point.
RU2021110651A 2021-04-15 2021-04-15 Method for eliminating freezing and control wells when installing mine shafts using hydrojet technology and a system for its implementation RU2770831C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110651A RU2770831C1 (en) 2021-04-15 2021-04-15 Method for eliminating freezing and control wells when installing mine shafts using hydrojet technology and a system for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110651A RU2770831C1 (en) 2021-04-15 2021-04-15 Method for eliminating freezing and control wells when installing mine shafts using hydrojet technology and a system for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770831C1 true RU2770831C1 (en) 2022-04-22

Family

ID=81306494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021110651A RU2770831C1 (en) 2021-04-15 2021-04-15 Method for eliminating freezing and control wells when installing mine shafts using hydrojet technology and a system for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770831C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119042C1 (en) * 1996-12-27 1998-09-20 Открытое акционерное общество Научно-технологическая компания Российский межотраслевой научно-технический комплекс "НЕФТЕОТДАЧА" Device for cleaning bottom-hole of well from sediment accumulations
US5971069A (en) * 1997-08-08 1999-10-26 Texaco Inc. Well completion and production techniques
RU2298644C1 (en) * 2006-05-26 2007-05-10 Анатолий Валентинович Балдин Method and device for deep drill well perforation
RU2403376C1 (en) * 2009-09-29 2010-11-10 Игорь Александрович Кустышев Method of well abandonment with collapsed production string
RU2435935C1 (en) * 2010-06-25 2011-12-10 Денис Александрович Кустышев Procedure for abandonment of well with multitude of intervals of production string leakage in zone of permafrost rock
RU151088U1 (en) * 2014-08-22 2015-03-20 Индивидуальный предприниматель Константинов Сергей Владимирович HYDRAULIC SAND PUNCH
CN106321032A (en) * 2016-11-11 2017-01-11 中国石油大学(华东) Downhole particle jet perforation device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119042C1 (en) * 1996-12-27 1998-09-20 Открытое акционерное общество Научно-технологическая компания Российский межотраслевой научно-технический комплекс "НЕФТЕОТДАЧА" Device for cleaning bottom-hole of well from sediment accumulations
US5971069A (en) * 1997-08-08 1999-10-26 Texaco Inc. Well completion and production techniques
RU2298644C1 (en) * 2006-05-26 2007-05-10 Анатолий Валентинович Балдин Method and device for deep drill well perforation
RU2403376C1 (en) * 2009-09-29 2010-11-10 Игорь Александрович Кустышев Method of well abandonment with collapsed production string
RU2435935C1 (en) * 2010-06-25 2011-12-10 Денис Александрович Кустышев Procedure for abandonment of well with multitude of intervals of production string leakage in zone of permafrost rock
RU151088U1 (en) * 2014-08-22 2015-03-20 Индивидуальный предприниматель Константинов Сергей Владимирович HYDRAULIC SAND PUNCH
CN106321032A (en) * 2016-11-11 2017-01-11 中国石油大学(华东) Downhole particle jet perforation device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101539007B (en) Abrasive jetting device and method for abrasive jetting flow and jetting perforation and multiple fracturing
CN100562645C (en) High pressure water jet-flow deep penetrating perforating and auxiliary crushing method and device thereof
RU2287666C2 (en) Method for controlling usage of accompanying products from underground zones
CA2263243C (en) Hydraulic fracturing of ore bodies
JP3479699B2 (en) Gas hydrate mining method and equipment
CN101457640B (en) Abradant jet downhole perforation, and kerf multiple fracturing method
CN109339855A (en) Continuous pipe perforation staged fracturing method in coal mine gas extraction jumping chisel hole sleeve
WO2007124378A2 (en) Method of drilling from a shaft for underground recovery of hydrocarbons
CN1756891A (en) Advanced gas injection method and apparatus and liquid hydrocarbon compound recovery system
EA011622B1 (en) A method and an apparatus for jet-fluid abrasive cutting
CN110656947B (en) Method for tunneling raised section of seabed bedrock
CN102493791A (en) Abrasive material jet injection device
US3439953A (en) Apparatus for and method of mining a subterranean ore deposit
US3393013A (en) Process of mining ore from beneath an overburden of earth formation
EP2400111A1 (en) Producing hydrocarbon material from a layer of oil sand
RU2312972C2 (en) Method and device for fluid-containing reservoir isolation
US20110120704A1 (en) Producing hydrocarbon fluid from a layer of oil sand
CN111535743B (en) Marine natural gas hydrate reservoir transformation appliance and use method thereof
RU2770831C1 (en) Method for eliminating freezing and control wells when installing mine shafts using hydrojet technology and a system for its implementation
RU2601881C1 (en) Method of layer multiple hydraulic fracturing in inclined borehole
Blöcher et al. D3. 2 Report on radial jet-drilling (RJD) stimulation technology
US20110315397A1 (en) Producing hydrocarbon material from a layer of oil sand
CA2118988C (en) Non-entry method of underground excavation in weak or water bearing grounds
RU2196878C2 (en) Method of shutoff of water inflow over cementing annular space in operation of oil and gas wells
RU2645059C1 (en) Method of rimose hydrosand-blast perforation