Термомеханічний спосіб тампонування проникних горизонтів бурових свердловин

Реферат: Термомеханічний спосіб тампонування проникних горизонтів бурових свердловин включає доставку в зону ускладнення тампонажного термопластичного матеріалу, нагрів породоруйнуючого інструменту та задавлювання. Породоруйнуючий інструмент додатково обладнано суцільним башмаком з матеріалу, що забезпечує нагрів, плавлення, перегрів та задавлювання тампонажного термопластичного матеріалу, а по завершенню тампонування зони ускладнення - процес буріння свердловини. UA 118391 U (12) UA 118391 U UA 118391 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гірничої промисловості і призначена для тампонування гірських порід в зонах небажаного флюїдопроявлення і поглинання промивної рідини. Буріння свердловин в проникних пластах гірської породи ускладнюється поглинаннями промивної рідини. Відомі способи тампонування проникних горизонтів бурових свердловин термопластичними матеріалами, наприклад безводними бітумними сумішами, які розплавляють на поверхні і в рідкому стані доставляють по трубах або в спеціальному контейнері у зону ускладнення (Рафиенко В.И. Эффективные методы ликвидации поглощения промывочной жидкости при бурении. - М.: Недра, 1967). Недоліком відомого способу є швидке остигання розплавленої бітумної суміші при доставці її в зону ускладнення. З цим пов'язане обмеження глибини застосування та зниження якості тампонування. Крім цього розплавлення бітуму в умовах бурової та наповнення розплавом контейнерів підвищує небезпеку праці бурової бригади. Відомо спосіб тампонування проникних горизонтів бурових свердловин тампонажною сумішшю на бітумній основі (А.с. СРСР № 1196490, 1984), яку в пакетах доставляють на вибій свердловини та розбурюють спеціальним снарядом. При розбурюванні, за рахунок тертя, бітумна суміш нагрівається до температури 40-50 °C, розм'якшується та задавлюється в канали поглинання. Недоліком відомого способу є низька температура нагріву, висока в'язкість і недостатня глибина проникнення бітумної суміші в канали поглинання. Крім цього в результаті релаксації бітумна суміш витікає з каналів поглинання в свердловину і поглинання поновлюється. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу тампонування проникних горизонтів бурових свердловин, в якому застосування принципово нової технології забезпечує в зоні ускладнення необхідну потужність малооб'ємної ізоляційної завіси з матеріалу, механічні властивості якого порівняні з властивостями гірської породи, і за рахунок цього досягається підвищення надійності ізоляційних робіт, поліпшення умови праці і істотне скорочення матеріальних витрат на тампонування зон ускладнень. Поставлена задача вирішується тим, що термомеханічний спосіб тампонування проникних горизонтів бурових свердловин включає доставку в зону ускладнення тампонажного термопластичного матеріалу, нагрів породоруйнуючого інструменту та задавлювання. відрізняється тим, що породоруйнуючий інструмент додатково обладнано суцільним башмаком з матеріалу, що забезпечує нагрів, плавлення, перегрів та задавлювання тампонажного термопластичного матеріалу, а по завершенню тампонування зони ускладнення процес буріння свердловини. На кресленні наведена схема термомеханічного способу тампонування проникних горизонтів бурових свердловин: а транспортування термопластичного матеріалу по стовбуру свердловини; б - транспортування інструменту по стовбуру свердловини; в - початок ліквідації ускладнення; г - плавлення термопластичного матеріалу з задавлюванням розплаву в канали поглинання промивної рідини; д - закінчення операції по тампонуванню - доходження до вибою; є - абразивне зношування башмака; ж - розвідувальне буріння. 1 - стінки свердловини; 2 - свердловинна рідина 3 - термопластичний матеріал; 4 - канали поглинання промивної рідини; 5 - тріщинуватий горизонт; 6 - башмак; 7 - породоруйнівний інструмент; 8 - колонкова труба; 9 - розплав термопластичного матеріалу; 10 - переходник; 11 колона бурильних труб; 12 - тампонажний камінь. Тампонування зони ускладнення за пропонованим способом здійснюють наступним чином. В умовах партії виготовляють циліндричні блоки на основі поліетилентерефталату. Для цього розплавляють поліетилентерефталат, додають необхідну кількість наповнювача і перемішують до отримання однорідної маси. Після цього розплав формують і дають охолонути. Після охолодження термопластичну суміш витягують з форми та доставляють на бурову. Ліквідація ускладнення має наступну послідовність: 1. Транспортування термопластичного матеріалу по стовбуру свердловини - здійснюється по стовбуру свердловини під дією сил гравітації. При транспортуванні блоків по стовбуру свердловини обтікання його промивальною рідиною відбувається по зазору між стінками свердловини та зовнішній його поверхні. При доходженні блоків до вибою свердловини відбувається їх накопичення, встановленням їх один на одний. В зону ускладнення доставляється розрахункова кількість блоків, яка необхідна та достатня для тампонування всього горизонту; 2. Транспортування інструменту по стовбуру свердловини - здійснюється на колоні бурильних труб; 1 UA 118391 U 5 10 15 20 25 30 35 3. Нагрівання, плавлення та перегрівання термопластичного матеріалу здійснюється за рахунок сил тертя, що виникають при створенні необхідного осьового навантаження та частоти обертання інструменту; 4. Задавлювання розплаву здійснюється за рахунок сил гравітації, і поршневого ефекту, який створюється переміщенням інструменту співвісно з трасою свердловини за напрямом до вибою. Рух розплаву термопластичного матеріалу в поровому просторі присвердловинної зони буде відбуватися до тих пір, доки його температура не знизиться до температури фазового переходу матеріалу; 5. Омонолічування розплаву термопластичного матеріалу - задавлений розплав в поровому просторі гірської породи за рахунок різниці температур охолоджується, змінюючи фазовий стан. Процес охолодження протікає паралельно з процесом набору міцності тампонажного каменю. При охолодженні тампонажного каменю до температури середовища його міцність стає рівною міцності кристалічної гірської породи. Після ліквідації поглинання, гідродинамічних випробувань у свердловині продовжують процес розвідувального буріння. Для цього при вибої свердловини зношують черевик з оголенням торця породоруйнівного інструменту. По зміненню механічної швидкості буріння судять про продовження розвідувального буріння. Як тампонажний матеріал можуть бути використані термопластичні матеріали, щільність розплаву яких перевищує густину промивальної рідини, наприклад на основі поліетилентерефталату, сірки, полівінілхлориду, парадихлорбензолу та ін. За рахунок більш високої щільності розплав не спливає в середовищі промивальної рідини в свердловині, додатково створюється надлишковий тиск. Розплави термопластичних матеріалів мають в'язкість при їх перегріві, порівняну з в'язкістю промивної рідини, що сприяє збільшенню глибини проникнення розплаву в проникний горизонт. Отримання розплаву безпосередньо в зоні ускладнення, відсутність контакту бурового персоналу з розплавом підвищує безпеку праці на буровій. Підвищення надійності ізоляційних робіт дозволить зменшити кількість повторних операції і витрати обсадних труб і в цілому знизити вартість спорудження свердловини. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Термомеханічний спосіб тампонування проникних горизонтів бурових свердловин, який включає доставку в зону ускладнення тампонажного термопластичного матеріалу, нагрів породоруйнуючого інструменту та задавлювання, який відрізняється тим, що породоруйнуючий інструмент додатково обладнано суцільним башмаком з матеріалу, що забезпечує нагрів, плавлення, перегрів та задавлювання тампонажного термопластичного матеріалу, а по завершенню тампонування зони ускладнення - процес буріння свердловини. 2 UA 118391 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3