Способ изоляции продуктивного пласта

(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектно-конструкторский институт повзрывным методам геофизической разведки(54) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ПГО ПЛАСТА(57) Изобретение относится к бурению скважин в горной промышленности, в частностик способам изоляции продуктивных пластовпри заканчивании скважин. Целью изобретения является повышение эффективностиспособа за счет использования материалаглинистой породы в качестве тампонйруюБелен ькиио СССР, 1988.РОДУКТИВ НО Изобретение относится к области бурения скважин в горной промышленности и конкретно к способам изоляции продуктивных пластов при заканчивании скважины для добычи подземных вод или добычи твердых полезных ископаемых скважинными методами,Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности за счет упрощения технологии, сокращения энергозатрат и стоимости работ,Изобретение поясняется фиг,1 и 2.1, Пусть сооружаемая скважина глубиной Н - 500 м вскрывает два водоносных горизонта (1 и 2, см. фиг,1). И пусть водоупоры - кровля 3 и подошва пласта 4 представлены глинами, Для предотвращения ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ 2щего агента, упрощения технологии и сокращения энергозатрат, После бурения скважины при установке обсадной колонны в зоне кровли и подошвы пласта в интервалах залегания глинистых пород, ограничивающих пласт, устанавливают специальные разобщающие манжеты, закрепленные на колонне выше и ниже фильтра. Используя образцы керна глинистых пород, на вибростенде определяют частоту механических колебаний разжижения глин. Размещают генератор гидродинамических волн давления в заполненной жидкостью скважине в интервалах залегания глинистых пород, Включают генератор и создают непроницаемый экран вокруг скважины путем возбуждения гидродинамических волн давления, При этом частота волн давления равна частоте разжижения глин, 2 ил. попадания в пласт 1 поверхностных вод и предотвращения возникновения перетоков между пластами 1 и 2 по затрубному пространству необходимо осуществить гидро- изоляцию пластов. Для этого после бурения скважины, при установке обсадной колонны 5 в зоне кровли 3 и подошвы 4 пласта устанавливают специальные разобщающие манжеты 6, закрепленные на колонне выше и ниже фильтра 7, Манжеты 6 выполняются из эластичного материала, например, резины и имеют форму усеченного конуса, широкая часть которого больше диаметра скважины на 20 - 50 мм. Используя образцы керна глинистых пород, на вибростенде определяют частоту механических колебаний разжижения глин, измеряя сопротивлениесдвига глины при различных частотах вибрационных воздействий. 8 случае коэлинитовых глин эта частота соответствует 1 = 20Гц,Генератор 8 упругих колебаний, например, скважинный пневматический источник, входящий в комплект с серййновыпускаемой установкой АСП-ТМ, спускаютв заполненную жидкость 1 о скважину напневмомагистрали и устанавливают в интервале кровли 3 пласта, Осуществляютподачу к источнику сжатого воздуха и производят многократные импульсные воздействия путем выхлопов этого воздуха втечении Т = 10-15 мин.Упругие колебания жидкости воды, бурового или технологического раствора) передаются в заполненное жидкостьюзатрубное пространство и вызывают колебания глинистых частиц. Под действием механических воздействий глина переходит втиксотропное состояние и заполняет пространство между стенками скважины и обсадной колонны, После прекращениявоздействия прочность глин восстанавливается, и в зоне кровли пласта возникает изоляционный экран,После этого источник устанавливают взоне подошвы (4) пласта и обработку повторяют,Согласно экспериментальным данным,пневматический источник с рабочим объемом Чр1 л, при рабочем давлении Рр = 10МПа и глубине погружения Н 100 м вскважине диаметром 168 мм возбуждаетимпульсную волну давления с амплитудойР =- 5 МПа, энергией Е = 310 Дж, спектром3в полосе частот 01150 Гц, максимумом спектральной плотности энергии01130 Гц и частотой повторения импульсов ЮО Гц, ля глин с плотностью р ==2,1-1,7 10 кг/м и скоростью распростра 3нения звука С = 1,2 - 2,5 10 м/с величины3нсмещенияи ускорениячастиц среды4= С и 4= Сгде в=2 л 1Р " аРа)рС рСкруговая частота, при Р = 5 МПа и 1 = 20 Гцбудут равны= 6-16 мм и= 93 - 250 м/с .С учетом ослабления упругой волны обсадной колонной(примерно на порядок, Р = 0,5МПа) будем иметь ф = 0,6 - 1,6 мм и =9,3 - 25 м/с ). Таким образом, на глубинах Н2100 м скважинные пневматические источники обеспечивают значения параметров вибрационно-волновых воздействий,достаточные для тиксотропного разуплотнения глин, При работе на больших глубинах необходимо увеличить рабочий объемисточника и рабочее давление, чтобы не допустить снижения энергетических характеристик сигналов,Мгновенная мощность источника с учетом длительности одиночного воздействия5 т= 0,1 с и его энергии Е = 3 ф 10 Дж равназ .В/= 30 кВт,2, Пусть геотехнологическая скважина"О коалинитовыми глинами. Для предотвращения перетекания продуктивных растворовпо затрубному пространству необходимоосуществить гидроизоляцию пластов. Дляэтого после бурения скважины 4, при установке обсадной колонны 5 в зонах залегания глинистых пород 2 и 3 устанавливаютразобщающие манжеты 6. Затем на расстоянии нескольких метров от устья скважинына поверхности земли устанавливают на 20 земный сейсмический вибратор 7, например, типа (СВ/100 или ГСК) и спомощью вибратора возбуждают упругиеколебания с частотой 1= 20 Гц и амплитудой,обеспечивающей в интервалах залегания25 глинистых пород 2, 3 амплитуду смещениячастиц 0,6 мм, .С учетом декремента затухания 20дБ/100 м и того обстоятельства, что большая часть энергии (до 65 О/) преобразуется в30 поверхностную волну и сосредоточена вверхнем слое 10 - 20 м, на глубине Н = 20 м,для ГСКс энергией воздействияЕ = 2,1 10 Дж и амплитудой возбуждаемыхколебаний= 10-20 мм, для частоты 1 = 20Гц будем иметь= 1 - 2 мм и фц= 16 - 32м/с .Таким образом, наземный поверхностный вибратор обеспечивает возможностьсоздания непроницаемого экрана в верхнем приповерхностном слое.Предлагаемый способ обладает рядомпреимуществ по сравнению с прототипом.Он повышает эффективность за счет существенного упрощения технологии, сокращения энергозатрат и стоимости работ. Этообеспечивается тем, что при осуществлениипредлагаемого способа исключается необходимость использования расходуемых изолирующих материалов, наземного искважинного закачного оборудования, т,к,непроницаемый экран создается с использованием природных веществ, содержащихся в геологическом разрезе.Таким образом. технико-экономическис55 преимущества по сравнению с прототипомопределяются экономией материальных иэнергетических ресурсов и упрощением технологии работ. Помимо этого предлагаемыйметод является экологически чистым, что имеет важные социальные г,оследствия,Дополнительными преимуществами предлагаемого способа является большая, по сравнению с прототипом, толщина изо ляционного экрана и более высокая степень изоляции. Большая толщина экрана связана с большей глубиной проникновения более низкочастотных колебаний в пласт, а более высокая степень изоляции 10 обусловлена однородностью изолирующего материала в прискважинной зоне и в пласте, Отметим, что в предлагаемом способе спектр периодической последовательности импульсов содержит 15 дискретный набор частот в полосе 01150 Гц, кратных основной частоте повторения импульсов 1 = п 1, где и - натуральное число, 1 - частота повторения, тогда как в прототипе ис пользуются колебания с частотами от 300 до 1800 Гц. Формула изобретения Способ изоляции продуктивного пласта, включающий возбуждение генератором низкочастотных гидродинамических волн давления в интервале продуктивного пласта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет использования материала глинистой породы в качестве тампонирующего агента, упрощения технологии и сокращения энергозатрат, в интервалах залегания глинистых пород, ограничивающих продуктивный пласт, устанавливают разобщающие манжеты, определяют частоту механических колебаний разжижения глин, размещают генератор гидродинамических волн давления в заполненной жидкостью скважине в интервалах залегания глинистых пород и создают непроницаемый экран вокру скважины путем возбуждения гидродинамических волн давления на частоте, равной частоте разжижения глин.1830410 Составитель Э.ВольницкТехред М.Моргентал С.Пекарь орре едакт оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж ул,Гагарина 10 Заказ 2516 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5