Способ изоляции поглощающих пластов в скважинах

 

СО)ОЗ СОВГТГКИХ

СОЦИАЛИСТИЧF СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М® Ц,ЛЕЩ

"пи™ икяе„ì

ИБ H0>g

6, (21) 4877393/03 (22) 14.09.90 (46) 15.02.93. Бюл. N. 6 (71) Красноярский филиал Сибирского научно-исследовательского института геологии, геофизики и минерального сырья (72) В.Н,Поляков, Е.А.Еремеев, Л.Ф.Полковникова и В.Ф.Полякова (56) Крылов В.И, Изоляция поглощающих плфстов в глубоких скважинах, M.:, Недра, 1980, с.304, Авторское свидетельство СССР

N . 823559, кл, Е 21 В 33/138, 1981. (54) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ПОГЛОЩАЮЩИХ ПЛАСТОВ В СКВАЖИНАХ (57) Использование: при изоляции катастрофических поглощений промывочной жидкости в скважинах. Обеспечивает изоляцию пластов трещинного типа с катастрофиче-, скими поглощениями промывочной жидкоИзобретение относится к строительству скВажин различного назначения. Способ может найти применение при бурении скважин на нефть, газ, воду, в частности при изОля ции катастрофических поглощений прОмывочных жидкостей.

Известен способ изоляции поглощений нагнетанием приготовленных на поверхности композиций тампонажных смесей. ОдНВКо смешивание компонентов тампонажных смесей с реагентами-ускорителями сроков схаатывания и твердения вяжущего перед за- . качиванием и транспортированием к иэолируемой зоне не обеспечивают роста вяэкопластичных характеристик смеси достаточного для предварительной закупорки высокопроницаемых каналов.

„, . Й2„„1795081 А1 сти и водонефтегазопроявлениями, возможность контроля процесса изоляции на различных этапах, обезвоживания вяжущего состава и повышения его реологических свойств. Сущность изобретения: способ включает спуск эаливочных труб в скважину. Через них вначале закачивают тампонирующую пробку. В качестве нее применяют тампонажную пасту с начальной пластической прочностью 0,4 — 2,48 кПа и конечной пластической прочностью 0,88 — 8,54 кПа, После закачивания тампонажной пасты восстанавливают циркуляцию промывочной жидкости. Затем закачивают вяжущий состав.

Его продавливают совместно с тампонирующей пробкой в поглощающий пласт. Совместное продавливание начинают при перепаде давления 2-7 МПа. Заканчивают это продавливайие при перепаде давления

7 — 10 Mila, 1 табл, Ъ

Известен способ изоляции поглощающих пластов путем отфильтровывания жид- у кости затворения через специальное отфильтровывающее устройство, устанавливаемое против зоны поглощения. Недо- О© статками способа являются ограниченная по толщине поглощающих пород область применения, сложность технологии отфиль, тровывания по схеме эрлифтной откачки с установкой в колонне бурильных труб компрессорн ых.

Наиболее близким к заявляемому является способ изоляции поглощающих пластов в скважинах путем последовательного закачивания в затрубное пространство и заливочные трубы компонентов тампонажной

1795081 смеси с последующим совместным продавливанием их в пласт, Недостатком способа является сложность технологии проведения изоляционных работ, обусловленная необходимостью при- 5 ведения системы "скважина-пласт" а равновесное состояние закачиванием жидкости пониженной плотности в затрубном пространстве и параллельным продавливанием компонентов тампонажного раствора в зону поглощения с одновременным нагнетанием продавочной жидкости через трубы и затрубное пространство. Из-за трудности контроля и регулирования расхода жидкости в условиях возможных утечек в проницаемые породы при движении в затрубном пространСравнительные показатели закупоривающих структурно-механических свойств 55 глинополимерных паст-пробок, определенные по результатам лабораторных исследований и расчетов приведены в таблице.

Способ осугцествляется следующим образом, стве и на забое в поглощающие породы будет происходить нарушение компонентного состава и расчетных свойств и параметров тампонажных смесей и снижение эффективности изоляционных работ.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляционных работ при борьбе с катастрофическими поглощениями в тре1цинных породах.

Целью достигается тем, что в качестве тампонирующей пробки применяют тампонажную пасту с начальной пластической прочностью 0.4-2,48 кПа. конечной 0,888,54 к Па, после закачивания которой восстанавливают циркуляцию промывочной жидкости, а совместное продавливание вяжущего состава и тампонажной пасты в поглощающий пласт начинают при перепаде давления 2 — 7 МПа и заканчивают при перепаде давления 7 — 10 МПа.

Эффективность изоляционных работ при этом повысится за счет исключения перетоков жидкости по стволу скважины, разбавления и ухудшения реологических характеристик тампонажных растворов и увеличения забойного давления нагнетания их в поглощающие породы.

В сравнении с прототипом, отличительными признаками предлагаемого способа являются: временная закупорка поглощения до нагнетания вяжущего раствора и создание нормальных гидравлических условий для транспортирования цементного раствора и совместного с пастой нагнетания его в поглощающие породы при повышенном до 7 МПа забойном давлении.

0,1905

70

По данным гидродинамических исследований и получения индикаторной характеристики поглощения рассчитывается статическое напряжение сдвига тампонажного раствора, при котором гидравлические сопротивления при поступлении смеси в каналы поглощения будут достаточны для их закупорки и восстановления циркуляции в скважине, Затем пакер или колонна бурильных труб с открытым концом спускаются в скважину и устанавливаются над кровлей поглощения.

По расчетной величине статического напряжения сдвига приготавливают на основе глинопорошка пасту-пробку заданного объема, закачивают в бурильные трубы, продавливают и устанавливают против интервала поглощающих пород. Закачивание промывочной жидкости в бурильные трубы продолжают до полного восстановления циркуляции раствора в скважине.

С учетом давления продавливания части объема пасты в поглощающий интервал уточняется необходимый объем цементного раствора, который затем приготавливается, транспортируется по колонне бурильных труб к кровле поглощения и устанавливается над пастой-пробкой, После этого затрубное пространство герметизируется и оставшийся в скважине обьем пасты-пробки совместно с цементным раствором из ствола вытесняются в интервал поглощающих пород при подаче жидкости, обеспечивающей давление нагнетания 2 — 7 МПа в начале изоляционной операции и 7 — 10 МПа в конце ее, Данные по скважине:

Глубина, м 1010

Диаметр ствола (номинальный), м

Диаметр бурильных труб, м: наружный 0,127 внутренний 0,109

Промывочная жидкость — глинистый раствор:

Плотностью, кг/мэ 1200

Предельное напряжение сдвига, Па

Глубина статического уровня раствора, м 300

Толщина поглощающих пород, м 5

Глубина кровли поглощения, м 1000

Коэффициент приемистости поглощения, 10 м /с МПа 0,8

Интенсивность поглощения, м /ч

Производительность насоса.м /с 0,03

1795081

10 з,/ У т,— эк—

4 д 4 273 1000

gdòð 9,8 . 0,109

ДР,=gph+

2LTo

Ос — отр

= 9,8 1200 300 + ленные в таблице

35 Заданный объем тампонажной пасты с исходными расчетными параметрами зака40

0—

2R2

Пористость проницаемых пород (трещинная) 0,15

Используя данные о геолого-физических и гидродинамических характеристиках поглощения, полученных по результатам исследований, рассчитывается средняя эквивалентная раскрытость трещин

4 0,03 300 10 006

6 2,006 м, 3,14 (0,1 10 ) где 0 — расход насоса, м /c; з

Т вЂ” время нагнетания жидкости, с; то — предельное напряжение сдвига жидкости, Па;, Л Р вЂ” давление нагнетания жидкости при Q, МПа.

Оценивается величина избыточного забойного давления, которое должен выдерживать закупоренный тампонажной пробкой — пастой поглощающий пласт.

2 1000 10

+ 0,1905 0,127 3 84 МПа где h — глубина снижения статического уровня жидкости от устья скваЖины, м;, p — плотность промывочной жидкости, кг/м;

L — глубина кровли поглощения, м;

Ов — диаметр скважины, м;

dTð — наружный диаметр бурильных труб, м;

g = 9,8 м/с — ускорение силы тяжести.

С учетом Л Рг рассчитывается величина статического напряжения сдвига тампонажной пасты-пробки, обеспечивающей при перекрытии интервала поглощения восстановление циркуляции промывочной жидкости. — 273 Па, 3,84 10 0,095 0,006 273 П

2 ° 22 где гв — радиус скважины, м;

RH = 2 м — принятый радиус нагнетания смеси, м.

Рассчитывается требуемый объем там понажной пасты-пробки

Нсм= тйн hm=3,14 2 5 0.15=94м . где h — толщина поглощающих пород, м;

m = 0,15 — средняя трещинная пористость поглощающих пород, доли единиц.

Проверяется условие прокачиваемости тампонажной смеси по колонне бурильных труб к кровле поглощения где — длина труб. занимаемая расчетным объемом тампонажной смеси, м.

Тампонажная паста с О имеет нормальную прокачиваемость по колонне труб с с1вн - 0,109 м, Собирается, спускается и устанавливается на глубине 900 м (т,е, на 100 м выше кровли поглощения) открытый конец бурильных труб.

На основе глинопорошка и полимера (гипана, ПАА, ПОЭ и т.д.) приготавливается тампонажная паста с О= 270-300 Па и высокой интенсивностью структурообразования в период покоя (термодинамического равновесия).

В качестве таких паст †проб могут быть использованы рецептуры, представчивается и продавливается по колонне бурильных труб в интервал поглощения.

Закачивание промывочной жидкости насосом буровой установки продолжают до выхода циркуляции на устье скважины. После этого насос останавливают и приступают к приготовлению закрепляющего тампонажного раствора на основе вяжущего. Расчетный объем цементного раствора по колонне бурильных труб продавливается при круговой циркуляции промывочной жидкости и устанавливается над пастойпробкой, что контролируется по объему бурильных труб и продавочной жидкости.

Затем затрубное пространство герметизируется плашками превентора и две смеси последовательно нагнетаются в поглощающие породы с расходом жидкости, при котором величина забойного давления будет превышать пластовое на 2-7 МПа с начального момента операции, По мере нагнетания и в случае роста забойного давления допустимая величина его не должна превы1795081

Тип Состав тампонажной пасты, г Пластическая прочность, кПа пасты

Нарастание

П рокачивание по бур.трубам, МПа плаЩелочной раствор кремнегеля

Гивпан

Глина

Вода стической через через

4ч 24ч начал ьн. через

1ч начерез

24ч чальпрочности, % ная

Глинополимерная:

2

0,44

0,4

2,48

0,81

0,65

5,47

0,81

0,6

3,9

100

61,06

54,54

70,96

1,13

0,88

8,54

0,1

0,4

0,5

0,42

0,32

3,197

0,164

0,148

0,928

Примечание. Плотность глинистого раствора 1200 - 1220 кг/м .

Кремнегель растворен в 20 4 растворе в соотношении 2: 1, шать 7-10 МПа (в зависимости от глубины изолируемого объекта и применяемой техники) и также регулируется подачей насоса.

По окончании операции инструмент извлекается на поверхность, а скважина оставляется на ОЗЦ в течение 12 — 24 ч, После этого спускается компоновка инструмента для бурения, которой разбуривается цементный стакан против интервала поглощения и при отсутствии поглощения продолжается бурение скважины.

Технико-экономические преимущества заявляемого способа обусловлены исключением или существенным снижением интенсивности перетоков в интенсивно поглощающих скважинах и дренажа поглощающего и водопроявляющих (при снижениях статического уровня жидкости до 200 — 800 м от устья), производством изоляционных операций в гидравлически стабилизированных условиях с

Формула изобретения

Способ изоляции поглощающих пластов в скважинах, включающий спуск заливочных труб в скважину, первоначальное закачивание через них тампонирующей пробки, последующее закачивание вяжущего состава над тампонирующей пробкой и совместное продавливание. вяжущего состава и тампонирующей пробки в поглощающий пласт под давлением, о т л и ч а ю щ и— и с я тем, что, с целью изоляции пластов трещинного типа с катастрофическими поглощениями промывочной жидкости и водонефтегазопроявлениями, возможности

Реологические характеристики тамп возможностью контроля и регулирования процесса по приборам на устье скважины, исключением факторов разбавления тампонажных смесей и воздействия на их реоло5 гические свойства изменением давления нагнетания. Реализация отмеченных, технологических решений значительно повышает эффективность способа изоляции катастрофически поглощающих пластов

10 (60 — 80 м /ч и более), результативность которого составляет 0,7-0,9, что в 2,5 — 3,0 раза выше в сравнении с известными методами. Материальные затраты средств и времени при этом сокращаются в 2 — 3 ра15 за и более, Область эффективного применения способа при квалифицированном освоении его производством может составлять 8090% скважин с катастрофическим погло20 щением промывочной жидкости. контроля процесса изоляции на различных

25 этапах, обезвоживания вяжущего состава и повышения его реологических свойств, в качестве тампонирующей пробки применяют тампонажную пасту с начальной пластической прочностью 0,4 — 2,48 кПа и конечной

30 пластической прочностью 0,88-8,54 кПа, после закачивания которой восстанавливают циркуляцию промывочной жидкости, а совместное продавливание вяжущего состава и тампонирующей пробки в поглощающий

35 пласт начинают при перепаде давления 2 — 7

МПа и закачивают при перепаде давления

7-10 МПа, онажных глинополимерных паст-пробок