Способ ликвидации поглощения промывочной жидкости Советский патент 1985 года по МПК E21B33/138 

00

DO

00 OD Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к способам борьбы с поглощениями буровых растворов. В настоящее время получили распространение способы ликвидации поглощений с помощью тетшовых методов Известен способ согласно которому в изолируемые зоны подается порошкообразный или гранулированный термопластичный материал, который расплавляют путем разбуривания насухо или прогре&анием. Расплавленный материал заполняет и трещины изолируемого пласта ипосле остывания тампонирует его ij , Недостатками способа являются сравнительно низкая прочность гшастмассового тампокирукйдего материала, возможность аварий, связанных с прихватом бурильного инструмента при бу рении насухо, а также ннзкая степен адгезии пластмассового материала к поверхности породы и обсадных труб Наиболее близким к изобретению является способ изоляции поглощающи пластов расплавленной серой, соглас которому в скважину до зоны поглощения спускают две колонны труб, концентрично расположённых одна в другой Затем производят прогрев колонн и. забоя скважиша путем подачи в межколонное пространство пара или нагретой жидкости. После этого расплавле.нную на поверхности серу закачивают центробежным насосом по внутренней колонне на забой скважины. Продавку ее в поглощающий штаст производят подогретым маслом. Сера, проникнув в пласт, охлаждается до температуры ниже. ее плавления и застывает, тем закупоривая поры и треищны поглощающего пласта . . Недостатками известного способа являются сравнительно низкаястепен изоляции поглощающих пластов из-за низкой прочности и больщой усадки застывщих обрацов серы,, необходимос при осуществлении способа предварительного прогрева колонн, оборудования, низкая прочность- и хрупкость отверждаемого материала, что может привести при механическом воздействии к его разрушению и возникновению поглощения, и также низкая степень адгезии изоляционного материаг ла к поверхности породы и обсадных труб, что снижает качество изоляции поглощающих пластов. Цель изобретения - повышение эффективности изоляции поглощающих пластов путем повышения механической прочности и адгезии отвержденного состава. Указанная цель достигается тем, что согласно способу ликвидации поглощения промывочной жидкости, включающег-iy в зону поглощения изолирующего материала, разогрев его и продавливание в зону поглощения, в качестве изолирующего материала используют сплав Вуда, который смешивают с металлическим магнием и через смесь прокачивают 15 - 2Ь%-ную соляную кислоту. При этом сплав Вуда смешивают с магнием в соотношении от 5:1 до 10:1. Причем соотношение 15 - 20%-ной соляной кислоты к магнию равно от 2:1 до 5:1. Сплав Вуда, состоящий из 4 вес,ч. висмута, 2 вес.ч. свинца, 1 вес.ч. олова и i вес.ч. кадмия, имеет температуру плавления 65с. На фиг.1 изображена схема лабораторной установкиJ на фиг.2 - трубчатый контейнер в скважине. В лабораторных условиях проведены исследования по оценке качества изоляции поглощения в высокопроницаемом пласте по предлагаемому и известному способам. Исследования проведены на установке, схема которой представлена на фиг.1. Основным ее узлом является цилиндрическая камера-кернодержатель-1, в которой предварительно прессуют искусственный керн 2, которь1й моделирует поглощающий пласт. В крышке 3 и днище 4 камеры имеются штуцера 5 и 6, причем штуцер 6 выступает внутри корпуса на половину его длины. По периметру корпуса камеры на середине его высоты также имеется два штуцера 7 и 8. Последовательность проведения опы тов такова; в камере 1 прессуют керн 2 (его высота соизмерима с высотой штуцера б, заворачивают крьшку 3 и через отверстие для штуцера 5 засыпают порцию смеси гранулированных сплава Вуда и металлического магния, взятых в соотношении 5:1 - 10:1. Затем заворачив ают штуцер 5 и через него в камеру подают порцию 20%-ной соляной кислоты в соотношении с магнием 2:1-5:1. Сплав Вуда по истечении 30-40 мин после начала реакции магния с кисло- той расплавляется и его задавливают в керн маслом, подаваемым через шту- цер 5 от пресса под давлением 20 кг/ По истечении 1 ч выдержки давление снимают и закачивают воду через штуцер 6. Величина давления, при котором вода появляется из боковых штудеров 7 и 8, является даЕутением , гидропрорыва и характеризует адгезионную прочность сцепления сплава Вуда с керном. После разработки ус- тройства и выпрессовки керна визуаль но определяют глубину проникновения расплава в керн, а с помощью пресса - прочность на сжатие образцов керна, насыщенных расплавом. В аналогичной, последовательности прово чт опыты согласно известному способу. После прессования керна в камере 1 заворачивают крышку 3 и засыпают порцию дробленной кусковой серы. Заворачивают щтуцер 5 и производят прогрев камеры до температуры выше плавления серы, затемпроизводят продавливание расплавленной серы маслом в керн поддавлением 20 кг/см . По истечении 1 ч давление снимают и через штуцер 6 закачивают воду до появления ее из штуцеров 7 и 8. После разборки устройства определяют глубину проникновения расплавленной серы в керн и прочность на сжатие образцов керна, насыщенных расплав-, леннсЗй серой. Примеры осуществления способа в лабораторных условиях. .Пример 1. В камере-кернод«ржателе прессуют искусственный керн, моделирующий поглощающий пласт и за- нимающий половину высоты камеры. Б дру гую половину через отверстие , в крыш камеры поверх керна помещают смесь гранулированного сплава Вуда в количестве 200 г и 40 г металлического магния (т.е. ,в соотношении 5:1). Затем через штуцер в камеру подают 80 г соляной кислоты 20%-ной концентрации т.е. в соотношении кислоты с металлическим магнием 2:l). В результате экзотермической реакции ки лоты с магнием выделяется тепло, под действием которого стшав Вуда расплавляется, и через 30 мин после начала реакции в камере через штуце

в крышке создают давление от пресса, равное 20 кг/см. Давление держат постоянным в течение 1 ч. За это врепосле чего через штуцер в днище камеры начинают закачку воды, медленно поднимая давление до величины - гидмя расплав проникает на определенную глубину в керн, и камера остывает до температуры окружающей среды. Затем давление снимают и через штуцер в днище камеры начинают закачку воды, медленно поднимая давление до величины, при которой оно резко падает и вода появляется из боковых штуцеров, Это значение давления яв- -ляется давлением гидропрорыва. После разборки камеры, выпрессовки керна и его распиловки определяют глубину пропитки керна расплавом и прочность на сжатие образцов керна, пропитанных расплавом. П р и м е р 2. По изложенной методике в камере, прессуют искуственный ке;рн и помещают сверху смесь гранулированного сплава Вуда в количестве 280 г и 40 г металлического магния (т.е. в соотношении 7:l). Через штуцер в камеру подают 140 г соляной кислоты 20%-ной концентрации (т.е. в соотношении кислоты с магнием 3,5:1/. В результате экзотермической реакции кислоты с магнием вьщеляется тепло, под действием которого сплав Вуда расплавляется, и через 35 мин после начала реакции в камере создают давление от пресса, равное 20 кг/см . Давление выдерживается 1 ч, после чего через штуцер в днище камеры начинают закачку воды, медленно поднимая давление до величины гйдропрорыва. После разборки камеры, выпрессовки керна определяют глубину пропитки керна расплавом и прочность на сжатие образцов керна, пропитанных составом. Пример 3. По изложейнЬй методике в камере прессуют искусственный керн и помещают сверху смесь гранулированного сплава Вуда в количестве 400 г и 40 г металлического магния (т.е. в соотношении 10:1). Через шту цер в камеру подают 200 г соляной кислоты 20%-ной концентрации (т.е. в соотношении кислоты с магнием 5:l). В результате экзотермической реакции кислоты с магнием выделяется тепло, под действием которого сплав Вуда расплавляется, и через 40 мин после начала реакции в камере создают давление от пресса, равное 20 кг/см. Давление выдерживается 1ч, - 511 .ропрорыва. После разборки камеры, выпрессовки керна определяют глубину пропитки керна расплавом и прочность на сжатие .образцов керна, пропитанных составом. Результаты определений приведены в табл.I. Как следует из табл.1, обработка кернов по предлагаемому способу обеспечивает высокое качество кольмата- ции и высокое адгезионное сцепление с поверхностью металла,что выражает- ся большой величиной давления гид- ропрорыва. По сравнению с известным способом эти значения в 2,5-5 раз выше. Кроме того, предлагаекый способ обеспечивает высокую прочность про- .питанных расплавом обрацов керна при сравнительно одинаковой глубине про- никновения расплава в керн по сравнению с известным. Как следует из табл.1, при концентрации соляной кислоты, меньшей 15%, получаемая в результате реакции кис лоты с магнием температура кедостаточна для быстрого и полного расплавления сплава Вуда (опыты 1-3). В силу этого снижаются глубина проникновения расплава в керн, давление , гидропрорыва и,прочность образцов. При концентрации соляной кислоты более 20% (опыты 10-12) параметры изоляции улучшаются незначительно по сравнению соптимальными значениями концентраций (l5-20%}, но при этом ухудшается безопасность буровой бригады, создаются условия для интен сивной коррозии стального оборудования и т.д.1 Оптимальные пределы концентрации соляной кислоты, обеспечивающие достижение наилучших результатов, составляют 15-20% (опыты А-9). В табл.2 приведены опытные данные времени отверждения (застывания) сплава Вуда в зависимости от температуры окружающей среды при различных соотношениях сплава Вуда: магния и соляной кислоты : магния. Соляная кислота вяята 20%-ной концентрации. Температура плавления сплава Вуда равно 65 С, ниже указанной температуры он будет в твердом состоянии Способ осуществляют следзпощим образом. На бурильных трубах в кровлю поглощающего пласта опускают трубчатый контейнер (фиг.2). Он представляет собой обсадную трубу 9 или несколько обсадных труб), оборудованную в нижней части диафрагмой 10 и конусной втулкой 11, которая крепится к обсадной трубе срезаемыми (под нагрузкой 5 т) шпильками 12. До спуска контейнера его заполняют гранулированной смесью 13 салава Вуда и ме-. таллического магния в соотношении 5:1 - 10:1. После спуска контейнера в него через насосно-компрессорные тубы 14 (или.непосредственно в бурильные трубы) закачивают порцию соляной кислоты 20%-ной концентрации в соотношении с загруженным мет.ал- лическим магнием 2:1-5:1. В процессе экзотермической реакции магния с соляной кислотой выделяется тепло, под действем которого сплав Вуда расплавляется. Через 30-40 мин после закачки соляной кислоты инструмент упирают о за.бой, шпильки 12 под нагрузкой инстумента срезаются .vc конусная втулка П, перемещаясь вверх. разрушает диафрагму ГО; Жидкий (расплавленный сплав Вуда под действием силы тяжести вытекает из контейнера через разрушенную диафрагму, и поступает в зону поглощения. Проникнув в поры и трещины поглощающего пласта, сплав Вуда застывает и создает непроницаемую металлизированную кольма- тационную зону в поглощающем пласте. Ниже приводится пример осуществления способа в промысловых условиях. Испытания способа проводят в ркважине № 1578 Волковской площади Уфимского УБР. При бурении указанной скважины на глубине 721 м (мячковский горизонт) происходит полный уход. прО1Ф1вочной жидкости. Интенсивность поглощения составляет 35 м /ч. Бурение производится долотами -диаметром 215 мм (тип долот ТКЗЦВ, СЗГВ и др. . Ликвидация поглощения производится согласно предлагаемому способу в следукщей последовательности; На бурильных трубах с помощью переводника крепят трубчатый к онтей- нер, изготовленный из обсадной трубы диаметром 168 мм. В нижней части контейнер имеет диафрагму и конусную втулку, которая крепится к обсадной трубе срезанными шпильками. Предварительно до спуска в контейнер загружают смесь гранулированного сплава Вуда 100 кг и металлического магния 50 1;к (соотношение 2:4). Контейнер спускают с таким расчетом, чтобы его нижний конец был на глубине 715 Затем в бурильные трубы спускают колонну насосно-компрессорных труб длиной 710 м. В насосно-компрессорные трубы .заливают пордию соляной кислоты 20%-нойконцентрации в количестве 200 л (соотношение кислоты к магнию 4:1. Через 40 мин инструмент упирают о забой, предварительно подняв насосно-компрессорные трубы. При упоре о забой шпильки срезаются, конусная втулка перемещаясь вверх, разрушает диафрагму и расплав ленный сплав Вуда вьтивается из контейнера. При этом инструмент сразу приподнимают на 2-3 м и в бурильные трубы закачивают промьшочную жидкост создавая перепад давления величиной 20 кг/см , чем достигается задавка .расплава, в пористый поглощающий плас и его застывание. После выдержки под давл.ением в течение 30 мин П1 оизво- дят подъем инструмента, отворачивают контейнер и опускают инструмент с долотом. Разбуривают небольшой мост 11 8 из отвердевшегосплава Вуда и продолжают дальнейшеебурение без поглощения. Преимуществ.ами разработанного способа ликвидации поглощения прокывочной жидкости являются высокая эффективность изоляции, обусловлен- ная повышенными адгезионными ц проч-. ностными свойствами изолирующего материала, незначительный расход изолирующего материала по сравлению с традиционными тампонирующими материалами цементом, гипсом и др.) , кроме того, для расплавления сплава Вуда требуется температура нагрева в два раза кеныпая, чем по известному способу для расплавления серы / соответственно 65 и 120 с). Предпагаемый способ, кроме ликвидации поглощений, может быть использован также дпя борьбы с обвалами стенок скважины, ликвидации негерметичности обсадных К1элонн и резьбовых соединений создания временных мостов в скважине и.т.д.

см

1Л

tn

ш

00 ON

о LO

со ON

см эо

о

j о

г г

1. СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ПОГЛОЩЕНИЯ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ, включающий доставку в зону поглощения изолирующего материала, разогрев его и продавливание в зону поглощения, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности изоляции поглощакячих пластов путем повышения механической прочности и адгезии отвержденного состава, в качес- ве изолирующего материала используют сплав Вуда, который смепшвают с металлическим магнием и через смесь прокачивают 15 - 20%-ную соляиую кислоту. 2.Способ по П.1, о тлИч ающ и и с я тем, что сплав Вуда смеши вают с магнием в соотношении от 5:1 до 10:1. 3.Способ по П.1, о т л и ч а ю, щ и и с я тем, что соотношение 15 -20%-ной соляной кислоты к магнию равно от 2:1 до 5:1.

о

и-|СМ1Л1ЛСМ1ОЮСМ1П1Л

1Л f СО

s

(U Ш

1§2

го

ш

LO

о

о

о

Ю СМ

см

Г4

см

eg

см

VIлл

согого

1Лt- оtoг- о

I

и и

« « со 3

о -

00

v

1О

Таблица2

UZ.t