Способ изоляции поглощающего пласта в скважине Советский патент 1993 года по МПК E21B33/13 

Изобретение относится к нефтегазодо- бывающей отрасли, а именно к способам изоляции поглощающих пластов при бурении скважин.

Известен способ изоляции поглощающего пласта в сквахине, включающий закачку тампонирующей смеси в затрубное пространство и последующую закачку воды в трубы.

Применение способа ограничено условиями при которых производят изоляционные работы, например, характеристикой пласта, исходя из которой выбирают производительность закачки воды, которая может быть меньше необходимой для предотвращения вытекания тампонирующей смеси, и др.

Известен, также, способ изоляции поглощающего пд-зстэ в скважине, включающий закачку облегченной жидкости в затрубное пространство до получения уровня вблизи устья и его перекрытие, и тампонирующей смеси в поглощающий пласт через колонну труб.

Недостаток способа заключается в том, что при интенсивных поглощениях промывочной жид кости невозможно получить уровень на устье даже с применением жидкости минимальной плотности. Это, в ряде случаев, не позволит предотвратить разбавление тампонирующей смнси, и снизит качество изоляции.

Цель изобретения - повышение эффективности изоляционных работ зэ счет.

XI

со со го

о

уменьшения разбавления тампонирующей

СмеСИ. . : .. .- ;:.. .

Это позволит повысить надежность изоляционного моста в зоне поглощения и снизить общие затраты на ликвидацию осложнения.

Сущность способа изоляции поглощаю-- щего пласта в скважине состоит в том, что в затрубное пространство закачивают жидкость, а в поглощающий пласт через колонну труб тампонирующую смесь. Закачку жидкости в затрубное пространство осуществляют с момента поступления тампонирующей смеси в поглощающий пласт, причем закачку этой жидкости осуществляют без ограничений по плотности, но с уменьшением расхода (Q(t)) во времени, определяемого из выражения

f

з.п.

Р 9

(Л Р2- APi) a exp -a(t-t0),

где fa.n. - площадь затрубного пространства, м ;....

р. - плотность жидкости, закачиваемой в затрубное пространство, кг/м3; . а - ускорение свободного падения, м/с2; . . .-.. . - ..

A Pi, A P2 - репрессия на поглощающий пласт в момент времени to и ti, Па;

а- расчетный коэффициент, определяемый по результатам гидродинамических исследований;

to, ti - время начала поступления порции тампонирующей смеси в поглощающий пласт и, соответственно, время стабилизации приемистости поглощающего пласта, с.

На чертеже представлен график изменения репрессии на пласт при закачке жидкости с отличающимися от промывочной жидкости свойствами при гидродинамических исследованиях поглощающего пласта.

Изобретение осуществляется следующим образом.. .

При выявлении поглощения промывочной жидкости бурение прекращают, бурильный инструмент поднимают, а в скважину спускают колонну заливочных труб и устанавливают так, чтобы нижний открытый конец находился над зоной поглощения. К колонне труб и к затрубному пространству подсоединяют цементировочные агрегаты и приступают к закачке в колонну расчетного объема тампонирующей смеси и продавке ее в зону поглощения. В момент времени, когда тампонирующая смесь начинает проникать в поглощающий пласт (to), его приемистость ре&ко снижается вследствие иных реологических свойств смеси по сравнению с жидкостью, находящейся в скважине. Расход жидкости в пласт также снижается. Поскольку производительность закачки остается прежней, то динамический уровень жидкости в колонне труб будет увеличиваться. Это приведет к увеличению давления столба жидкости внутри труб и к перетоку тампонирующей смеси в затрубное пространство, потому что такое состояние уровней в колонне и затрубье не является равновесным. Попадая в затрубное пространство тампонирующая смесь разбавляется, находящейся здесь жидкостью..

Для предотвращения этого, в момент начала поступления тампонирующей смеси, в поглощающий пласт (to), в затрубное пространство начинают закачивать жидкость любой плотности (исходя из наличия на буровой) с производительностью, которая обеспечит повышение давления в затруб- ном пространстве до момента его уравновешивания с давлением столба жидкости в колонне труб. Причем производительность

закачки выбирают с учетом плотности жидкости, закачиваемой в затрубье.

Для реализации способа необходимы данные об изменении давления (репрессии) на пласт при закачке порции жидкости с

отличающимися (от находящейся в скважине) реологическими свойствами (чертеж) и аналогичными свойствами тампонирующей смеси.

На чертеже представлены результаты

специальных гидродинамических исследований поглощающего пласта. Исследования проводят при закачке порции жидкости с расходом, принимаемым для ликвидации поглощения. Кривая 1 (чертеж) описывает

изменение репрессии на пласт А Р Рс - -Рп (Рс - давление в скважине, Рп - пластовое давление) при поступлении бурового раствора, а кривая 2 - порции жидкости, например, с повышенными в сравнении с

буровым раствором реологическими свойствами. Эти кривые объясняют, в частности, поступление тампонирующей смеси в зз- трубное пространство в процессе изоляции поглощающего пласта. Момент времени t0

отмечают начало поступления порции жидкости в пласт, a ti - стабилизацию приемистости пласта, равной производительности закачки.

Для предупреждения поступления тампонажной смеси б затрубное пространство необходимо, начиная с момента времени to обеспечить повышение давления в затруб- ном пространстве в соответствии с зависимостью 2. Тогда производительность

долива жидкости с плотностью р обеспечивающая постоянство давления на пласт со стороны внутритрубного и затрубного пространств определяется из зависимости

oiW-jff.toitWi)

где f3.п. - площадь затрубного пространства на участке долива:

fa.n. 0,0571 м2; g ускорение сил тяжести; р 1 - плотность жидкости долива, р 1060 кг/м3; АР2 - зависимость репрессии на пласт для кривой 2 (чертеж).

Пример реализации способа изоляции поглощающего пласта по результатам гидродинамических исследований, представленных на чертеже. Эти результаты сглажены зависимостью вида

Д P2(t) Д Pz + ( A Pi -- А Р2) ехр

-a(t-to),(2)

где APi и АР2 - репрессия на пласт в момент времени to и ц;

ДР1 1,2-106Па; ДР2 2,3 106Па;

а - расчетный коэффициенту 0,0055;

W - объем смеси, продавливаемый в пласт, W 5 м3.

Общий объем смеси выбирается как обычно с запасом (для обеспечения установки цементного моста напротив пласта и др.).

Дифференцируя выражение (2), получим

а (А Р2- APi)

(t - to).

(3)

Подставив выражение (3) в выражение (1), получим

Ch(t) f(AP2-APi) а ехр -a (t - to)}.

(4)

Время достижения величины АР2 согласно гидродинамическим исследованиям (чертеж) составит 500 с.

0

Подставляя исходные данные в (4), получаем значение производительности долива жидкости в затрубное пространство с момента t (начала поступления тампонажной смеси в поглощающий пласт) в каждый конкретный момент времени

Q1(500 10бЬ°59 81 ( 1°6- U 1С)6) 0,0055 ехр -0,0055 (500-0)

2.12 10 3м3/с.

5

0

5

0

Аналогично рассчитываем для других моментов времени зависимость производительности QI от времени.

Имея такую зависимость, осуществляем долив жидкости в затрубное пространство скважины с помощью, например, регулируемого штуцера.

Формула из об р е т е н и я

Способ изоляции поглощающего пласта в скважине, включающий закачку жидкости в затрубное пространство и тампонирующей смеси в последующий пласт через колонну труб, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, е целью повышения эффективности изоляционных работ за счет уменьшения разбавления тампонирующей смеси, закачку жидкости в затрубное пространство осуществляют с момента поступления тампониру- ющей смеси в поглощающий пласт, причем закачку этой жидкости осуществляют без ограничений по плотности, но с уменьшением расхода Q(t) во времени, определяемого из выражения

Q(t)

з.п.

(АР2- APi)

p -g а ехр -a(t-to),

где fs.n. - площадь затрубного пространства, м ;

р 1 - плотность жидкости, закачиваемой в затрубное пространство, кг/м ;

q - ускорение свободного падения, м/с2;.

ДР2, APi - репрессия на поглощающий пласт в момент времени to и ti, Па;

а -расчетный коэффициент, определяемый по результатам гидродинамических исследований;

to, ti - время начала поступления порции тампонирующей смеси в поглощающий пласт и соответственно время стабилизации приемистости поглощающего пласта, с.

«to (00 200 300 400 ±4 е V-te 500с -

Использование: при изоляции поглощающих пластов при бурении скважин. Обеспечивает повышение эффективности изоляционных работ за счет уменьшения разбавления тампонирующей смеси. Сущ- нйсть изобретения1 способ включает закачку жидкости в затрубное пространство. Закачку осуществляют без ограничений по плотности. При этом ее расход Q(t) уменьшают во времени и определяют из выражения Q(t) (f3.n./pi g)( ЛР2- APi) (i (t - to), где f3.п. - площадь затрубного пространства, м ; р - плотность жидкости, закачиваемой в затрубное пространство, кг/м ; g - ускорение свободного падения, м/с2; А Р2, A Pi -депрессия на поглощающий пласт в момент времени t0 и ti. Па; а- расчетный коэффициент, определяемый по результатам гидродинамических исследований; t0, ti - время начала поступления порции тампонирующей смеси в поглощающий пласт и, соответстг,е -шо, время стабилизации приемистости поглощающего пласта, :. В поглощающий плгют через колонну труб закачивают тампонирующую смесь. 1 ил. СО с