Способ крепления стенок скважин Советский патент 1983 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин при бурении неустойчивых отложений, содержащих минерализованные поровые и пластовые воды, преимущественно в слабосцементированных песчаниках.

Известен способ крепления стенок скважин путем закачки в скважину бурового раствора на основе жидкого стекла. Механизм действия такого , раствора заключается в проникновении в поры и трещины породы геля кремневой кислоты и образования пленочных защитных покрытий. Это предотвращает набухание и снижает гидратацию глинистого материала Cl Недостатком известного способа является невозможность его использования при прохождении слабосцементированных песчаников и лессовидных пород мощностью более 30 м.

Известен также способ крепления стенок скважин в процессе их бурения заключающийся в закачивании раствора в скважину, содержащего соли калия, кальция, а1таминия, являющиеся обмен- ными катионами, снижающими гидрофильность глинистых минералов, слагакядах стенки скважин 2.

Недостатком этого способа является низкое качество крепления прист,вольной .зоны скважины при наличии в разрезе слабосцементированных песчаников и лессовидных пород.

Известен также способ крепления стенок скважин путем закачки в скважину раствора с коагулирующим реагентом, в качестве которога испо10льзуется дисперсия резины Гз. .

Недостаток опособа заключается в том, что наличие в водной фазе бурового раствора многовалентных кат

15 тионов при-взаимодействии с резиной приводят к преждевременной коагуляции раствора, что осложняет и снижает качество крепления приствольной зоны.

20

Цель изобретения - повышение качества крепления приствольной зоны скважины.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу крепления

25 стенок скважин путем закачки в скважину pacTBOjpa с коагулирующим реагентсж, в раствор дополнительно вводят регулятор коагулирующих ионов, содержгшшй ионыу одноименные иону

30 пластовой воды, с концентрацией

ИХ на 10-30% меньшей порога коагуляции реагента.

Указанный интервал концентра/ции ввода коагулирующих ионов обуся ловлей скоростью коагуляции, эависяГщей от концентрации коагулирующих ионов в пластовой воде и тира реагента,, и глубиной проникновения коагулюма (глубиной кальматации). При концентрации коагулирующих ионов, большей верхнего предела, существенно возрастает вероятность коагуляции раствора в самой скважине, а не в поровом пространстве пласта. При нижнем пределе концентрации скорость коагуляции замедляется настолько значительно, что качество крепления ухудшается.

Сущность способа крепления стелнрк скважин заключается в следующем.

В зависимости от степени минерализации поровой или пластовой воды выбирается тип коагулирующего реагента. По данным анализа фильтрации б|грового раствора определяется состав регулятора коагулирующих ионов. В зависимости от конкретных геологических условий по предварительным данным лабораторных исследований керна породы, слагающей стенки скважины, выбирается величина концентрации коагулирующих ионов в фильтрате бурового раствора, лежаще в пределах на 10-30% меньше порога коагуляции реагента.

Буровой раствор обрабатывается регулятором коагулирующих ионов, имеющим обычно двухкомпоНентилй состав. Одно вещество регулятора коагулирующих ионов вызывает перевод катионов в труднорастворимый осадок, другое в зависимости от своей концентрации в буровом растворе образует определенное количество коагулирующих ионов в фильтрате бурового раствора, одноименных иону пластовой воды.

После обработки раствора регулятором коагулирукицих ионов в него вводят коагулирующий реагент, в качестве которого используются различные водорастворимые полимеры, химически неустойчивые (коагулирующие )к солям пластовой или поровой воды.

Таким образом буровой раствор, содержащий коагулирующий реагент, выводится на.грань коагуляции и закачивается в скважину, где он частично фильтруется в поровое пространство пласта. Поэтому при смешивании фильтрата раствора с пластовой или поровой водой, содержащей добавочную концентрацию коагулирующих ионов, происходит его быстрая коагуляция, что приводит к закупорке порового пространства и цементированию коагулюмом пород, слагающих стенки скважин.

Для осуществления предлагаемого способа в исходный глинистый раствор на основе нефтеабадского порсяика плотностью 1,38-1,4 г/см добавляют 3% гидролизованного полиакрилонитрила (реагент К-4 . Пластовые воды содержат 1650 мг/л ионов кальция. Порог коагуляции раствора с полимером К-4 лежит в пределах 600800 мг/л ионов кальцияi Поэтому в

раствор перед его закачкой в пласт добавляют 0,6% извести и 0,3% едкого натрия последний добавляется для образования труднорастворимой гидроокиси кальция). Добавка 0,6%

извести в раствор дает концентрацию

кальция, равную 480 мг/л. После закачки обработанного бурового раствора в скважину в результате проникновения фильтрата в пласт и смешивания его с поровой и пластовой водой, содержащей ион кальция, общее их количество повышается до 1065 мг/л, что вызывает быструю коагуляцию полимера К-4.Образовавшийся коагулюм за счет сил абсорбции склеивает сла0 босцементированные частицы песчаника, что приводит к повышению устойчивости приствольной зоны. Это позволяет пробурить неустойчивые породы мощностью 480 м в интервале 38005 4280 м.

Проводят исследования по определению степени размокаемости образца керна, поднятого из интервала 39040 3912 м скважины № 12П площади БазарКурган, обработанного данным способом и без обработки в хлоркальциевой и хлормагниевой средах (см. таблицу ).

S1002523

Характер разрушения образца породы в различных средах

Появилась продот Бе льная. трещина 10 мин Образец покрылся сетью трещин25 мин Образец расслоился на 6 ч. 45 мин Отделение частей образца и выпадание на дно Образец полностью разрушился 4сут б сут 25 сут Как видно из приведенных данных, необработанные образцы быстро разрушаются в фильтратах раствора, а обработанные в течение более 2-х месяцев остаются без изменения. В обработанном образце за счет коагуляции полимера в порах образца породы резко уменьшается его проницаемость. Например, если проницаемость исходного слабосцементированно го песчаника равна 29 мд., после про мывки образца в среде реагента К-4 равна 15 мд., то после обработки предлагаемым способом проницаемость образца падает до 0,002 мд., т.е. образец становится практически непроницаемым . В качестве коагулирующих реагентов для среднеминерализованных пластовых вод (степень минерализации 400-600 мг/л) может быть использовано низкомолекулярное соединение карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ-250). Обработанный слабосцементированный образец по приведенной методике (порог коагуляции реагента 300-400 мг/л Об ры Бе Появилась про- Без измене- -: : дольная тре- иия щи на Появилось много Образец noKfi новых трещин рылся плейкойБез изменен Происходит отслаивание мелких кусочков Интенсивное разрушение образцаОбразец полностью разрушился также показывает повышение своей устойчивости в фильтрате растворов. Однако, в этом случае результаты нес:калько худпиие по сравнению с реагентом К-4. Образец,помещенный в фильтрат буровбго раствора, содержащий хло жальциевые соли, повышает свою устойчивость по сравнению с необработанным образцом на 7-9 дн. Для маломинерализованных пластовых вод при определенных технологических условиях (температура в скважине не более ) могут быть применены гуматные реагенты. В некоторых случаях применение подобных препаратов в качестве коагулирующего peareHTa- позволяет получить удовлетворительное качество крепления приствольной зоны. Лабораторные исследования показывают, что склеивание коагулнммс гуматных реагентов слабосцементированных пород повыиает их устойчивость к разрушению на 160-250% по сравнению с необработанной гГородой, состоящей из слабосцементированного песчаника. Использование данного спосо|ба крепления скважин дает возможность осуществить процесс бурения в отложениях, сложенных неустойчивыми породами, предотвратить тяжелые ослржнения и аварии. Формула изобретения Способ крепления стенок скважин путем закачки в скважину раствора с коагулирующим реагентом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества крепления приствольной зоны скважины, в раствор до полнйтельно вводят регулй ор коагулирующих ионов, содержащий ионы, од ноименные иону пластовой воды, с концентрацией их, на 10-30% меньшей порога коагуляции реагента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Рязанов Я.А. Справочник по буровым растворам. М., Недра, 1979, с. 108. 2.Мариампольский Н.А. и Гуржиев Н.К. Ингибирующее действие растворов на основе солей калия, кальция, алюминия и жидкого стекла. Труды ВНИИКр, Краснодар, 1978, 14, с.1620. 3. Авторское свидетельство СССР 579407, кл. Е 21 В 33/13, 1975 (прототип).