Способ исследования поглощающих пластов в скважине и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к бурению нефтяных II газовых скважин, в частности к способам исследования поглощающих пластов н скважине для оценки размера трещин.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов исследования .

Суть способа заключается в том, что к зоне поглощения транспортирую кольматирующий материал с помощью спускаемых труб, закачивают в трубы м-щкость в течение времени, необходимого для размещения кольматирую- пцего материала в затрубном пространстве в интервале залеганрш погло- ща1ощего пласта, оставляют скважину в покое на время, необходимое для осаждения кольматирующего материала а перед подъемом колонны труб ее нижний конец упирают в забой скважины. -Кроме того, закачиваемой жидкости задают свойства, обеспечиваю- ище возможность гравитационного осаждения кольматирующего материала в ее среде, а последний имеет заданный фракционный состав и плотность большую, чем плотность зака- чиваемой жидкости.

Па чертеже представлена схема устройства, реализующая способ исследования поглощающих пластов в ск за;киПе.

Устройство состоит из переходника 1, корпуса, включающего внутренний 2 и внешний 3 цилиндры, сре- динеи.ные между собой днищем 4, и кожуха 5, имеющего в верхней части кольцевой выступ 6 и соединенного с ползуном 7 посредством башмака 8. Н,а внешнем цилиндре 3 укреплена раскрывающаяся манжета 9, армированная стальными упругими пластинами 10. Нижняя часть манжеты закреплена на щшиндре 3 с помощью кольца 11. В полости корпуса установлена цилиндрическая перегородка 12, имеющая радиальные отверстия 13, соосные с отверстиями 14 во внутрелпем цилиндре 2, но большего размера. Полость между перегородкой 12 и внутренним цилиндром 2 служит контейнером для кольматирующего материала 15. Днище 4 имеет кольцевой выступ 16 посредством которого оно входит в зацепление с подпрулсиненной защел- , кой 17, фиксирующей кожух 5 в верхнем , закрытом положении.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Во время спуска устройства в скважину кожух 5 удерживается в закрытом положении срезными штифтами 18. Внутри ползуна на срезных штифтах 19 установлена втулка 20, слу- жащая седлом для шара 21. Нижняя часть ползуна снабжена промывочными окнами 22, а в средней части имеется перепускное отверстие 23.

Способ исследования поглощающих пластов в скважине с использованием устройства осуществляется следующим образом.

После вскрытия поглощающего пласта в скважрше и уточнения его границ на бурильных трубах в скважину спускается устройство,, в .полости между внутренним цилиндром 2 и перегородкой 12 которого размещен коль- матиругащий материал 15 заданного фракционного состава и плотности большей, чем плотность закачиваемой жидкости. Полость бурильных труб при спуске заполняется через центральный открытый канал ползуна 7.После спуска устройства в трубы бросают шар 21 и нагнетают жидкость с заданными свойствами, обеспечивающими возможность гравитационного осажде- 1П1Я кольматирующего материала в ее среде. Шар 21, дойдя до втулки 20, перекрывает центральный канал ползуна 7.

Рост давления внутри труб на 3-4 МПа приводит к срезанию штифтов 18 и опусканию ползуна 7 и кожуха 5 до упора своим верхним выступом б в торец внешнего цилиндра 3. При этом манжета 9 перекрывает за- трубное пространство скважин. Одновременно открываются радиальные отверстия 14, что приводит к выносу потоком жидкости кольматирующего материала в затрубное пространство скважин.

Падение давления нагнетания, отмечаемое на устье скважины, сигнализирует о раскрытии манжеты.

После закачки жидкости объемом, в 1,5-2 раза большем объема скважины в интервале исследования, нагнетание жидкости прекращают и скважину оставляют.в покое на время, достаточное для осаждения кольматирующего материала на манжету. Поскольку раскрывшаяся манжета имеет угол откоса 60-70 , то весь оседающий на нее из затрубного пространства

31

ольматиругащий материал сползает нутрь корпуса.

Для закрытия манжеты устройство пускают до забоя скважины, при этом кожух 5 перемещается вверх и защелка 17 входит в зацепление с кольцевым выступом 16, фиксируя кожух в закрытом положении. Для обеспечения возможности свободного слива жидкости из труб при их подъеме создают давление 5-6 МПа, при котором срезаются штифты 19 и втулка 20 с шаром 21, двигаясь вниз, до упора, открывает промывочные окна 22.

После подъема устройства кольма- тирующий материал промывают, сушат, просеивают, взвешивают и анализируют его фракционный состав.

Уменьшение веса каких-либо фракций по сравнению с первоначальным количеством ;-зидетельствует об их уносе в каналы поглощения. Максимальный разпер фракции, проникающей в каналы поглощения, служит критерием для оценки их размеров.

Способ с использованием устройства реа:п1зуется следующим образом.

При бурении скваж1-и-1ы долотом диаметром 269,9. мм на глубине 560 м вскры-т поглоцающий пласт мощностью 8 м. Интенглтвность поглощения 120 . Набой сквалсины 580 м. Статический уровень жидкости 80 м. Для исследований пласта с целью оценки рас :;ытия трещин используют устройство : длиной контейнера 1,5 м, объемом 18 дм. Диаметр отверстий во евутренпем цилиндре 5 мм, количество 6 шт. Пилиндрическая перегородка имеет также 8 отверстий диаметром 15 мм. Б качестве кольма- тирутащего материала используется 20 кг песка, имеющего фракционный состав, приведенный в табл.1.

С целью улучшения выноса .песка из контейнера струей жидкости, в ка- честве которой взята вода, в нижнюю часть контейнера засыпается песок крупной фракции, перемешанный с небольшим количеством технической поваренной соли.

Устройство опускают .на глубину 570 м, бросают в бурильные трубы пластмассовый шар диаметром 55. мм, закачивают воду в объеме 0,5 м ,а .затем промывочный раствор. Повышение давления закачки сигнализирует о достижении шаром устройства.Рост

24401

давления до 4 МПа, а затем падение его до 1,5 МПа свидетельствует о раскрытии манжеты и начале размещения кольматирующего материала в 5 затрубном пространстве скважины.Для полного опорожнения контейнера производительность закачки жидкости увеличивают, поддерживая давление в трубах 4-5 МПа. После закачки 0,5 м жидкости насосы останавливают и инструмент оставляют в покое на время, расчитываемое по формуле:

10

15

- ki

- V

где k - коэффициент запаса, принимают k 1,2;

S - путь оседающей частицы песка, равный высоте столба жидкости с песком в затрубном пространстве, в данном случае

25

S

у - 0.3

0,045

где V,

и - объемы закачиваемой жидкости и 1 п.м затруб- ного пространства соответственно, м ;

V - скорость осаждения частицы песка в воде, равная (по Шацову), см/с.

40

V am

У

-1)J

где а - коэффициент, завися1ций

от площади кольцевого зазора, равньп 1,1-1,3. m - коэффициент, зависящий от формы и размера частиц, изменяющийся в пределах 18-52 (для шаров m 40, для кубиков m 30); м - удельный вес породы (для песка у 1,6 г/см ), Y - удельный вес жидкости, .

d - диаметр частицы, см.

Для данного случая V

1,2-30 ГС-Ц

- 1) 0,,39 см/с.

t 1,2 -i- 300 с 5 мин

Через 5 мин простоя бурильные трубы медленно опускаются до забоя, создавая нагрузку на устройство до 10-.15 кН. При этом кожух устройства закрывает манжету и фиксируется в верхнем положении защелками. Припод няв устройство от забоя, создают внутри труб давление 7 МПа, при котором шар и втулка, срезая штифты, смещаются вниз, обеспечивая свободное сообщение трубного пространства

Таблица 1 Размер фракций, мм Показатели о,25-о;5 I 0,5-ГТТГТ2-зТзТТ 5ТТ всёго

Бес, кг2,8 3,1 3,2 3,3 3,6 4,0 20

Содержание, % 14 15,5 16 16,5 18 20 100

Таблица 2

Размер фракций, мм

Показатели1

0,25-0,5 0,5-1 1-2 2-3 3-5 5-7 Всего

Вес, кг0,9 1,4 1,7 2,1 3,5 3,9 13,5

Содержание,% 6,7 10,4 12,6 15,6 25,9 28,8 100

12244016

с затрубным. После подъема устройства, песок, осевший в него, промывают, сушат и просеивают.

Результаты ситового анализа при- 5 ведены в табл.2.

Сравнивая результаты ситового анализа в табл. 1 и 2, видно, что доля фракций песка с размером 3-7 мм резко возросла. Следовательно, в пласт проникают частицы с максимальными размерами 2-3 мм, а поглощающие каналы имеют ра змер до 5-6 мм.

1, Способ исследования поглощающих пластов в скважине, включающий спуск в скважину и подъем колонны труб и ситовой анализ изменения фракционного состава кольм тир тоще- го материала, о т л и ч а ю.щ и йс л тем, что, с целью повьшения достоверности результатов исследования, кольматирующий материал с помощью опускаемых труб транспортируют к зоне поглощения пластов, закачивают в трубы жидкость в течение времени, необходимого для размещения кольматирующего материала в затрубном пространстве в интервале залегания поглощающего пласта, оставляют скважину в покое на время, необходимое для осаждения кольматирующего материала, а перед подъемом колонны труб ее нижний конец упирают в забой скважины. 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что в трубы закачивают жидкость с заданными свойствами, обеспечивающими возможность гравитационного осаждения кольматирующего материала в ее среде. 3.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что транспортируют . кольматирующий материал заданного фракционного состава, имеющий плотность большую, чем плотность закачиваемой жидкости. 4.Устройство для исследования поглощающих пластов в скважине, содержащее корпус, переходник, раскрывающуюся манжету и предохранительный кожух с башмаком, о т л и- чающееся тем, что предохранительный кожух снабжен срезными штифтами и фиксирующей защелкой, а корпус выполнен в виде двух коак- сиально расположенных цилиндров, жестко связанных с днищем, и установленной между цилиндрами цилиндрической перегородки с отверстиями, причем предохранительный кожух размещен с возможностью взаимодействия с раскрывающейся манжетой, а полость между цилиндрической перегородкой и внутренним цилиндром заполнена кольматирующим материалом. (Л ю ND 42 4а

Редактор К. Волощук

Составитель В. Сидоров

Техред И.Попович Корректор А, Зимокосов

Заказ 1899/28 Тираж 548 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. ,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная74