СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ЗОНЫ ПОГЛОЩЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА ПРИ ПРОВОДКЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН Российский патент 2024 года по МПК E21B33/13 C09K8/00 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам изоляции зоны поглощения бурового раствора при проводке скважин.

Известен «Способ изоляции поглощающих пластов бурового раствора» (см. книгу В.И. Крылова «Изоляция поглощающих пластов в глубоких скважинах», г. Москва: Недра, 1980 г., стр. 127-128, стр. 200-201), включающий предварительные намыв на воде или глинистом растворе гранулированного волокнистого наполнителя с последующей закачкой в поглощающий пласт тампонирующего раствора с твердеющими свойствами.

Недостатком данного способа является то, что он для намыва требует большого расхода наполнителя, а также большие затраты времени и труда. Кроме того, для осуществления способа требуется большой расход жидкости для транспортировки наполнителя, тампонирующего материала с твердеющими свойствами, закачиваемого после его намыва.

Известен также «Способ изоляции поглощающего пласта» (см. патент RU, №2042781, МПК Е21 33/13, опубл. в Б.И. №24, 1995 г. ), представленного крупными трещинами и полостями с интенсивным поглощением бурового раствора (промывочной жидкости), включающий спуск до зоны поглощения колонны бурильных труб, заранее определив интервал поглощения, и закачку в скважину с помощью цементировочного агрегата твердеющего тампонажного раствора-носителя с наполнителем из волокнистого материала, вводимого в раствор-носитель в процессе закачивания его в скважину через воронку, установленную на верхнем конце колонны бурильных труб (КБТ).

Недостатком отмеченного выше способа является большой расход тампонирующего раствора-носителя, а также наполнителя, поскольку в способе не учитывается количественное соотношение раствора-носителя и вводимого туда волокнистого материала. По этой причине технологический процесс становится неконтролируемым, буровой насос цементировочного агрегата не может качать волокнистый материал, а это приводит к снижению эффективности изоляционных работ. Кроме того, использование гранулированного наполнителя разной фракции при равной плотности раствора-носителя, как это предусмотрено в способе, вызывает ряд технологических трудностей, связанных, например, с подбором гранулированных наполнителей.

Известен также «Способ изоляции зон катастрофических поглощений бурового раствора при бурении нефтяных и газовых скважин» (см. патент RU №2270327, опубл. в Б.И. №5, 20.02.2006 г.), включающий закачку в скважину цементировочным агрегатом твердеющего тампонирующего раствора-носителя с наполнителем из волокнистого материала, вводимого в раствор-носитель в процессе закачки его в скважину через воронку, установленную на верхнем конце КБТ. При этом, перед началом приготовления раствора-носителя, штуцер горшка смесителя цементосмесительной машины, по которому подают воду затворения под давлением струйным насосом цементировочного агрегата ЦА-320М, заменяют на штуцер с меньшим диаметром 8-9 мм, обеспечивающего приготовление и закачку в скважину раствора-носителя в объеме 7-8 м³/час.

Ввод наполнителя производят из расчета 25-50 кг на 1 м³ раствора-носителя. После прекращения подачи тампонирующей смеси, воронку отсоединяют от колонны бурильных труб и вместо нее устанавливают герметизирующую головку и смесь продавливают в поглощающий пласт под давлением.

Данный способ по технической сущности более близок к предлагаемому способу и может быть принят в качестве прототипа.

Принятый в качестве прототипа способ устраняет недостатки вышеприведенных аналогов, однако расход раствора-носителя остается высоким. Кроме того, способ требует использования гидромеханического пакера и больших затрат времени на его осуществление. Это связано с многократными спуско-подъемными операциями, что присуще и прототипу и аналогам. Далее, как это было отмечено выше, при закачивании раствора-носителя с наполнителем по трубному пространству, «подошва» проницаемого пласта в процессе нагнетания смеси находится под воздействием большого перепада давления, чем его остальная часть, что приводит к преимущественному заполнению «подошвенной» части пласта, особенно в случаях, когда пласт имеет большую толщину с высокой проницаемостью.

Технической задачей настоящего изобретения является снижение затрат времени и повышение эффективности изоляционных работ.

Поставленная техническая задача решается описываемым способом, включающим приготовление и закачку изолирующего раствора-носителя с разнофракционным наполнителем в зону поглощения с последующей продавкой его под давлением продавочной жидкости в поглощающий пласт.

Новым является то, что перед приготовлением смеси в трубное пространство закачивают техническую воду, предварительно приподняв бурильный инструмент выше кровли поглощающего пласта, до получения избыточного давления, после чего закрывают линию подачи, далее закачивают техническую воду в затрубное пространство, вслед за которой закачивают буферную жидкость, после чего по затрубному пространству закачивают приготовленный изолирующий раствор-носитель в поглощающий пласт, после чего закачивают буферную жидкость, затем осуществляют продавку изолирующего раствора-носителя, используя продавочную жидкость, причем до начала работы, а также при закачке и продавке изолирующего раствора-носителя, бурильный инструмент периодически расхаживают.

Отличием является также и то, что в качестве продавочной жидкости используют техническую воду или буровой раствор на котором бурилась скважина.

Отличием является также и то, что в качестве раствора-носителя используют буровой раствор на котором бурилась скважина или полимерный раствор, или биополимерный раствор.

Другим отличием является и то, что в качестве разнофракционного наполнителя используют: кордволокно, улюк, полипропиленовые волокна, резиновую крошку, скорлупу кедрового ореха, лузгу, опилы.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

В зависимости от представленных гидродинамических и геологических исследований по определению интервала изолируемого поглощающего пласта, интенсивности поглощения, приближенной оценки раскрытия поглощающих каналов и кавернозности, приготавливают изолирующий раствор-носитель расчетного объема, который может быть буровым, или из полимерного раствора, или биополимерного раствора, с добавлением в необходимом количестве наполнителя из разнофракционных наполнителей типа кордволокно, улюк или полипропиленовые волокна, резиновые крошки, скорлупы кедрового ореха, опилы.

Перед приготовлением смеси в трубное пространство закачивают техническую воду, предварительно приподняв бурильный инструмент выше кровли поглощающего пласта, до получения избыточного давления, после чего закрывают линию подачи.

Необходимость закачивания технической воды в трубное пространство диктуется тем, чтобы при отказе обратного клапана не происходила закупорка бурильного инструмента изолирующим раствором-носителем.

Далее закачивают техническую воду и в затрубное пространство, вслед за которой закачивают буферную жидкость, после чего по затрубному пространству закачивают приготовленный изолирующий раствор-носитель в поглощающий пласт, вслед закачивают буферную жидкость. При этом по мере заполнения интервала поглощения давление нагнетания ее увеличивается за счет закупоривания проницаемых каналов породы и повышения сопротивления движению раствора по пласту.

Затем осуществляют продавку изолирующего раствора-носителя под давлением насосом цементировочного агрегата ЦА-320М, используя продавочную жидкость, в качестве которой используют техническая воду или буровой раствор на котором бурилась скважина, соблюдая чтобы давление продавки не превышало давления гидроразрыва пород под кондуктором и слабосцементированными пластами, что может определяться по статистическим данным по другим скважинам или расчетным путем по существующим методикам.

Для предотвращения прихвата бурильного инструмента до начала работ, а также при закачке и продавке изолирующего раствора-носителя, его периодически расхаживают. На этом работа по изоляции поглощающего пласта считается законченной. Далее с промывкой, и при необходимости с проработками, спускают до забоя компоновку низа бурильной колонны (КНБК). Затем для определения характера циркуляции, при открытой линии подачи трубного и затрубного пространства, производят прямую промывку в течение одного цикла. При отсутствии приемистости поглощающего пласта бурение скважины продолжают.

Пример реализации способа.

На глубине 940 метров в Серпуховском ярусе вскрыт бурением поглощающий пласт:

- интервал поглощения - 940-955 м. в Серпуховском ярусе;

- диаметр скважины - 215,9 мм.;

- кондуктор - 341 м.;

- приемистость - 145 м³/час, по результатам гидродинамических исследований.

Для изоляции зоны поглощения приготовили изолирующий раствор-носитель на основе биополимера и добавили разнофракционные наполнители - кордоволокно, улюк, опилы, лузгу, а также полипропиленовое волокно «Фибра-Люкс», которое имеет следующие физические характеристики:

- длина волокон - 3,6 и 12 мм;

- толщина - 34 мкм;

- форма - цилиндрическая;

- плотность - 910 кг/м³;

- прочность на растяжение - 320-600 МПа.

Приготовление раствора-носителя осуществляли с использованием блока приготовления раствора БПР-20 производства ООО «ХимБурсервис» в объеме 60 м³, с плотностью 1060 кг/м³ на основе биополимера, в качестве которого использовали карбоксиметилцеллюлозу - КМЦ. В готовый раствор-носитель добавляли наполнитель в количестве 150 кг на 1 м³ состоящий из разнофракционных наполнителей - кордволокна, улюка, опил, лузги, а также полипропиленового волокна «Фибра-Люкс».

Перед закачкой изолирующего раствора-носителя в поглощающий пласт производили следующие операции:

1. Приподняли бурильный инструмент выше кровли поглощающего пласта на длину 10 м.

2. Закачали по трубному пространству, с учетом статического уровня, 0,5 м³ технической воды, до получения избыточного давления и линию подачи закрыли.

3. В затрубное пространство закачали 5 м³ технической воды, вслед за которой закачали 0,5 м³ буферной жидкости - вязкоупругий разделитель (ВУР), в качестве которого использовали раствор полиакриламида.

Закачку изолирующего раствора-носителя в поглощающий пласт осуществили по затрубному пространству без извлечения на дневную поверхность бурового инструмента, что позволило кратно сократить затраты времени на изоляционные работы, за счет исключения многократных спуско-подъемных операций. Кроме того, это привело к последовательному заполнению поглощающего пласта изолирующим раствором-носителем от кровли до «подошвы».

При традиционной технологии, когда подают изолирующий раствор-носитель по трубному пространству, заполнение происходит преимущественно подошвенной части поглощающего пласта, а кровельная часть оставалась не полностью изолированной, из-за чего приходилось дополнительно осуществлять намыв наполнителей, особенно в случаях, когда пласт имеет большую толщину или представлен породами высокой проницаемости. Далее после закачки расчетного объема изолирующего раствора-носителя, закачивали буферную жидкость в объеме 0,5 м³, и продавили технической водой с использованием насоса цементировочного агрегата ЦА-320М, в объеме - 60 м³. Давление при этом достигло 30 атм., поскольку по мере заполнения интервала поглощения изолирующим раствором, давление нагнетания ее увеличилось за счет закупоривания проницаемой породы и повышения сопротивления движению изолирующего раствора-носителя по пласту. Начальное давление при продавке было 5 атм.

С целью предотвращения прихвата бурильного инструмента до начала работ, а также при закачке и продавке изолирующего раствора-носителя, его расхаживали через каждые 30 минут. В последнюю порцию изолирующего раствора-носителя закачиваемого в затрубное пространство добавили полиакриламид для гелеобразования. Далее скважину оставили в покое на 2 часа для структурообразования, после чего бурильный инструмент опустили с промывками до забоя и произвели прямую промывку поликарбонатным раствором в течение одного цикла для контроля качества изоляции. Далее продолжили углубление скважины согласно плана бурения и ГТН.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа заключается в следующем:

- значительно сокращаются затраты времени на изоляционные работы за счет исключения многократных спуско-подъемных операций;

- достигается и эффективность изоляционных работ за счет закачки изолирующего раствора-носителя по затрубному пространству, при котором охватывается весь интервал поглощающего пласта, а не только подошвенной его части, как это было при традиционных способах, что вызывало необходимость проведения дополнительных работ по намыву наполнителей;

- упрощается технология проведения изоляционных работ, за счет исключения использования гидромеханического пакера.

Изобретение относится к способу изоляции зоны поглощения бурового раствора при проводке нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом является значительное сокращение затрат времени на изоляционные работы, эффективность изоляционных работ, а также упрощение технологии проведения изоляционных работ. Способ включает приготовление и закачку изолирующего раствора-носителя с разнофракционным наполнителем в зону поглощения с последующей продавкой его под давлением продавочной жидкости в поглощающий пласт. Перед приготовлением смеси в трубное пространство закачивают техническую воду, предварительно приподняв бурильный инструмент выше кровли поглощающего пласта до получения избыточного давления. После чего закрывают линию подачи. Далее закачивают техническую воду в затрубное пространство. Вслед за технической водой закачивают буферную жидкость. После чего по затрубному пространству закачивают приготовленный изолирующий раствор-носитель в поглощающий пласт. После чего закачивают буферную жидкость. Затем осуществляют продавку изолирующего раствора-носителя, используя продавочную жидкость. Причем до начала работы, а также при закачке и продавке изолирующего раствора-носителя, бурильный инструмент периодически расхаживают. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ изоляции зоны поглощения бурового раствора при проводке нефтяных и газовых скважин, включающий приготовление и закачку изолирующего раствора-носителя с разнофракционным наполнителем в зону поглощения с последующей продавкой его под давлением продавочной жидкости в поглощающий пласт, отличающийся тем, что перед приготовлением смеси в трубное пространство закачивают техническую воду, предварительно приподняв бурильный инструмент выше кровли поглощающего пласта до получения избыточного давления, после чего закрывают линию подачи, далее закачивают техническую воду в затрубное пространство, вслед за которой закачивают буферную жидкость, после чего по затрубному пространству закачивают приготовленный изолирующий раствор-носитель в поглощающий пласт, после чего закачивают буферную жидкость, затем осуществляют продавку изолирующего раствора-носителя, используя продавочную жидкость, причем до начала работы, а также при закачке и продавке изолирующего раствора-носителя, бурильный инструмент периодически расхаживают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве продавочной жидкости используют техническую воду или буровой раствор, на котором бурилась скважина.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве раствора-носителя используют буровой раствор, на котором бурилась скважина, или полимерный раствор, или биополимерный раствор.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве разнофракционного наполнителя используют: кордволокно, улюк, полипропиленовые волокна, резиновую крошку, скорлупу кедрового ореха, лузгу, опилы.