Лабораторно-стендовые и промысловые исследования волновой и струйной кольматации проницаемой породы

Кольматация проницаемой породы известна в природе и промышленной деятельности, в частности в строительстве и эксплуатации скважин. В процессе бурения возникает естественная кольматация твердыми частицами бурового раствора и разбуренной горной породы с образованием непрочного проницаемого внутрипорового слоя и рыхлой фильтрационной корки на стенке скважины, которые осложняют последующий спуск и снижают качество цементирования обсадных колонн. Кроме того, не предотвращаются межпластовые перетоки, поглощения буровых и тампонажных растворов, загрязнения пластов фильтратом и твердой фазой на значительное удаление от скважины. Все это приводит к увеличению материальных и финансовых затрат, сроков заканчивания, освоения и ввода в эксплуатацию скважин. Практика строительства скважин показала, что наиболее несложными и эффективными приемами преодоления перечисленных выше проблем служат некоторые виды принудительной кольматации в процессе бурения стволов скважин. Наиболее широкое распространение в нефтегазовой отрасли получили следующие два способа кольматации: гидродинамический струйный и волновой кавитационно-вихревой, созданный на основе достижений теории и практики нелинейной волновой механики многофазных сред.

Цель лабораторно-стендовых и промысловых исследований — установить, какой из указанных выше способов кольматации имеет преимущество перед другим, и на этом основании разработать более эффективные виды техники и технологии кольматации для применения в строительстве скважин.

В ходе наблюдений получены математические модели, описывающие влияние основных исследуемых факторов на результаты волнового и струйного способов репрессионной принудительной кольматации. Установлено положительное влияние на улучшение характеристик глинистых растворов. Отмечается, что растворы приобретают более высокую устойчивость к седиментации их твердой фазы вследствие ее попутного диспергирования. Проведены многочисленные промысловые испытания технологии и техники волнового и струйного способов кольматации, которые подтвердили указанные выше результаты и ожидания. Более эффективный способ кольматации — волновой.

1. Ганиев, Р. Ф. Нелинейная волновая механика и технология. Волновые и колебательные явления в основе высоких технологий / Р. Ф. Ганиев, Л. Е. Украинский. – Изд. 2-е, дополн. – Москва : Институт компьютерных исследований; Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика». – 2011. – 780 с. – Текст : непосредственный.

2. Ганиев, Р. Ф. Волновые машины и технологии (Введение в волновую технологию) / Р. Ф. Ганиев. – Москва : Регулярная и хаотическая динамика, 2008. – 192 с. – Текст : непосредственный.

3. Wave technology in mechanical engineering: industrial applications of wave and oscillation phenomena / R. F. Ganiev, S. R. Ganiev, V. P. Kasilov, A. P. Pustovgar. – John Wiley & Sons, 2015. – 156 p. – Text : direct.

4. Мавлютов, М. Р. Управляемая кольматация призабойной зоны пластов при бурении и заканчивании скважин / М. Р. Мавлютов, Ю. С. Кузнецов, В. Н. Поляков. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. – 1984. – № 6. – С. 7–10.

5. Маслов, В. В. Исследование кавитационной технологии приготовления буровых технологических жидкостей / В. В. Маслов, Е. А. Коновалов, Р. В. Плаксин. – Текст : непосредственный // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2006. – № 6. – С. 38–42.

6. Патент № 2313655 Российская Федерация, МПК E21B 37/02, E21B 33/13. Устройство для очистки и кольматации ствола скважины (варианты) : № 2006116200/03 : заявл. 2006.05.12 : опубл. 2007.12.27 / Шамов Н. А.; патентообладатель : Шамов Николай Александрович. – 17 с. – Текст : непосредственный.

7. Украинский, Л. Е. Исследования процессов репрессионно-волновой кольматации образцов искусственной породы / Л. Е. Украинский, И. Г. Устенко, Н. А. Шамов. – DOI 10.31857/S0235711923010121. – Текст : непосредственный // Проблемы машиностроения и надежности машин». – 2023. – № 1. – С. 3–15.

8. Ukrainskiy, L. E. Studies of Repression-Wave Colmatation of Artificial Rock Samples / L. E. Ukrainskiy, I. G. Ustenko, N. A. Shamov. – Text : direct // Journal of Machineery Manufacture and Reliability. – 2023. – Vol. 52, Issue 1. – Р. 1–10.

9. Шамов, Н. А. Экспериментальные исследования процессов волновой кольматации проницаемой породы / Н. А. Шамов. – Текст : непосредственный // Проблемы машиностроения и автоматизации. – 2014. – № 2. – С. 34–39.