Способ темпонирования скважин Советский патент 1986 года по МПК E21B33/13 E21B33/14 

Изобретение относится к горной мышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при изоляции зон поглощения промывочных жидкостей и водопритоков, применяемых при бурении скважин на твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые.

Целью изобретения является повышение качества тампонирования.

Тампонирование скважин при наличии зон поглощения промывочной жидкости и водопритоков осуществляется следующим образом.

При возникновении осложнения в скважине проводят исследовательские работы, определяют мощность зоны осложнения, глубину залегания, интенсивность поглощения или водопроявления, геометрические размеры трещин и производят расчет температуры забоя (зоны осложнения) с учетом температурного градиента или определяют непосредственно у зоны с помощью специальной аппаратуры. Затем приготавливают тампонажную смесь на основе вяжущего (цемент, щлакоцемент и др.), после чего в ее состав вводят наполнитель, выполненный например, из пластин сплава, содержащего 55% никеля и 45% титана и обладающего памятью формы, предварительно спрессованных в шаровидные частицы размером от нескольких микрон до нескольких миллиметров (такие размеры являются достаточными для удержания их во взвещенном состоянии в тампонажной смеси на основе вяжущего - цемента) и охлажденных до комнатной температуры, и содержимое перемешивают до равномерного распределения наполнителя по всему объему. Введение в состав тампонажной смеси сплава с памятью формы позволяет, на ухудшая проникающей способности и прокачиваемости ее, значительно увеличить эффективность изоляционных работ за счет того, что образуется каркас по всему объему оболочки, увеличивающий проч- ность цементного камня и осуществляющий дополнительное перекрытие (закупорку) каналов ухода промывочной жидкости или водопроявления. Приготовленную тампонажную смесь транспортируют по стволу скважины в контейнерах или по трубам к зоне осложнения, после чего, задавливая (разбуривая или прокачивая) в каналы пород осложненной зоны, образуют изоляционную оболочку. При образовании изоляционной оболочки (в случае достав- ки в контейнерах и разбуривании) или после образования (при разбуривании или закачивании в зону осложнения) тампонажную смесь нагревают до температуры на 5-10°С выше температуры пород зоны осложнения. В качестве источника тепловой энергии в первом случае может выступать устройство для разбуривания смесей, доставленных в контейнерах, обеспечивающее наг

рев за счет трения, а во втором случае - специальный погружной источник, например электронагреватель. Нагрев тампонажной смеси на 5-10° С выше температуры пород зоны осложнения является достаточным для проявления наполнителем такого свойства, как память формы, и не требует значительных затрат энергии.

Под действием температуры наполнитель приобретает первоначальную форму (распрямляется) и тем самым создает по всему объему оболочки жесткий каркас, способствующий увеличению механической прочности и дополнительному закупориванию каналов зоны осложнения. Повышение температуры в зоне осложнения приводит к сокращению сроков схватывания тампонажной смеси, что также способствует снижению затрат времени на одну операцию по тампонажу скважины.

В качестве тампонажной смеси при осуществлении предлагаемого способа могут быть использованы смеси, содержащие цемент, щлакоцемент, полимерные смолы и сплавы с термической памятью формы.

В качестве материала с термической памятью формы, используемого в качестве наполнителя, могут быть применены сплавы Ni-Ti (нитинол). Аи-Cd, Ti-Со, Ti-Fe.

Соотношение компонентов в составе тампонажной смеси выбирается исходя из технологии применения, например в случае закачивания смесей в зону осложнения (т. е. использование цементных растворов, полимерных смол) основное требование - получение стабильной системы, не расслаивающейся в процессе транспортировки в зону осложнения. При применении «сухих (в пакетах) тампонажных смесей требование к соотношению компонентов диктуется, в основном, размерами зоны осложнения.

Температура горных пород изменяется с глубиной по определенной закономерности: на каждые 100 м глубины температура увеличивается на 4°С. Поэтому для реализации предлагаемого способа перед использованием тампонажной смеси осуществляют измерение температуры пород зоны осложнения, а потом - пластическую деформацию сплавов при температуре на 5- 10°С больше температуры пород зоны осложнения. Диапазон 5-10°С - это то увеличение, которое может быть легко и без значительных энергетических затрат реализовано в сложных скважинных условиях (даже при трении).

Используемый в качестве наполнителя нитинол представляет собой сплав, содержащий 55% никеля и 45% титана. Сот- ношение в сплаве никеля и титана должно быть максимально точным, отклонения допускаются в пределах долей процента. Если в сплаве ровно 55% никеля и

312180724

45% титана, его свойство - термическаяФорма наполнителя может быть различпамять формы - начинает проявляться уженой (проволока, нити, сетки и др.), причем

при комнатной температуре, а самое не-линейные размеры должны превышать позначительное изменение процентного содер-перечные. Это условие вытекает из формы

жания металлов приводит к тому, чтоканалов зон осложнений (как правило, это

сплав начинает проявлять это свойств лишьтрещины значительной длины и небольшопри температуре выше 100°С.го раскрытия).