Способ предотвращения поглощения проницаемым пластом Советский патент 1992 года по МПК E21B33/13 

где i - номер фракции в порядке убывания по размерам;

п - число фракций;

VH - общее количество наполнителя;

KI 0,775 для наиболее крупной по раз0 5 мерам фракции, Ki . , Q 275

причем размеры частиц наполнителя каждой последующей фракции равны 0,1550,225 от размера предыдущей, при этом размер конечной фракции составляет 13,319,3 от среднего размера частиц суспензии скважинной жидкости.

Добавление в скважинную жидкость такого количества фракций наполнителя и их размеров позволяет ускоренно сформировать малопроницаемую фильтрационную корку небольщой толщины, через которую не фильтруется в проницаемый пласт скважинная жидкость, Благодаря этому резко снижается кольматирующее действие и скважинной жидкости и частиц наполнителя на продуктивный пласт.

Регламентация фракций наполнителя по размеру определяется схемой плотной укладки крупных частиц в виде шаров и закупоривающей частицы, вписанной в свободное пространство между ними.

Предупреждение фильтрации исходных суспензий через фильтрационные корки, сформированные из частиц наполнителя, удовлетворяется в том случае, если все пустоты между частицами размером первого порядка, в равной мере и между частицами размером последующих порядков, заполнены более мелкими частицами, соответствующими по размеру этим пустотам.

В методике экспериментов предусмотрен следующий ряд операций; приготовление структурированного раствора-носителя твердых частиц (НТЧ), затем ввод в раствор исследуемых фракций наполнителя в насыпном объеме 35% от исходного объема раствора, перемешивание составляющих смеси пропеллерной мешалкой в течение 15 мин (более длительное перемешивание не вызывает изменений конечного результата экспериментов), определение показателя фильтрации, толщины и времени роста фильтрационной корки в приборе ВГ-2 со сменными дисками без фильтровальной бумаги. В экспериментах с частицами наполнителя размером 0,3-0,6 мм используют диск с отверстиями 0,4 мм, размером более 1 мм - диск с отверстиями 1 мм.

Структурированные растворы жидкости - суспензии готовят из порошковой глины. Типовые параметры растворов; плотность 1080-1100 кг/м, вязкость по СПВ 25-30 с, статическое напряжение сдвига 3-4 Па, njoказатель фильтрации по ВМ-68-10см заЗО мин, рН 7.

В качестве наполнителя применяют угольный щлак. Градацию частиц по размерам проводят с учетом размера ячеек сит, с

помощью которых наполнитель разделяют по фракциям. Величины очень мелких частиц (зольного ряда) измеряют под микроскопом.

Если в предыдущей фракции наполнителя (диапазон размеров частиц в ней задан размером ячеек двух сит) преобладают частицы более крупные, тяготеющие к размеру ячеек верхнего сита, то пустоты между ними эффективнее закупориваются при соотношении

di 0,225-dH,

где di-1 - размер предыдущей по размерам фракции.

В случае преобладания мелких частиц, задержанных на нижнем сите, применимо соотношение

di 0,155-di-i.

Первоначально определяют оптимальное соотношение частиц в смеси двухфракционного состава. Результат этого

исследования принимают за основу в трехфракционной композиции. По данным экспериментов проводят корректировку соотношения объемов первой и второй фракции смеси. По этому же принципу заданы, а позднее откорректированы начальные соотношения объемов фракций в четырех- и пятифракционных смесях.

Сведения по основным экспериментам, отражающим фракционные составы и соответствующие им показатели фильтрации, толщины и время формирования фильтрационных корок, приведены втабл, 1 и 2.

Как можно заключить по экспериментам 1,2, 5, 6, 9 и 10 при недостатке частиц

мелких фракций в общем объеме наполнителя, т.е. в случаях частичного перекрытия мелкими частицами каналов в скоплениях крупных частиц, отмечен прорыв жидкости в полном объеме прибора с ростом фильтрационных корок до предельных значений.

В экспериментах 4, 8 и 12 прорыва растворов через фильтрационные корки не наблюдают. В каждом из перечисленных экспериментов через корки профильтровывают 21-32 см раствора за 3.00 с. При этом достигнуто существенное снижение толщины фильтрационной корки (до 3-12 мм),

Наилучшие показатели фильтрации получают по смесям, в которых по сравнению с прототипом уменьшен расход мелких фракций наполнителя и соответственно увеличена концентрация крупных частиц (эксперименты 3, 7 и 11). В данных соотношениях фракций по размерам частиц и объему достигаются предельно низкие значения показателя фильтрации 3-8 см за 300 с и минимальные толщины фильтрационных корок 0,5-5,0 мм.

По данным экспериментов .установлено, что соотношение насыпных объемов частиц определяется сортношением:

KiA/H

Vi

SKi

где Ki - коэффициент, зависящий от номера фракции в наполнителе, причем Ki 0,775,

0,5

Ki

i+0,225

)-,

, VH - общий объем наполнителя,

П - количество фракций.

Размер частиц наиболее крупной фракции определяется характером решаемой задачи.

Для предотвращения отрицательного воздействия жидкости глушения на продуктивный пласт размер частиц принимается 0,3 от величины фильтрационных каналов в пласте, чем достигается формирование фильтрационной корки непосредственно на стенках скважины. Для предотвращения поглощения бурового раствора при первичном вскрытии пласта целесообразно блокировать пласт в прискважинной зоне на небольшую глубину, не допуская глубокой кольматации. В этом случае целесообразно использовать первую фракцию размером 0,1-0,3 от величины фильтрационных каналов.

Подбор наполнителя по размеру и количеству для изоляции зоны поглощения, проводится следующим образом.

Исходные данные: обьем исходной скважинной жидкости с преобладающим размером (dc) частиц 1,5 мкм, содержание наполнителя в растворе 20% по насыпному объему к объему исходного раствора, размер поглощающих каналов 8-12 мм.

Насыпной объем наполнителя

V - 3-5

2° 0,7м

VH -

100

Размер наиболее крупных частиц наполнителя для изоляции Каналов с учетом известного соотношения di 0,3 dK: di 0,3 (8-12) 2,4-3,6 мм. Ближайшие размеры ячеек стандартных сит 2 и 4 мм, поэтому размер частиц di может быть принят равным 2-4 мм.

Размер частиц второго порядка da определяют из соотношения da (0,155-0,225) 1.

В объеме первой фракции наполнителя преобладают крупные (3-4 мм) частицы. Поэтому для обеспечения плотной укладки частиц размером d2 среди частиц размером di принимаемым соотношение da 0,225d-i. Тогда da 0,45-0,90 мм. Размер частиц третьего порядка da с учетом приведенного соотношения d3 (0,155-0,225)da.

Ввиду преобладания во второй фракции наполнителя частиц 0,6-0,9 мм принимаем соотношение da 0,225 da или da 0,255 045-0,90) 0,10 0,20м.

Размер частиц четвертого порядка d/i (0,155-0,225)-da.

По причинам, приведенным выше, d4 0,225-da или d4 0,225 (0,10-0,20) 0,0220,045 мм.

Размеры частиц последнего порядка находят по формуле dn (13,3-19,3)-dc(13,319,3)-0,0015 0,0200-0,0290 мм, что близко

соответствует размеру частиц четвертого

порядка.

Таким образом, наполнитель должен

представлять собой смесь частиц четырех

фракций размеров di 2-4 мм, da 0,450,90 мм, da 0,10-0,20 мм, d4 0,022-0,045

мм.

Объем каждой фракции наполнителя опжV/ KI-VH

ределяют по формуле:У1

SKi

i 1

0,5

где 0,225

Для частиц первого порядка с учетом значения Ki 0,775, находим

0,775 VH

0,5

0,5

0,5

0,775 +

-Ь

+

2,225 3,225 4,225

ШЗ н 0,609 VH

0,5

0,177 VH

2,225 1,273

0,5

VH 0.122VH

3.225 1.273

0.5

,093Ун

Поскольку VH 0,7 м , то количество 10 наполнителя по фракциям составляет: Vi 0.426 V2 0.124 Уз 0.085 V4 0.065 м Предлагаемый способ может применяться для вскрытия или изоляции проница- 15 емых пластов в скважине в процессе строительства скважин различного назначения. Экономическая эффективность изобретения обеспечивается предупреждением 20 случаев образования в стволе скважин пробок из наполнителя, повышением надежности изоляционных тампонов в каналах пластов, сохранением коллекторских свойств продуктивных пород.25 Формула изобретения Способ предотвращения поглощения проницаемым пластом, включающий закачивание в скважину в жидкости-носителе 30 одновременно нескольких фракций наполнителя с наибольшей фракцией размером 0.1-0.3 от диаметра фильтрационных каналов в пласте, отличающийся тем. что.

с целью повышения эффективности способа за счет ускоренного формирования малопроницаемой фильтрационной корки при одновременном уменьшении ее толщины и снижении кольматирующего действия суспензии на пласт, содержание каждой фракции наполнителя определяют по соотношению

Таблица 1 где i - номер фракции в порядке убывания по размерам; п - число фракций; VH - общее количество наполнителя; К| - коэффициент, зависящий от номера фракции в наполнителе, причем Ki 0.775 для наиболее крупной по размерам фракции. i -Ь 0.225 при i 1, причем размеры частиц наполнителя каждой последующей фракции составляют 0.155-0.225 от размера предыдущей, а размер конечной фракции - 13.3-19.3 от среднего размера частиц суспензии скважин ной жидкости.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти и предназначено для предотвращения поглощения проницаемым пластом скважииной жидкости (СЖ) носителя (И). Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет ускоренного формирования малопроницаемой фильтрационной корки при одновременном уменьшении ее толщины и снижении кольматирующего действия на пласт. Цель достигается одновременным добавлением вСЖ нескольких фракций Н в количестве по каждой фракции, определяемом соотноше-пнием Vi = (KI-VH):

Примечание. В качестве раствора-носителя твердых частиц применяет глинистый раствор с основным размером . частиц 1,5 мкм. Эксперименты И и 12 состав по прототипу

Таблица2