СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ПОГЛОЩАЮЩИХ ПЛАСТОВ Российский патент 1998 года по МПК E21B33/13 

Предложение относится к нефтегазодобывающий промышленности, в частности к методам ликвидации поглощений промывочной жидкости в процессе бурения скважин.

Известен способ изоляции поглощающих пластов, включающий замену промывочной жидкости на рабочую перед закачкой тампонажного раствора, а закачку тампонажного раствора в поглощающий пласт осуществляют созданием давления на последний выше давления поглощения, после чего производят подъем труб на высоту выше уровня тампонажного раствора и увеличение гидростатического давления осуществляют заменой рабочей жидкости на промывочную с большей плотностью, при этом контроль за изменением гидростатического давления осуществляют по изменению закачиваемого в скважину и выходящего на устье скважины растворов [1].

Недостатком данного способа является ограниченность его использования, т.к. он может применяться только при интенсивности поглощения не более 15-20 м³/ч. В практике буровых работ в таких случаях осуществляют путем намыва инертных наполнителей на глинистом растворе. При интенсивных поглощениях применение указанного способа не дает положительных результатов, т.к. создание повышенных давлений приводит к полному уходу тампонажного раствора в поглощающий пласт, при этом циркуляция раствора через устье не наблюдается и невозможно определить уровень тампонажного раствора в зоне поглощения.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности к предлагаемому является способ изоляции поглощающих пластов, включающий закачку тампонажного раствора через бурильные трубы в зону поглощения с полным вытеснением смеси из скважины в пласт [2].

Недостатком данного способа является большой расход материалов изоляции и низкий коэффициент успешности проводимых операций. При закачке тампонажной смеси в зону поглощения бурового раствора под действием избыточного давления (высоты столба самой смеси и давления закачки) она растекается по периметру скважин, а при продавливании ее в пласт еще более оттесняется на периферию вглубь пласта. При этом не достигается полный охват изоляцией пласта по мощности.

Техническим результатом изобретения является снижение материальных затрат и повышение качества изоляции зон поглощений. Поставленная цель достигается описываемым способом, включающим доставку тампонажного раствора в зону поглощения по заливочным трубам. При этом расчетный объем закачиваемого тампонажного раствора доставляют порциями, чередуя каждую порцию вязкоупругим разделителем, при этом обеспечивают равновесие давления в скважине и пласте, причем после каждой подачи порции тампонажого раствора с разделителем его оставляют в покое в приствольной зоне скважины на время потери подвижности. В способе, принятом за прототип, на тампонажный раствор на забое скважины действует давление самого столба раствора и давление продавки. Под действием этих давлений раствор уходит в поглощающий пласт, чем большее количество раствора закачивается, тем дальше от забоя он продавливается. При этом не достигается поднятия тампонажного моста по всей мощности поглощающего пласта.

В предлагаемом способе изоляцию осуществляют на равновесии давления в скважине и пласте за счет закачки тампонажного раствора отдельными порциями между вязкоупругим разделителем и оставляют каждую порцию в покое до потери подвижности. Все эти операции предотвращают уход раствора вглубь пласта и обеспечивают создание изоляционного экрана по всей мощности поглощающего пласта.

Указанные отличия, по нашему мнению, соответствуют критерию "существенные отличия" изобретения, поскольку известные способы такими свойствами не обладают и не позволяют получить такого высокого результата как предлагаемый, благодаря новым отличительным признакам.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

На заливочных трубах спускают пакер и устанавливают его на 50-100 м выше зоны осложнения. Затем по заливочным (бурильным) трубам доставляют (закачивают) 0,2-0,4 м³ вязкоупругого разделителя (ВУРа), затем 0,5-1,5 м³ тампонажного раствора и вновь 0,2-0,4 м³ ВУРа, т.е. расчетный объем закачиваемого тампонажного раствора доставляют порциями. Каждую порцию чередуют ВУРом. В качестве ВУРа можно использовать любые известные вязкоупругие жидкости, например гипан, вязкие растворы полиакриламидов, корбоксиметилцеллюлозы и т. п., а в качестве тампожного раствора - любой раствор на основе тампонажного цемента или других материалов. Все это продавливают в интервал зоны поглощения буферной жидкостью - технической водой. Продавку осуществляют с помощью цементировочного агрегата при низких скоростях. В процессе доставки тампонажного раствора в зону поглощения обеспечивают равновесие давления в скважине и пласте. При продавке тампонажный раствор с вязкоупругим разделителем заходит вглубь пласта и закупоривает поры и трещины. Наличие нижней порции вязкоупругого разделителя предотвращает размыв тампонажного раствора скважинной жидкостью, а верхняя порция ВУРа предотвращает размыв его буферной жидкостью. Благодаря наличию вязкоупругих разделителей тампонажный раствор не размывается, не уходит вглубь пласта при закачке последующих порций тампонажного раствора. Затем готовят новую порцию тампонажного раствора и таким же образом закачивают в зону осложнения. Каждую последующую порцию закачивают после определенного времени - равное времени потери подвижности тампонажного раствора, которое является индивидуальным для каждой рецептуры.

Порционная закачка тампонажного раствора позволяет получить изоляционный экран по всей мощности поглощающего пласта, т.к., находясь между разделительными пробками из ВУРа, раствор не может растекаться на отдаленное расстояние в пласт, а последующие порции, закачиваемые после потери подвижности раствора и на низких скоростях, наслаиваются на предыдущие, увеличивая при этом высоту изоляционного экрана.

Количество порций определяется конкретно для каждой скважины, а количество тампонажного раствора в порции, равное 0,5-1,5 м³, обусловлено тем, что при увеличении объема раствора не соблюдается условие равновесия давления в скважине и пласте.

Так гидростатическое давление на забое скважины равно:
P = H γ g,
где
γ - плотность промывочной жидкости, кг/м³,
g - ускорение свободного падения, м/с²,
H - глубина забоя скважины по вертикали, м.

Исходя из формулы давление на забой скважин при H = 1000 м при закачке тампонажного раствора равно 18 МПа, а при предлагаемом способе - 10,3 МПа.

P = 1000 • 960 • 10 - 40 • 1800 • 10 = 10,3 МПа,
где
1000 кг/м³ - плотность воды, 960 м - высота столба продавочной жидкости, 40 м - высота, занимаемая тампонажным раствором объема 0,5 м³, 1800 кг/м³ - плотность раствора. Следовательно давление на забой скважины по предлагаемому способу снизится на 7,7 МПа (77 атм).

Пример.

Способ осуществляли в промысловых условиях на скв. 103 "Д" Ромашкинского месторождения Татарстана при изоляции зон осложнения.

Данные по скважине:
Забой на начало проведения работ - 963 м
Провал инструмента - 935-937 м
Провал инструмента - 941-941,5 м
Бурение на полной потери циркуляции бурового раствора - 935-963
Приемистость поглощающего пласта при нулевом избыточном давлении - 60 м/ч
Для изоляции зоны осложнения на глубине 802 м установили гидравлико-механический пакер, затем закачали тампонажный цементный раствор в следующей последовательности.

0,2 м³ вязкоупругого разделителя на основе полиакриламида, 1 м³ тампонажного цементного раствора с в/п = 0,5 м и вновь 0,2 м³ вязкоупругого разделителя. Растворы продавили в зону поглощения без оставления цементного моста в скважине. Избыточного давления при продавке не получили.

Каждая последующая порция закачивалась через 30 мин после предыдущей - после потери подвижности первой порции. Всего закачано было пять порций раствора. Последнюю порцию раствора частично оставили в стволе скважины.

Через 6 ч ожидания затвердевания цемента скважину исследовали на приемистость. При избыточном давлении, равном 30 атм, скважина не принимала.

Затем разбурили цементный мост в интервале 887-963 м и при циркуляции 90% раствора продолжили бурение до глубины 1033 м. При изоляции зоны осложнения было израсходовано 7 т цемента, 0,36 т хлористого кальция и 1,5 т полиакриламида.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа заключается в следующем. Благодаря попеременной закачке порций тампонажного раствора между ВУРами происходит наращивание по высоте тампонажных перемычек. В результате чего происходит перекрытие поглощающих каналов по всей мощности пласта. Это приводит к снижению материальных затрат в 5-10 раз и сокращению времени изоляции зон осложнений на 40%.

Использование: в нефтедобывающей промышленности. Обеспечивает снижение материальных затрат и повышение качества изоляции зон поглощений. Сущность изобретения: по способу осуществляют доставку тампонажного раствора в зону поглощения по заливочным трубам. Расчетный объем тампонажного раствора доставляют в зону поглощения порциями. Эти порции чередуют с порциями вязкоупругого разделителя. После каждой порции тампонажного раствора с разделителем его оставляют в покое в приствольной зоне на время потери подвижности. Во время операции обеспечивают равновесие давления в скважине и пласте.

Способ изоляции поглощающего пласта, включающий доставку тампонажного раствора в зону поглощения по заливочным трубам, отличающийся тем, что расчетный объем закачиваемого тампонажного раствора доставляют порциями, чередуя каждую порцию вязкоупругим разделителем, при этом обеспечивают равновесие давления в скважине и пласте, причем после каждой порции тампонажного раствора с разделителем его оставляют в покое в приствольной зоне скважины на время потери подвижности.