專利名稱：在鉆井中固定含礦巖層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鉆探方法，即屬于在鉆井中固定含礦巖層的方法。
本發(fā)明可以最有效地用于在鉆井加固過程中保護含礦巖層免受井下液體和水泥溶液的污染。
在鉆井鉆進和加固過程中，流動的介質(zhì)-沖洗液和水泥溶液-向含礦巖層的深部滲進，使其收集器性質(zhì)變壞，這會增加掌握鉆井的時間，需要附加的工作去恢復巖層的收集器性質(zhì)，而這往往需要巨大的勞動和物質(zhì)消耗，占用技術(shù)和運輸工具。
已知一種在鉆井中固定含礦巖層的方法，它包括將含礦巖層挖開，放下生產(chǎn)套管，將套管用水泥灌漿至高于含礦巖層，並在含礦巖層區(qū)域?qū)⑦@個套管的未被灌漿部分穿孔，即第二次再挖開含礦巖層(ю.β.瓦杰茨基，1973，“石油與天然氣鉆井的鉆進”，礦產(chǎn)出版社，莫斯科，346～348頁)。
這種方法的一個嚴重的缺點是不能保證含礦巖層與其下面的巖層可靠分離，因為套管的水泥灌漿高于含礦巖層。
另一個缺點在于，當含礦巖層容易產(chǎn)生塌坍時不能使用這種已知的方法，因為這時在使用套管與含礦巖層之間的管狀空間被坍塌的巖石充滿，並且使得從巖層中濾出產(chǎn)品的工作產(chǎn)生困難。
已知還有一種在鉆井中固定含礦巖層的方法，它包括挖開含礦巖層和在巖層上穿孔，用成型管子形式的，流動介質(zhì)不能滲透的薄殼覆蓋，這種成型管子是在其安裝過程中，通過在管子內(nèi)產(chǎn)生壓力降，在管子中作出輸?shù)V槽而被擴張形成的，它和設(shè)計相比，直徑減小了的生產(chǎn)套管用水泥灌漿和將巖層第二次挖開(蘇聯(lián)專利，A，911015)。
這種方法的基本缺點是由不可滲透的薄殼，生產(chǎn)套管的壁與它們之間的水泥環(huán)所形成的隔離層厚度增加，這使得第二次挖開巖層困難，並降低了從巖層中將產(chǎn)品過濾入鉆井中的過程的有效性。安裝小直徑的生產(chǎn)套管導致巖層的過濾面積減小，結(jié)果是鉆井的開采量降低。此外，該方法還需要附加的安裝不可滲透薄殼的許多下降，提升工序，這要消耗大量的時間，材料和勞動力。
本發(fā)明的基本任務(wù)是創(chuàng)立一種在鉆井中固定含礦巖層的方法，它能在同時減少將含礦巖層與其他巖層分離的隔離層的厚度的條件下，增加過濾面積。
所提出的任務(wù)是這樣解決的，在固定鉆井中的含礦巖層的方法中，需要挖開含礦巖層，用成型管子形式的-它是在管子安裝過程中通過在管子中產(chǎn)生壓力降而被擴張形成的，流動介質(zhì)不能滲透的薄殼將含礦巖層覆蓋，同時放下生產(chǎn)套管和用水泥將套管灌漿，並第二次挖開含礦巖層，根據(jù)本發(fā)明，在安裝不可滲透的薄殼之前，將在含礦巖層區(qū)的鉆井井身擴大，而在將生產(chǎn)套管送入不可滲透薄殼的上部中之后停止放下生產(chǎn)套管。
由于增加了在含礦巖層區(qū)域的鉆井直徑和因為只將生產(chǎn)套管放下至不可滲透薄殼的上部中而使隔離層厚度減小，並且在含礦巖層還沒有水泥環(huán)，因此本發(fā)明可以增大過濾面積和從巖層中提取產(chǎn)品。
最好是在含礦巖層區(qū)鉆井井身的擴大與含礦巖層的挖開同時進行。這樣可以免去將擴大挖開的巖層的工具放下至鉆井中的許多附加的下降-提升工序。
在本發(fā)明的另一實施方案中，含礦巖層區(qū)的不可滲透薄殼的放下與安裝與生產(chǎn)套管一起進行。
這可以取消許多與將鉆桿上的不可滲透薄殼放下至鉆井中去有關(guān)的附加下降-提升工序。
在本發(fā)明的最佳實施方案中，在含礦巖層區(qū)鉆井井身通常擴大至生產(chǎn)套管外徑的1.5～2倍。
在含礦巖層區(qū)鉆井直徑的增大小于生產(chǎn)套管直徑的1.5倍是不適宜的，因為這樣從巖層中過濾液體的面積增加不多，而該直徑的擴大超過生產(chǎn)套管直徑的2倍受到用成型管子制成的不可滲透薄殼的物理性質(zhì)的限制，這是因為成型管子的擴張范圍是有限的。
本發(fā)明的其他目的及優(yōu)點從以下對其實施例及附圖的說明就可清楚了，其中

圖1表示在含礦巖層區(qū)鉆井井身擴大的過程;
圖2表示在鉆井井身擴大了的區(qū)域內(nèi)安裝不可滲透的薄殼;
圖3表示生產(chǎn)套管的水泥灌漿過程;
圖4表示帶有準備好要使用的不可滲透薄殼的套管的一部分。
在鉆井中固定含礦巖層的方法按下列順序?qū)崿F(xiàn)。
在挖開含礦巖層之前，在鉆頭上安裝一個擴徑器，並挖開這個巖層，同時在生產(chǎn)套管外徑1.5～2倍的范圍內(nèi)將此巖層擴大。
然后，將帶有鉆頭和擴徑器的鉆桿套管提升起來，並將裝有生產(chǎn)套管灌漿裝置和固定在該套管下端的成型管子形式的不可滲透薄殼的鉆桿生產(chǎn)套管放下至鉆井中。當不可滲透薄殼處在含礦巖層被擴大區(qū)域的對面時，此套管的下降停止。然后，利用被泵送至鉆桿內(nèi)部的液體的壓力將不可滲透薄殼擴張至使它緊密壓緊含礦巖層被擴大區(qū)域的壁，此后進行生產(chǎn)套管的水泥灌漿和按照已知工藝，用在不可滲透的薄殼上穿孔的方法第二次挖開含礦巖層。
這個方法是利用下述裝置實現(xiàn)的，它包括一個鉆桿(圖1)的套管1，在套管的下端有一個鉆頭2，在鉆頭上安裝有一個帶外伸件4的擴徑器3。實現(xiàn)此方法的另一套裝置包括(圖2與圖3)鉆桿的一個生產(chǎn)套管5，在套管下端連接著一個套管供灌漿用的裝置6，它是套管的一個延長部分。裝置6包括一個連接管7，在其壁上有孔8和9，在連接管內(nèi)部裝有一個帶有側(cè)孔11和管座12的套筒10，它用銷子13支承著防止軸向移動。連接管7的下端連接著一個不可滲透的薄殼14，它的末端有一個帶管座16和球閥17的端頭15。為了實現(xiàn)生產(chǎn)套管的水泥灌漿過程，在套筒10的管座12內(nèi)設(shè)有一個球18(圖3)。
下面舉的例子可以幫助更好地理解根據(jù)本發(fā)明的在鉆井中固定含礦巖層的方法的實質(zhì)。
在用安裝在鉆桿的立柱1上的鉆頭2(圖1)鉆井的過程中，通常要挖開含礦巖層19並同時用安裝在鉆頭2上方的擴徑器3的外伸件4將含礦巖層19的區(qū)域擴大，這時可能向上和向下超過含礦巖層范圍10～20米。將鉆桿套管1從鉆井中提升起來，並將鉆桿的生產(chǎn)套管5(圖2)及通過連接管7連接在其下端的具有許多縱向波紋的成型鋼管形式的不可滲透薄殼14放下，薄殼14具有一個帶管座16和球閥17的端頭15。同時，如圖2所示，實質(zhì)上是鉆桿生產(chǎn)套管5的延長部分的連接管7以其下端插入不可滲透薄殼14的上端一段距離，以便實現(xiàn)相互連接。隨著不可滲透的薄殼14達到含礦巖層19的被擴大區(qū)20，鉆桿生產(chǎn)套管5的下降即行中止。當這個套管下降時，井下的液體頂開端頭15上的球閥17，充滿空腔21。然后，在12～14兆帕(mPa)壓力下，將液體，例如鉆井用的溶液通過鉆桿的生產(chǎn)套管5泵送至腔21中(圖2)，將用成型管子制成的不可滲透薄殼14擴張至使它緊密壓緊被擴大區(qū)20的壁，從而可靠地使含礦巖層19與其他巖層分離。這時端頭15中的球閥17處在管座16中，即被關(guān)閉。
在不可滲透薄殼14之外的空間的附加密封可以通過涂敷在不可滲透薄殼14的成型管子凹處的密封膏(圖中沒有示出)來保證。
在充分校直不可滲透的薄殼14之后，使壓力降低，同時將球18(圖3)拋入鉆桿的生產(chǎn)套管中，球18落在安裝于連接管7的通孔中的套筒10的管座12上。重新提高套管內(nèi)部液體的壓力，在此壓力作用下，固定套筒10，防止其軸向移動的銷子13被切斷，套筒10移動至其下端極限位置(圖3)。這時，液體從腔21，通過孔9被擠入管狀空間，使分別作在套筒10和連接管7上的側(cè)孔11和8重合。在此之后，使用灌漿設(shè)備(圖中沒有示出)，采用傳統(tǒng)方法對鉆桿生產(chǎn)套管5進行水泥灌漿。
在泵送了水泥溶液的計算容量以及在生產(chǎn)套管外面的水泥溶液凝固之后，鉆桿生產(chǎn)套管5內(nèi)的零件10、12和18采用已知的方法，例如穿孔，進行巖層的擴展和第二次挖開，同時通過所得到的穿孔22(圖4)，從巖層19中提取產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種在鉆井中固定含礦巖層的方法，該方法是挖開含礦巖層(19)，用成型管子形式的，流動介質(zhì)不能滲透的薄殼(14)將含礦巖層覆蓋，成型管子在其安裝過程中，通過在其中產(chǎn)生壓力降而被擴大，將生產(chǎn)套管(5)放下並用水泥灌漿，第二次挖開含礦巖層(19)，其特征為在安裝不可滲透薄殼(14)之前，將含礦巖層(19)區(qū)域內(nèi)的鉆井井身擴大，而當把生產(chǎn)套管(5)插入不可滲透薄殼(14)的上部之后，生產(chǎn)套管(5)的下降即行中止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征為在含礦巖層(19)區(qū)域內(nèi)鉆井井身的擴大與含礦巖層(19)的挖開同時進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征為在含礦巖層(19)區(qū)域內(nèi)不可滲透薄殼(14)的放下和安裝與生產(chǎn)套管(5)一起進行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1與權(quán)利要求2的方法，其特征為在含礦巖層(19)區(qū)域內(nèi)，鉆井井身擴大至生產(chǎn)套管(5)外徑的1.5～2倍。
全文摘要
在鉆井中固定含礦巖層的方法包括挖開含礦巖層(19)和擴大含礦巖層(19)的區(qū)域(20)內(nèi)的鉆井井身。然后用成型管子形式的，流動介質(zhì)不能滲透的薄殼(14)覆蓋含礦巖層(19)，成型管子在其安裝過程中，通過在其中產(chǎn)生壓力降而被擴大。此后，將生產(chǎn)套管(5)放下至鉆井中，并對它進行水泥灌漿，接著再挖開巖層(19)。在把生產(chǎn)套管(5)插入不可滲透薄殼(14)的上部之后，生產(chǎn)套管(5)的下降即行中止。
文檔編號E21B33/138GK1049213SQ8910632
公開日1991年2月13日 申請日期1989年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月3日
發(fā)明者瓦季姆·瓦季莫維奇·阿爾圖諾夫, 蓋布里希特·斯坦羅維奇·阿布得里科曼羅維, 羅斯特姆·科米托維奇·伊布特林, 雷尼特·科里羅維奇·馬里墨維, 雷沙特·克塞羅維奇·福特克林, 雷沙得·阿克曼德羅維·克比林, 耶羅斯萊維·瓦斯里維奇·瓦科萊, 維托耶·皮托維奇·福里波維, 賽里克茲耶安·姆克米特茲耶·安羅維奇·米蓋奧維 申請人:韃靼國立石油工業(yè)科學研究和設(shè)計院