Способ изоляции зон поглощения бурового раствора Советский патент 1984 года по МПК E21B33/13 

«

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к способам изоляции зон поглощения бурового раствора.

Изоляция зон поглощения бурового раствора большой интенсивности является сложной технологической задачей, для решения которой существует множество способов тампонирования зо поглощения.

Известен способ изоляции зон поглощения бурового раствора путем закачки в зону поглощения раствора, состоящего из дизельного топлива, утяжелителя и нефтесмачиваемого диспергатора в количестве, обеспечивающем выпадение в осадок утяжелителя по истечении определенного времени после остановки циркуляции lj .

Однако этот способ характеризуется большим расходом дорогостоящих тампонирующих материалов при малой .эффективности изоляции зон поглощения большой интенсивности.

Известен также способ изоляции зон поглощения бурового раствора путем предварительного намагничивания труб специальным устройством, последующего закачивания ферромагнитной жидкости и тампонирующего натериала 2 .

Однако известный способ характеризуется сложностью технологии изоляции, длительностью .проведения операций и недостаточной эффективностью при изоляции зон поглощения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изоляции зон поглощения бурового раствора, включающий закачку в зону поглощения цементного раствора с добавками порошкообразно магнетита и обработку цементного равора магнитным полем 3j .

Однако известный способ изоляции зон поглощения бурового раствора характеризуется недостаточной надежностью изоляции зон поглощения, поскольку наиболее эффективное удержание тампонирующей смеси от растекания происходит в основном в стволе сква- жины на близком расстоянии вокруг магнитного устройства, а в пристволной части скважины, где находятся каналы поглощения, магнитное поле неоднородно и влияние его слабое; сложностью технологических операций и применяемых устройств; опасностью прихвата устройств при тверлении

тампонирующей смеси и созданием аварийных ситуаций, а также тем, что в случае, если поглощающий пласт имеет достаточно бо-льшую мощность, из-за постепенного ослабевания влияния магнитного поля с увеличением расстояния от устройства и увеличения степени его неоднородности растекание цементного раствора усиливается.

Цель изобретения - повьшение эффективности изоляции зон поглощения за счет увеличения области влияния магнитного поля и повышение степени его однородности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изоляции зон поглощения бурового раствора, включающему закачку в зону поглощения цементного раствора с добавками порошкообразного магнетита и обработку цементного раствора магнитным полем, цементный раствор обрабатывают полем постоянных магнитов, которые внедряют в стенки скважины в виде пуль, причем размещение последних в стенках скважины и их размеры выбирают из условия получения магнитного поля напряженностью не менее 20000 А/м, а порошкообразньш магнетит добавляют в цементньй раствор в количестве не менее 30 мас.%.

Способ осуществляют следующим, образом.

В скважину до поглощающего горизонта на каротажном кабеле спускают нулевой перфоратор, заряженный пулями из постоянного магнита. Произведя выстрелы из пулевого перфоратора, в массиве породы в приствольной части скважины Создают требуемую напряженность м,агнитного поля, величина которой зависит от магнитных свойств материала, из которого изготовлены пули, и от расстояния между пулями. В зависимости от диаметра скважины подбором количества выстрелов на 1 пог.м. получают необходимое расстояние между пулями, т.е. на стенках скважины в приствольной ее части соз дают каркас или своего рода сетку из магнитных пуль.

Преимущество и новизна предлагаемой технологии заключается в том, что постоянные магниты, равномерно располагаясь в массиве породы в приствольной части скважины, создают требуемую напряженность магнитного поля непосредственно в поглощающих каналах, и повыи1ают степень однородности магнитного поля в порах и трещинах, что является определяющим в обеспечении эффективности и надежности зоны поглощения. После создания требуемой напряженности магнитного поля на стенках скважины во всем поглощающем интервале в скважину на бурильных трубах опускают гидромеханический пакер и устанавливают над поглощающим пластом. Затем через бурильные трубы в зону поглощения закачивают и продавливают цементный раствор, первая пор ция которого (объемом 1-2 м) содержит порошкообразный магнетит. В поглощающем пласте цементный раствор по каналам поглощения начинает растекаться вглубь пласта. Поскольку первая порция цементного раствора содержит магнетит и постоян ные магниты находятся в каналах и трещинах, то в.момент прохождения раствора в пространстве между двумя пулями, т.е. через постоянное магнит ное поле, происходит практически мгновенное запирание, потока (застывание) цементного раствора. Это приводит к быстрой закупорке каналов поглощения и прекращению дальнейшего растекания цементного раствора вглубь поглощающего пласта. Успешность изоляции зоны поглощения фиксируется повьщ1ением давления нагнетания цементного раствора. Установлено, что минимальная напряженность магнитного поля из постоянного магнита, при которой происхо дит практически мгновенное запирани потока (застывание) цементного раст вора, содержащего магнетит, составл ет 20000 А/м. На фиг. 1 приведена развертка поверхности стенки скважины в интер вале поглощения (площадь этой повер ности составляет 1,8 м); на фиг. 2 схема осуществления способа. Пример. Предположим, что сква жина диаметром 190,5 мм имеет глуби ну 1500 м. Поглощающий пласт - в интервале 1497-1500 м. Предположим также, что магнитные свойства материала из постоянного магнита для изготовления пуль таковы, что для обеспечения напряженности магнитног поля величиной 20000 А/м на стенках скважины расстояние между пулями .диаметром 10 мм составляет 30 мм. 944 Пули на стенках скважины рлсполагаются в шахматном порядке. Следовательно, на данной поверхности общее количество пуль составляет 2160 щт. Это достигается производством 720 встрелов на 1 пог. м. После производства выстрелов пулевым перфорато- ром в интервале поглощения в скважину на бурильных трубах 1 спускают гидромеханический пакер 2 и устанавливают над поглощающим горизонтом 3 (фиг. 2). По бурильным трубам в зону поглощения продавливают цементный pacTBjp 4, содержащий в первой порции магнетит в количестве 30 мас.%. В поглощающем пласте цементный раствор по каналам поглощения начинает растекаться вглубь пласта. Проходя в пространстве между магнитными пулями 5, цементньй раствор, содержащий магнетит, быстро застывает, закупоривая тем самым каналы поглощения, что отмечается повышение давления нагнетания цементного раствора. В лабораторных условиях были проведены исследования влияния величины напряженности постоянного магнитного поля на тиксотропные свойства цементного раствора; Для проведения опытов были взяты две пластины из постоянного магнита, размером 80-120 мм. в зависимости от расстояния между пластинами замерялась напряженность маглитного поля.-- Результаты замеров напр5гженности магнитного поля приведены в табл. 1. Приготовлялся цементный раствор из тампонажного цемента Стерлитамакского завода с плотностью 1820 кг/м. Проба цементного раствора заливалась в стальную пробирку диаметром 30 мм и объемом 30 см. В пробу цементного раствора поочередно добавлялись навески тонкодисперсного порошка магнетита в количестве 5; 10; 15; 20; 30; 40 мас.%. Проба цементного раствора с одним определенным количеством добавки магнетита помещалась между двумя пластинами постоянного магнита, и в зависимости от величины напряженности магнитного поля исследовались тиксотропные свойства цементного раствора, содержащего магнетит. Изменение напряженности магнитного поля достигалось изменением расстояния между пластинами. При определенной концентрации магнетита в цементном растворе и соответствующей напряженности магнитного поля отмечалось мгновенное застывание или нетекучесть цементного раствора в магнитном поле. Нетекучее состояние цементного раствора определялось следующим образом: в перевернутом положении пробирки в магнитном поле цементный раствор из пробирки не выливался, поверхность раздела цементного раствора с воздухом оставалась неизмеииой.В текучем состоянии проба цементного раствора в пробирке перемешиванию не поддавалась.- После снятия пробирки из магнитного поля цементный раствор, содержащий магнетит, снова стано.вился текучим.

Результаты исследований приведены -в табл. 2.

Результаты проведенных исследований показывают, что в исследованном диапазоне напряженности магнитного поля до 50000 А/м при концентрации магнетита в цементном растворе до 10% мгновенного застывания цементного раствора не происходит; при концентрациях магнетита в цементном растворе 15% и более для определенной концентрации магнетита в цементном растворе соответствует

Расстояние между пластинами, мм

18 47 58 84 120

определенная напряженность магнитного поля, при которой происходит мгновенное застывание цементного раствора; при напряженности магнитного

поля 12500 А/м и менее даже при высоких концентрациях магнетита в растворе (до 50%) мгновенного застывания цементного раствора не происходит; оптимальными (применительно к

призабойной зоне скважины) условиями для мгновенного застывания цементного раствора в магнитном поле являются добавка магнетита в количестве 30% весовых и напряженность магнитного поля, величной не менее 20000 А/м.

Предлагаемый способ изоляции зоны поглощения повышает эффективность изоляции зоны поглощения, посКОЛЬКУ именно в приствольной части скважины, где находятся каналы поглощения, в поглощающем интервале создается равномерно требуемая напряженность магнитного поля, что предотвращает растекание тампонйжной смеси вглубь пласта; уменьшает расход тампонажных материалов; сокращает время на изоляционные работы; упрощает технологические операции; исключает

аварийные ситуации.

Таблица 1

I

Напряженность магнитного поля, А/м

48400 32160 28800 20720 12500

I++

СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ЗОН ПОГЛОЩЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА, включающий закачку в зону поглощения цементного раствора с добавками порошкообразного магнетита и обработку цементного раствора магнитным полем, отличающийся тем, что, с целью повьшюния эффективности изоляции зон поглощения за счет увеличения области влияния магнитного поля и повьш1ения степени его однородности, цементный раствор обрабатьшают полем постоянных магнитов, которые внедряют в стенки скважины в виде пуль, причем размещение последних в стенках скважины и их размеры выбирают из условия получения магнитного поля напряженностью не менее 20000 А/м, а порошкообразный магнетит добавляют в цементный раствор в количестве не менее 30 мас.%.

I++++++

++++++

I+++

III++

IIIII

IIIII

о о о о го

ОО

оо

оШ

ог

CNCS

ff . u и

EH

и ж

+++

а о ю t- с « о.

« 2

fж

О) О)

я

§

у .

Щ

t

а о

п

Е- О «С О.

s

2

Е- X V

0) Я

О)

Ж

to

0)

оо

D.

оо

оо

оо