Способ изоляции зоны поглощения бурового раствора Советский патент 1992 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности, к борьбе с осложнениями при строительстве скважин.

Известен способ изоляции зоны поглощения путем закачки буферной жидкости и концентрированной серной кислоты, после чего последовательно закачивают водный раствор алкилрезорциновой смолы ТСД-9 с отвердителем и водный раствор цемента, причем, между указанными агентами закачивают разделительную жидкость из нефти или нефтепродуктов, или пресной воды 1,

Недостатком данного способа является трудность управления началом затвердевания смолы ТСД-9 при введении формалина, т.к. начало затвердевания зависит одновременно и от температуры, и от строгсго соотношения компонентов смеси.

Наиболее близким техническим решением является способ изоляции зоны поглощения бурового f. эствора путем последовательной закачки в зону поглощения через колонну бурильных труб двух компонентов и упругого разделителя меж/;,у ними и после второго компонента, с последуюVI

IV О СЛ 4 00

щим смешением и продавливанием их буровым раствором 2.

Недостатком прототипа является:

-сложность его использования в условиях аномально высокого давления, когда приходится утяжелять закачиваемые компоненты;

- смешение компонентов быстрозат- вердевающей смеси (полимерной смолы М- 19 и щавелевой кислоты) осуществляется при движении заливочных труб и смесителя сверху вниз. При этих условиях за время. затрачиваемое на смешение компонентов и на подъем заливочных труб, возникает опасность их прихвата.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляции в условиях аномально высокого давления и повышенных температур (60-200°С).

Поставленная цель достигается тем, что в способе изоляции зоны поглощения бурового раствора путем последовательной закачки в зону поглощения через колонну бурильных труб двух компонентов и упругого разделителя между ними и после второго компонента с последующим смешением и продавливанием их буровым раствором, согласно изобретения, перед закачкой компонентов осуществляют очистку и промывку ствола скважины с помощью наддолотного реактивного смесителя, в качестве первого компонента используют смесь 5-10%-ного водного раствора, гидролизованного нитро- нного волокна и 15-20%-ного водного раствора перекиси водорода, в качестве второго компонента - 5-10-ный водный раствор персульфата щелочного металла или аммония, причем, гидролизованное нитро- нкое волокно, перекись водорода, персульфат аммония используют в следующем соотношении, мас.%: Гидролизованное нит- ронное волокно3,0-8,0

Перекись водорода 0,08-0,14 Персульфат щелочного металла или аммония 1,0-4,0 ВодаОстальное,

в качестве упругого разделителя используют смесь синтетического полимера - 3%- ный водный раствор гидролизованного гидроксидом натрия полиакрилнитрила и нефти, взятой в количестве 5-10% от объема раствора полиакрилнитрила, причем, перед закачкой в зону поглощения в первый компонент вводят нейтральный утяжелитель, а смешение первого и второго компонентов осуществляют путем поднятия наддолотного реактивного смесителя со скоростью 0,1-0.2 м/с до уровня, превышающего кровлю зоны.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критериям новизна и существенные отличия.

На чертеже представлен способ изоляции зоны поглощения бурового раствора.

Перед закачкой компонентов быстроза- густезающей смеси в бурильную колонну 1 бросают пластмассовый шар 2, который через некоторое время сквозь буровой рас5 твор достигает долота 3 и закрывает его промывочные отверстия. Перекрытие до- лотных отверстий засекают по изменению давления на буровых насосах. Далее, очистку и промывку ствола скважины осуществля0 ют с помощью чаддолотного реактивного смесителя 4. После перекрытия долотных отверстий смеситель начинает вращаться под воздействием пары сил, создаваемых струями из 12 отверстий 5, вытекающих по5 парно в противоположных направлениях. При работающем смесителе бурильная колонна расхаживается по стволу скважины против зоны поглощений б со скоростью 0.1-0,2 м/с.

0 Таким образом, ствол скважины очищают от гликлстой корки застойного бурового раствора, застрявшего з кавернах. После очистки ствола скважины прм помощи одного из цементировочных агрегатов (ЦА), обвя5 занных со скважиной через стояк 7 м вертлюг 8 закачивают расчетное количество компонента быстрозагустевающей смеси 9. в качестве которого используют смесь 5- 10%-ного водного раствора гидро/тизован0 иогонитронного волокна и 15-20 %-ного водного р створа перекиси водорода. Затем, при помощи второго ЦА через тот же стояк, задав- ливают упругий разделитель 10, в качестве которого используют смесь синтетического

5 полимера - 3%-ный водный раствор гидролизованного гидроксидом натрия полиак- рилнитрилз ПАНГП и нефтью. Количество нефти в упругом разделителе составляет 5- 10% от объема ПАНГП.

0 За упругим разделителем закачивают второй компонент 11, состоящий из 5-10%- ного водного раствора персульфата натрия или персульфата калия или персульфата аммония.

5 Первый компонент из бурильных труб вытесняют после того, как реактивный смеситель устанавливается в нижней части зоны поглощения, а с момента вытеснения второго компонента колонка бурильных труб со смесителем и долотом должна подниматьсл до уровня, превышающего кровлю зоны (плюс 50 метров) со скоростью 0,1- 0,2 м/с, За рремя подъема бурильной колонны оеактивный смеситель тщательно размешивает второй компонент с первым компонентом, образуя быстрозагустева- ющую смесь в точение 10-20 минут в зависимости от температуры забоя и концентрации персульфата во втором компоненте с последующем увеличением в обь- еме 2-2,5 раза. За расчетным количеством второго компонента при помощи ЦА за- дазливаюг второй упругий разделитель 10. Второй компонент вмесгр с упругим разделителем вытесняют из бурильной колонны буровым раствором 12 при помощи буровых насосов. Перед вытеснением второго компонента превентор 13 закрывают, кольцевое пространство скважины 14 заполняют с устья буровым раствором.

Поскольку упругий разделитель ПАНГП, первый компонент - смесь водного раствора гидролизованного нитронного волокна с перекисью водорода и второй компонент - водный раствор персульфата - являются совместимыми и высокоэффективными стабилизаторами качества бурового раствора, их взаимное смешение и смешение с буровым раствором является фактором положительным и отрицательно не скажется при достижении цели изобретения.

После вытеснения из бурильной колонны второго компонента с последующим смешением всех компонентов, образующаяся агустевающая смесь при помощи буровых насосов под давлением 0,5-1,5 МПа задазливают в трещины и поры поглощающего горизонта 15. Увеличение объема (в 2,0-2,5 раза),образуемой входе протекания реакции между компонентами под воздействием температуры тампонирующей смеси является дополнительной энергией для за- давливания упругой массы в поры зоны поглощения.

Технологическая последовательность осуществления способа заключается в следующем.

После обнаружения бурового раствора бурильную колонну 7 с долотом приподнимают от забоя бурящейся скважины до кровли поглощающего горизонта. Отвинчивается рабочая труба и через бурильную колонну забрасывают пластмассовый шар. Шар доходит до низа бурильной колонны и закрывает промывочные отверстия долота. Далее промывку скважины осуществляют через реактивный смеситель. Поскольку при промывке интенсивно вращается корпус реактивного смесителя за счет пары сил, возникающих от сильных и противоположно

направленных струй бурового раствора, то происходит очистка стенок скважины от глинисто корки с последующим вытеснением его из зоны поглощения. Очищают и кавер- 5 ны от застоявшегося загущенного раствора. Промывку интервала поглощения осуществляют при расхаживании бурильной колонны со скоростью 0,1-0.2 м/с. После очистки ствола скважины от глинистой корки в ко10 лонну бурильных труб закачивают первый компонент из расчета 0,785 (D2 - d2) (h + 20), где D - диаметр скважины с учетом каверн, м;

d - наружный диаметр бурильной ко5 лонны. м:

h - высота поглощающей зоны. Первый компонент закачивают буровым насосом через линию 16. Перед его закачкой в него вводят нейтральный утяже0 литель, который утяжеляет первый компонент до удельного веса бурового раствора, применяемого в данной скважине. Учитывая высокую вязкость компонента, последний заблаговременно закачивают в

5 обвязанную с буровым насосом мерную емкость, позволяющую точно измерить количество жидкости. При этом, дно емкости должно быть не ниже 1 метра от уровня всасывающих клапанов бурового насоса.

0 Для закачки этого компонента также может быть использован цементировочный агрегат.

После закачки первого компонента че5 рез линию 17 в бурильные трубы задавлива- ют упругий разделитель. Причем, заранее отмеренный объем (0,05-0,06 м3) упругого разделителя поддерживают на линии 17. Вслед за упругим разделителем при помо0 щи ЦА закачивают второй компонент (через ту же линию 17), который в отмеренном количестве поддерживают в мерной емкости ЦА. Объем второго компонента равняется объему смеси первого компонента и опреде5 ляют его по той же вышеприведенной формуле. Вводимые компонента нагреваются в пределах 60-200°С за счет пластовой энергии. После закачки второго компонента за- давливают через линию 17 вторую порцию

0 (0,05-0,06) м3 упругого разделителя. Затем, при помощи того же ЦА закачивается точно измеренный обьем бурового раствора, соответствующий внутреннему объему бурильной колонны. При этом, буровой раствор в

5 емкость ЦА подают буровым насосом. Тщательное смешение двух компонентов осуществляют путем поднятия нзддолотного реактивного смесителя со скоростью 0,1- 0.2 м/с до уровня, превышающего кровлю зоны.

В период подъема бурильной колонны при помощи ЦА через линию 18 кольцевое пространство скважины заполняется буровым раствором. К концу заполнения скважи- ны буровым раствором закрывается превентор. Тут же после смешения двух компонентов загустевшую смесь при помощи ЦА через линию 17 под давлением 0,5- 1,5 мПа залавливают в трещины и поры поглощающего горизонта.

На этом основной технологический процесс изоляции зоны поглощения бурового раствора заканчивают. Далее, проверяют эффективность осуществленной технологической операции. Через 60-90 минут после задавки быстрозагустевающей смеси колонну бурильных труб с долотом, с проработкой, спускают до забоя. Проработку осуществляют со скоростью спуска инструмента 25-20 м/час при производительности бурового насоса или ЦА не более 8-10 л/с. При этом, смеситель вращается с относительно небольшими оборотами. Через долото промывка отсутствует. Однако, поскольку смеситель установлен непосредственно над долотом, промывка наддолотной зоны обеспечивается. При производительности насоса 8-10 л/с углубление скважины продолжается в течение 1-2 часов. При этом, осуществляют постоянное наблюдение за выходом циркуляции на устье Если циркуляция нормальная, инструмент поднимается на поверхность, снимают пластмассовый шар и реактивный смеситель. Бурильную колонну с новым долотом спускают в скважину для нормального бурения. Если же циркуляция не восстанавливается, бурильный инструмент не поднимается и повторяется весь технологический процесс по получению быстрозагустевающей смеси и его эадавки в зону поглощения.

В таблице приведены конкретные примеры на значения концентрации используемых компонентов с указанием количественного соотношения их в смеси.

Экономическая эффективность от реализации способа заключается в повышении эффективности изоляции зоны поглощения бурового раствора и существенной экономим средств, времени и материалов, необходимых для ликвидации катастрофических поглощений бурового раствора в процессе бурения нефтяных и газовых скважин на

месторождениях с аномально высоким давлением и повышенных температурах. Формула изобретения Способ изоляции зоны поглощения бурового раствора путем последовательной

закачки в зону поглощения через колонну бурильных труб двух компонентов и упругого разделителя между ними и после второго компонента с последующим смешением и продавливанием их буровым раствором, о тли чающийся тем, что, с целью повышения эффективности изоляции в условиях аномально высокого давления и повышенных температур, перед закачкой компонентов осуществляют очистку и промывку

ствола скважины с помощью наддолотного реактивного смесителя, в качестве первого компонента используют смесь 5-10%-ногс водного раствора гидролизованного нитро- нного волокна и 15-20%-ного водного раствора перекиси водорода, в качестве второго компонента - 5 10%-ны1 водный раствор персульфата щелочного металла или аммония, причем гидрол изованное нит- ронное волокно, пооеиись водорода, персульфат аммония используют в след/ющем соотношении, Мсзс.%:

гидролизованноеs стройное волокно3,0-8,0; перекись водорода 0,08-0,14;

персульфат щелочного

металла или аммония 1,0-4,0; водэостальное,

в качестве упругого разделителя используют смесь синтетического полимера - 3%0 ный водный раствор гидролизованного гидроксидом натрия полиакрилнитрила и нефти, взятой в количестве 5-10% от объема раствора полиакрилкитрила, причем перед закачкой в зону поглощения в первый ком5 понент вводят нейтральный утяжелитель, а смешение первого и второго компонентов осуществляют путем поднятия наддопотного реактивного смесителя со скоростью 0,1-0,2 м/с до уровня, превышающего кровлю зоны.

/i

Использование: при бурении нефтяных и газовых скважин Сущность изобретения: очищают и промывают ствол скважины с помощью наддолотного реактивного смесителя. Закачивают первый компонент-смесь 5-10%-ного водного раствора гидролизо- ванного нитронного волокна и 15-20%-ного водного раствора перекиси водорода. Перед закачкой первого компонента в него вводят нейтральный утяжелитель Задав- ливают через другой агрегат упругий разделитель, который содержит смесь синтетического полимера - 3%-ный водный раствор гидролизованного гидроксидом натрия полиакрилнитрила и нефти. Содержание нефти в разделителе составляет 5-10% от обьема раствора полиакрилнитрила Закачивают второй компонент - 5-10%-ный раствор персульфата щелочного металла или аммония. Первый и второй компоненты содержат, мас.%: 3,0-8,0 гидролизованного нитронного волокна, 0,08-0,14 перекиси водорода, 1,0-4,0 персульфата щелочного металла или аммония, вода - остальное. Смешивают компонент поднятием наддолотного реактивного смесителя со скоростью 0,1-0,2 м/с до уровня, превышающего кровлю зоны. Задавливают аналогичный второй упругий разделитель, вытесняют бы- строзагустеваюшую смесь буровым раствором. 1 ил., 1 табл СО с