Способ ликвидации флюидопроявлений Советский патент 1991 года по МПК E21B33/13 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтедобывающей, и может быть использовано при ликвидации флюидопроявлений в буровых скважинах.

Целью изобретения является повышение технологичности и упрощение способа.

Способ осуществляют следующим образом.

По данным геофизической разведки, параметрического, разведочного и эксплуатационного бурения скважин на данной геологической площади, результатам исследований пластов и кернового материала, строят геологический разрез площади. Выделяют проявляющий и несущий пласты с определением их геометрических характеристик, физико-механических и коллектор- ских свойств, а также параметры флюида. С использованием указанных данных определяют несущий радиус несущего пласта, уровень понижения давления в проявляющем пласте для охвата области в радиусе несущего пласта, собственную частоту колебаний несущего пласта.

Определяют также необходимую амплитуду колебаний давления в проявляющем пласте вначале из условия, чтобы эта амплитуда была больше средневзвешенной размера зерен несущего пласта, а затем из условия, чтобы эта амплитуда была меньше средневзвешенного размера зерен проявляющего пласта. Оценивают также время полного уплотнения породы проявляющего

О 00

пласта с учетом ее пластичности, действующей геостатической нагрузки, начальной пористости и перового давления пластового флюида.

Понижают давление в проявляющем пласте стравливанием флюида на устье скважины, охватывая понижением давления область проявляющего пласта в радиусе несущего радиуса несущего пласта. Понижение давления осуществляют максимально возможным, для чего стравливание флюида производят при его максимально возможном расходе.

После охвата понижением давление указанной области возбуждают в проявляющем пласте гидродинамические колебания, для чего устанавливают на устье скважины или в ее полости золотниковое устройство типа гидравлического вибратора или давление стравливают в колебательном режиме с помощью автоматического перекрытия выхода с частотой из интервала частот собственных колебаний пласта, или сбрасывают давление в импульсном режиме, когда возникает широкий спектр частот вынужденных колебаний, включающий и собственные частоты колебаний несущего пласта. При этом амплитуда колебаний давления должна удовлетворять соотношению

ДР Н/ооЯ

Zi,

т.е. амплитуда колебаний породы должна быть больше средневзвешенного размера зерен породы несущего пласта.

Одновременно ведут наблюдение за интенсивностью флюидопроявлений, т.е. за расходом флюида на устье и устьевом давлением флюида, понижение которых свидетельствует о том, что произошло стра- гивание несущего пласта и геостатическая нагрузка передалась на проявляющий пласт. После этого переходят на колебание с другой амплитудой давления, удовлетворяющей соотношению

10

15

20

25

30

35

40

45

чалось водопроявление. Радиус скважины 0,1 м. Имеющиеся результаты исследований, геолого-геофизические данные, результаты буровых работ и другие данные свидетельствуют о том, что проявляющий высоконапорный водяной пласт (неэксплуатационный объект) находится в интервале 2200-2300,м, толщина пласта 100 м. Пористость пласта 0,2; проницаемость м2: вязкость воды в пластовых условиях 10 Па с, пластовое давление афлюида 23 МПа; пластическая вязкость породы проявляющего пласта 1012 Па с. Средневзвешенный размер зерен породы проявляющего пласта 0,5 мм, пласт сложен глинистым песчаником. Пьезопроводность пласта 1,8 м2/с.

Несущий пласт залегает над проявляющим пластом в интервале 2000-2125 м. Толщина несущего пласта 125 м. Выше несущего пласта до дневной поверхности в геологическом разрезе присутствуют отложения пород (пласты), не обладающие несущей способностью по отношению к геостатической нагрузке. Сдвиговая прочность породы несущего пласта 20 ($Па. Модуль породы 60 ГПа; коэффициент Пуассона 0,3. Толщина массива пород над несущим пластом 2000 м; средняя плотность породы 2500 кг/м , средневзвешенный размер зерен породы несущего пласта 0,1 мм. Пласт сложен плотным мелкозернистым доломитом.

Радиус несущего пласта определяется из условия его равновесия под действием геостатической нагрузки

Fr SPr,(3)

где F - площадь боковой поверхности несущего пласта в радиусе несущего радиуса:

т- напряжение сдвига породы несущего пласта;

S - площадь несущего пласта в плане;

Рг - геостатическое давление.

Учитывая что

Р 2лгНМ, S я R2, Рг Нрд, (А) из (3) получаем выражение для несущего радиуса несущего пласта

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к нефтедобывающей, и может быть использовано при ликвидации флюидопроявлений в буровых скважинах. Цель - повышение технологичности и упрощение способа. Для этого понижают давление в проявляющем пласте (ПП) стравливанием флюида с охватом депрессией области ПП в радиусе несущего пласта (НП). После этого возбуждают в ПП гидродинамические колебания (ГДК) с частотой собственных колебаний НП. Амплитуду ГДК давления вначале выбирают из соотношения ДР/Н р or ZL После ликвидации несущей способности НП амплитуду выбирают из соотношения р о 2.2, где АР и ft)-амплитуда и частота ГДК давления в ПП; Н и р- толщина и средняя плотность массива пород над НП; Zi и Hi - средневзвешенный размер зерен породы НП и ПП. Это позволяет повысить технологичность и упростить процесс ликвидации флюидопроявлений в буровых скважинах. Ё

ДР Hpw2

Z2,

согласно которому амплитуда колебаний породы меньше средневзвешенного размера зерен породы проявляющего пласта. Продолжают процесс до полного уплотнения проявляющего пласта, о чем судят по прекращению флюидопроявлений.

Пример. После спуска в скважину и цементирования промежуточной обсадной колонны по заколонному пространству на

55

R т

2 hr

50

Н/эд

(5)

где R - несущий радиус несущего пласта;

h - толщина несущего пласта;

Н и р - толщина массива пород над пластом и их средня плотность;

g - ускорение силы тяжести.

Зависимость, связывающую перепад давления между проявляющим пластом и скважиной, дебит флюида (интенсивность флюидопроявлений), вязкость флюида, па- раметры пласта и радиус распространения

в пласте депрессионной воронки, можно получить приближенно из формулы Дюпюи

АР

о,шЈ

2яКп0

где АР- перепад давления между пластовым давлением и давлением в скважине;

Q - расход флюида при флюидопрояв- лении;

ft - вязкость воды;

R - несущий радиус несущего пласта, до которого происходит схват проявляющего пласта депрессионной воронкой;

RC - радиус скважины;

К - проницаемость проявляющего пласта;

h0 - толщина проявляющего пласта.

Время распространения понижения давления до радиуса R в проявляющем пласте определяется из Формулы

R 2 к ,(7)

где к - пьезопроводность проявляющего пласта;

t - текущее время с начала момента понижения давления стравливанием флюида.

Частоту собственных колебаний несущего пласта можно получить по известной методике. Для этого несущий пласт аппроксимируется заделанной по контуру пластиной с приведенной массой, включающей массу вышележащих отложений породы. В результате получается

VE/12P(1 +H/h)(1-v) , (8)

где Ј- частота собственных колебаний;

Е и v - модуль Юнга и коэффициент Пуассона породы несущего пласта;

,19. Остальные обозначения прежние.

Частоту собственных колебаний несущего пласта можно определить опытным путем, а также с помощью других методик,

t упу ь- Pr .

(9)

Время полного уплотнения проявляющего пласта можно оценить из соотношенияг-

Ь Pr

где to - время полного уплотнения проявляющего пласта;

т; и то - пластическая вязкость и начальная пористость породы уплотняющего пласта;

Рг - геостатическое (уплотняющее) давление.

Для расчетов по формулам (1), (2) и (5) - (9) используем исходные данные, приведенные в начале примера.

Из формулы (5) получаем

R

2 125 20 106 2 103 2500 10

100(м).

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Подставляя в формулу (6) R 100 м. а также другие исходные данные, получаем, что область проявляющего пласта в радиусе 100 м охватывается понижением давления при AP/Q « 1,15 10е. Отсюда получается, что это соотношение выполняется, например, при следующем расходе флюида- Q - 10 3м3/с и АР 0,115 МПа или при Q 10 2м3/с и АР 1.15 МПа , или при Q 5 м3/с и А Р 0,575 МПа и т.д.

Таким образом, устанавливают одно из сочетаний указанного расхода флюида и перепада давления между пластом и скважиной. Продолжительность времени охвата понижением давления проявляющего пласта в области, ограниченной радиусом R, определяем из формулы (7), подставив в нее к 1,8 м2/с, R 100 м. В результате, получаем t 22,5 мин. Также подставляя исходные данные в формулу (8), находим частоту собственных колебаний несущего пласта Ј - 40 , которую принимают в качестве частоты гидродинамических колебаний, возбуждаемых в проявляющем пласте.

По формуле (9) определяем, что максимальная продолжительность уплотнения проявляющего пласта составляет 5600 с или 1,4 ч, а с учетом интенсифицирования этого процесса колебаниями, уплотнение может произойти вдвое быстрее, т.е. за 0,7 ч или быстрее.

Теперь, с учетом того, что Ј (о 40 с1, из соотношений (1) и (2) определяем необходимую амплитуду возбуждаемых колебаний давления в проявляющем пласте, в результате чего находим APi 0,8 МПа, например, A Pi 1 МПа, А 4 МПа, например. А Р2 0,2 МПа.

Таким образом, в данном примере способ осуществляют в следующей последовательности:

понижают давление в проявляющем пласте стравливанием флюида, охватывая понижением давления область пласта в радиусе 100 м, соответствующие значения перепада давления между пластом и скважиной и расхода флюида выбирают в одном из следующих сочетаний:А Р 0,115 МПА, О. 10 3м3/с; ДР 1.15 МПа, 0 м3/с;АР 0,575МПа,О 5 10 3м3/с;через

22,5 мин, т.е. в момент достижения охвата понижением давления области радиуса 100 м, возбуждают в проявляющем пласте гидродинамические колебания, например, импульсным перекрытием потока флюида, или с помощью гидравлического вибратора типа ГВЗ, установленного в потоке флюида, при этом устанавливают частоту колебаний 40 , а амплитуду давления 1 МПа; по наблюдению за расходом флюида и избыточным давлением на устье скважины судят об интенсивности флюидопроявлений, и в момент существенного понижения этой интенсивности делают вывод о том, что произошло страгивание несущего пласта и геостатическая нагрузка передалась на проявляющий пласт, после этого переходят на амплитуду колебаний 2 МПА и продолжают процесс до полного прекращения флюидопроявлений.

Формула изобретения Способ ликвидации флюидопроявлений в буровой скважине, включающий выделение в геологическом разрезе над проявляющим пластом несущего пласта, определение его толщины и прочности с последующей ликвидацией несущей способности несущего ствола и уплотнением проявляющего пласта вокруг скважины с контролированием процесса по изменению интенсивности флюидопроявлений, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности и упрощения способа, после определения толщины и прочности несущего пласта посредством скважины понижают давление в проявляющем пласте с охватом депрессий его области в радиусе

несущего радиуса несущего пласта вокруг скважины, после чего возбуждают в проявляющем пласте гидродинамические колебания с частотой собственных колебаний несущего пласта, причем амплитуду гидродинамических колебаний давления вначале выбирают из соотношения

15

А Н/эа/2

Zi,

а после ликвидации несущей способности несущего пласт а амплитуду выбирают из соотношения

20

АР Нро/2

Z2,

где АР и со - амплитуда и частота гидроди- намических колебаний давления в проявляющем пласте, нПа и с;

Н - толщина массива пород над несущим пластом, м;

р - средняя плотность массива пород над несущим пластом, кг/м3;

Zi и 2.2 - средневзвешенный размер зерен породы несущего и проявляющего пластов, м.