Способ тампонирования скважин отверждающимися газожидкостными смесями Советский патент 1988 года по МПК E21B33/13 E21B33/138 

to

а

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к та1-1понированию осложненных интервалов поглощающих и кавернозных пород отверждающимися с газожидкостными смесями.

Цель изобретения - повьшение качества тампонирования за счет предупреждения преждевременного отверждения газожидкостной смеси при одно- fo временном снижении энергоемкости нагнетания и продавливания.

На фиг. 1 представлена схема обвязки оборудования для осуществления способа; на фиг.2 - зависимость по- J5 вышения: температуры отверждающейся газожидкостной смеси в интервале тампонирования от давления продавливания при различных газожидкостных соотношениях/ на фиг.З - зависи- 20 MOCTb времени начала отверждения там- понирующей смеси от температуры при различных концентрациях отвердителя. Сущность способа заключается в :том, .что в скважину нагнетают газо- 25 жидкостную смесь и отвердйтель и про- ;д ливают ее до начала интенсивного ютверждения и деформационного разуп- |ро шения газожйдкостной смеси. При |щ)одавливании газожидкостной смеси в зо интервал тампонирования происходит Увеличение температуры воздушной фа- |зы за счет сжатия пузырьков газа под 13быточным давлением. Так как тепло- роводность отверждаемой газожидкост- - ой смеси очень мала при незначитёль- iioM времени теплообмена, то потери |гепла на теплообмен с окружающей ере- itoft. практически равны О и процесс рассматривается как адиабатический. Q Йрирост температуры газожидкостной смеси при этом определяется по формуле

де

4tc Сб

С 6 в С.Ф Р

(),(043

рО

/в

Ки

теплоемкость воздуха при давлении продавливания, Дж/кг С-/

плотность воздушной фазы в нормальных условиях, газожидкостное соотношение; начальная температура воздуха в тампонирующей смеси теплоемкость жидкой фазы тампонирующей смеси, Дж/кг С,

- плотность жвдкой фазы,кг/мз j Р - Атмосферное давление ,

50

.Ф

55

Pj - конечное давление продавливания смеси К - показатель адиабаты сжатия

воздуха.

Конечная температура тампонирующей смеси с учетом ее прироста от сжатия воздушной фазы

., Т, + tr,c .

(2)

o

5 0 5 о - Q

3

0

5

В связи с этим нагнетание газа и отвердителя осуществляют с учетом прироста температуры от адиабатического сжатия воздушной фазы при давлении нагнетания и продавливания,

В табл. 1 приведены результаты расчета CT-.C по формуле (1) в зависимости от давления продавливания Р. и газожидкостного соотношения тампонирующей смеси Ку

В табл. 2 приведены экспериментальные данные, характеризующие зависимость времени начала интенсивного отверждения газожидкостной тампонирующей смеси от температуры при различном содержании отвердителя. Приведенные данные соответствуют от- верждаемой смеси, имеющей следующее соотношение компонентов, мас.%; Карбамидо-формаль- дегидная смола КФ-МТ (по ГОСТ 14231-78)71

Пенообразователь (сульфонол)0,37

Отвердйтель (щавелевая кислота)0,1-1,0 Вода Остальное Способ осуществляют следующим образом.

Необходимо затампонировать интервал закарстованных пород на глубине 885-890 м На основании опытных дан- ,ных для этого интервала объем ОГЖС составляет 3 м, а максимальное Давление продав лив ания тампонир зтощей смеси составляет P,j 3,0 МПа. Начальная температура тампонирзтощей смеси на устье скважины Т,25°С. Оптимальное газожидкостное соотношение ОГЖС для данных услйвий составляет Ка 20-70, а допустимое время нагнетания и продавливания до начала интенсивного отверждения смеси 18 мин. По данным табл. 1 или фиг. 2, которые получены по формуле (1), определяем, что для ,0 МПа, KC, 20 - 70 и TI прирост температуры тампон ирующей смеси указанной рецеп31

туры () составит , соответственно, а ее конечная температура по формуле (2) будет находиться в пределах 28-37°С соответственно. Далее, исходя из необходимого объема закачиваемой ОГЖС (3 м) и продавочной жидкости, а также технической характеристики нагнетательного оборудования (фиг. 1), находим необходимое время нагнетания и продав лив ания смеси.

Используемый дожимной насос НБ4- 320/63 при диаметре плунжера 80 мм обеспечивает подачу 125, 180 и 320 дм /мин. Для нагнетания 3 м ОГЖС на 111-й ступени подачи необходимое время составит 9,4 мин, а дпя нагнетания продавочной жидкости (0,885 м при внутреннем объеме 1 м бурильных труб, равном 1 дм) на 1-й ступени подачи - 7,1 мин. Общее время нагнетания и продавливания ОГЖС для. .данных условий составляет не менее 16,5 мин. TaKim образом, необходимо выбрать такое сочетание Кд и содержание отвердителя в тампонирующей смеси, чтобы время начала ее интенсивного отверждения и деформационного разупрочнения (табл. 2), определяемое по кривым кинетики отверждения для температурного интервала 28-37°С, т.е. с учетом повышения температуры от сжатия газовой фазы, было равным или несколько превышало общее время нагнетания и продавливания ОГЖС (16,5 мин).

По данным табл. 1 и 2 (или фиг.2 и 3) этому условию отвечает К 20 и концентрация отвердителя .(щавелеой кислоты) в ОГЖС 0,15 мас.%, а также К(., и концентрация отверителя 0,1 мас.%.

С учетом обеспечения минимального расхода компонентов ОГЖС, который уменьшается с увеличением Кц, приниаем Ко(50 и концентрацию отвердитея 0,1 мас.%. Тогда необходимый объмный расход воздуха при расходе кой фазы ОГЖС У, состаит о,-У.ф 50- 10 дмз/мин 500 .

Тампонирование по предлагаемому способу после расчета необходимых анных осуществляют следующим образом.

В емкости 1 (фйг.1) приготавливатся раствор смолы (КФ-МТ) и прнооб026614

разователя (сульфонол), в емкости 2 - раствор кислого отвердителя, и в емкости 3 - продавочная жидкость. Кран 4 открыт, а кран 5 закрыт. Произво- . дят включение подпорного насоса 6, дожимного насоса 7, компрессора 8 и кислотного насоса 9. Подача подпорного насоса 6 и кислотного насоса 9 отрегулирована из расчета обеспечения суммарной подачи жидкой фазы ОГЖС (V,. , ), включая раствор смолы, пенообразователя и кислотного отвердителя, 10 при соотношении пода g. чи (Концентрации) отвердителя 0,1 мае.Z от V ф . Расход воздуха от компрессора расходомером 12 установлен на 500 , что обеспечивает требуемое газожидкостное соотношение закачиваемой ОГЖС (). ОГЖС через колонну бурильных труб 10, на конце которой смонтирован пакер 11, поступает в тампонируемьй интервал. После закачивания требуемого объема ОГЖС (3 м)

5 в Течение расчетного времени 9,4 мин выключают компрессор 8, кислотный на- сое- 9 и подпорный насос 6. Закрывают кран 4, открывают кран 5 и дожимным насосом 7, включенным на подачу

0 125 , осуществляют в течение 7,1 мин продавливание ОГЖС.из бурильной колонны в зону тампонирования. Затем осуществляют выдержку тампонирующей смеси под давлением в течение 1-4 ч до окончательного формирования

5

0

пространственной структуры пенопласта, после чего производит разгерметизацию затрубного пространства путем открытия пакера и дальнейшие работы на скважине.

5

0

5

Формула изобретения

Способ тампонирования скважин от- верждающимися газожидкостными смесями, включающий нагнетание газожидкостной смеси, содержащей смолу,пенообразователь, воду, воздух, и от- t вердителя в скважину и последующее

ее продавливание до начала интенсивного отверждения и деформационного разупрочнения газожидкостной смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения качества тампонирования за счет предупреждения преждевременного отверждения при од- новременном снижении энергоемкости нагнетания и продавливания, нагнетание газа и отвердителя осуществляют

с учетом прироста температуры от адиабатического сжатия воздушной фазы при давлении нагнетания и продав- лив ания.

Т а б л и ц, а 1

Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить качество тампонирования за счет предупреждения преждевременного отверждения при одновременном снижении энергоемкости нагнетания и продавливания. Способ включает нагнетание газожидкостной смеси (ГЖС), содержащей смолу, пенообразователь, воду, воздух, и отвердителя в скважину. Далее ГЖС продавливают в скважину до начала интенсивного отверждения и деформационного разупрочнения ГЖС, причем нагне- . тание газа и отвердителя осуществляют с учетом прироста температуры от адиабатического сжатия воздушной фазы при давлении нагнетания и продавливания. При этом происходит сжатие пузырьков газа под избыточным давлени-. ем, 3 ил., 2 табл. с S (Л

Прирост температуры j t т. с тампонирующей смеси,С, при газожидкостном соотношении,

Ко,

20 Т 50 0,330,84

0,882,19

2,09 3,39 4,73

6,11 7,51

13,27

5,22 8,46 11,83 15,28 18,78 33 ,18

Температура отверждения или конечная температура тампонирующей смеси в ин- те рв ала тампониров ания после сжатия t- °

О

5

10 15

20 28 30 33 37 40 42 50 60

Г 70 I 100 1,161,67

3,074,4

10,44 16,92 23,66 30,56 37,56

11,85

16,56 21,39 26,29 46,4566,36

Таблица 2

Время начала интенсивного от- вержденяя, мин, при содержании отвердителя, мае. %

0,1

0,151 0,3 I 0,6 I 1,0

56 36

66

38 26

50 30

22 16

2620 12

16,5 13,1 8,5

15

13,3

10 8,5 7,8 5 3,3

11,5 7,5

5 4 3

10

7

6

5

3

1,8 0,8

27 18

13 8,5

6

3,2

2,8

2

2,5 1,2 1.4 0,8 0,4

MaBjfeifue прода6/ и6ан1/й Фиг.2.

9 2 а

г т.с.

о 40 50 Температура концентраций omBepdumeyifr, мас% Физ.Ь

г v т.с.,

т

r, мас%