Ликвидация каверн, пустот и крупных трещин в скважинах

 

В практике геолого-разведочного бурения возможны случаи пересечения скважиной крупных естественных полостей в горных породах (карстов и трещин), а также случаи образования каверн при нарушении технологических режимов бурения. С целью предупреждения серьезных осложнений и аварий в скважине необходимо оперативно восстанавливать целостность ее ствола, при этом важнейшими факторами, способствующими успешному тампонированию пустот, являются полное вытеснение промывочной жидкости из изолируемой полости и надежный контакт цементного камня с горной породой.

В отраслевой лаборатории техники и технологии разведочного бурения СПГГИ сконструировано тампонажное устройство, позволяющее оперативно осуществлять изоляционные работы в интервалах повышенной разработки ствола скважины (рис.21).

Устройство включает в себя контейнер 3, поршень 17 с манжетой 16, подпружиненными пальцами 4, пружиной 5, осевым каналом 6, верхним клапаном 7 и нижним клапаном 8, секцию 9 в нижней части контейнера с кольцевой канавкой 10 и цилиндрической проточкой 11, срезное днище, состоящее из уплотнительного кольца 12, запирающей круглой пластины 13 и пружинной скобки 1, удерживающее во время спуска сухую таблетированную быстросхватывающуюся тампонажную смесь 2 в полости контейнера.

Рис.21. Устройство для ликвидации пустот в скважинах в транспортном (а) и рабочем (б) положении

Для спуска в скважину устройство снабжено переходником 15, соединенным с колонной бурильных труб 14. Принцип его работы заключается в следующем. Перед спуском устройства в скважину поршень 17 помещается в верхнюю часть контейнера 3. К нижней части контейнера присоединяют секцию 9. Далее со стороны секции в контейнер помещают сухую таблетированную быстросхватывающуюся смесь 2, а в цилиндрическую проточку 11 нижней секции устанавливают уплотнительное кольцо 12, запирающую круглую пластину 13 и пружинную скобку 1. Спуск устройства в скважину осуществляется посредством колонны бурильных труб 14, соединенных с устройством переходником 15 в верхней части контейнера.

Устройство спускают в зону осложнения, при этом внутренняя полость контейнера 3 изолирована в верхней части поршнем 17, уплотнительной манжетой 16 и верхним клапаном 7, удерживаемым пальцами 4 в закрытом положении, а в нижней части гидроизоляция осуществляется за счет гидравлического воздействия скважинной воды на запирающую круглую пластину 13, передающую давление на уплотнительное кольцо 12, которое герметизирует цилиндрическую проточку 11 нижней секции 9.

При достижении устройством забоя скважины осуществляют его вращение вокруг оси и срезают пружинную скобку 1, разгерметизируют контейнер со стороны нижней секции, после чего через колонну бурильных труб 14 в него закачивают воду, под давлением которой поршень 17 перемещается в нижнюю часть контейнера 3, выдавливая из его полости гранулированную БСС 2. Одновременно приподнимают контейнер 3 над полостью каверны, заполняя ее объем гранулами с БСС. При подходе поршня к нижней секции 9 происходит сопряжение конусных поверхностей и остановка поршня.

В этот момент пальцы 4 под действием пружины 5 заходят в кольцевую канавку 10 нижней секции, открывая тем самым верхний клапан 7, при этом давление воды в системе падает, что контролируется показаниями манометра бурового насоса и означает фиксацию устройства в рабочем положении, после чего закачку воды прекращают.

Гранулы БСС 2, соединяясь со скважинной водой, распадаются с одновременной гидратацией вяжущего материала, образуя в полости каверны вязкопластичную тампонажную суспензию. Вращением устройства и перемещением вниз по скважине воздействуют его нижней частью на тампонажный материал, задавливая БСС в околоскважинное пространство. При достижении устройством забоя скважины снимают осевую нагрузку, передаваемую буровым станком,продолжая его холостое вращение на уровне тампонируемой полости. По окончании схватывания БСС и образования в каверне тампонажного камня устройство извлекают из скважины, после чего возобновляют процесс ее бурения.

Таким образом, устройство обеспечивает оперативность и качество ликвидации пустот, что положительно отражается на процессе бурения скважины в целом.