Способ изоляции поглощающих пластов в скважинах Советский патент 1993 года по МПК E21B33/13 

смеси с последующим совместным продав- ливанием их в пласт.

Недостатком способа является сложность технологии проведения изоляционных работ, обусловленная необходимостью при- ведения системы скважина-пласт в равновесное состояние закачиванием жидкости пониженной плотности в затрубном пространстве непараллельным продавливанием компонентов тампонажного раствора в зону поглощения с одновременным нагнетанием продавочной жидкости через трубы и за- трубное пространство. Из-за трудности контроля и регулирования расхода жидкости в условиях возможных утечек в проницаемые породы при движении в затрубном пространстве и на забое в поглощающие породы будет происходить нарушение компонентного состава и расчетных свойств и параметров тзмпонажных смесей и снижение эффектив- ности изоляционных работ.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляционных работ при борьбе с катастрофическими поглощениями в треЬдинных породах.

Целью достигается тем, что в качестве тампонирующей пробки применяют тампо- нажную пасту с начальной пластической прочностью 0.4-2,48 кПа. конечной 0,88- 8,54 кПа, после закачивания которой восста- навливают циркуляцию промывочной жидкости, а совместное продавливание вяжущего состава и тампонажной пасты в поглощающий пласт начинают при перепаде давления 2-7 МПа и заканчивают при пере- паде давления 7-10 МПа.

Эффективность изоляционных работ при этом повысится за счет исключения перетоков жидкости по стволу скважины, разбавления и ухудшения реологических характеристик тампонажных растворов и увеличения забойного давления нагнетания их в поглощающие породы.

В сравнении с прототипом, отличительными .признаками предлагаемого способа являются: временная закупорка поглощения до нагнетания вяжущего раствора и создание нормальных гидравлических условий для транспортирования цементного раствора и совместного с пастой нагнета- нйя его в поглощающие породы при повышенном до 7 МПа забойном давлении.

Сравнительные показатели закупоривающих структурно-механических свойств глинополимерных паст-пробок, определенные по результатам лабораторных исследований и расчетов приведены в таблице.

Способ осуществляется следующим образом.

5 10 15 0

5

0 5

0

5 0

5

По данным гидродинамических исследований и получения индикаторной характеристики поглощения рассчитывается статическое напряжение сдвига тампонажного раствора, при котором гидравлические сопротивления при поступлении смеси в каналы поглощения будут достаточны для их закупорки и восстановления циркуляции в скважине.

Затем пакер или колонна бурильных труб с открытым концом спускаются в скважину и устанавливаются над кровлей поглощения.

По расчетной величине статического напряжения сдвига приготавливают на основе глинопорошка пасту-пробку заданного объема, закачивают в бурильные трубы, продавливают и устанавливают против интервала поглощающих пород. Закачивание промывочной жидкости в бурильные трубы продолжают до полного восстановления циркуляции раствора в скважине.

С учетом давления продавливания части объема пасты в поглощающий интервал уточняется необходимый объем цементного раствора, который затем приготавливается, транспортируется по колонне бурильных труб к кровле поглощения и устанавливается над пастой-пробкой. После этого затруб- ное пространство герметизируется и оставшийся в скважине объем пасты-пробки совместно с цементным раствором из ствола вытесняются в интервал поглощающих пород при подаче жидкости, обеспечи- .вающей давление нагнетания 2-7 МПа в начале изоляционной операции и 7-10 МПа в конце ее.

Данные по скважине: Глубина, м1010 Диаметр ствола (номинальный), м 0,1905 Диаметр бурильных труб, м: наружный 0,127 внутренний 0,109 Промывочная жидкость - глинистый раствор:

Плотностью,кг/м1200 Предельное напряжение сдвига, Па 10 Глубина статического уровня раствора,м 300 Толщина поглощающих пород, м 5 Глубина кровли поглощения, м 1000 Коэффициент приемистости поглощения, м3/с-МПа 0,8 Интенсивность поглощения, м3/ч 70

Производительность насоса, м /с

0.03

Пористость проницаемых пород (трещинная)0,15 Используя данные о геолого-физических и гидродинамических характеристиках поглощения, полученных по результатам исследований, рассчитывается средняя эквивалентная раскрытость трещин

л зт/чигт0

О эк --:-я-

л: АР2 0,03 300

10

0,006 м ,

3,14 (0,1 106)2

где Q - расход насоса, м3/с;

Т - время нагнетания жидкости, с;

т0 - предельное напряжение сдвига жидкости, Па;

.АР- давление нагнетания жидкости при Q, МПа.

Оценивается величина избыточного забойного давления, которое должен выдерживать закупоренный тампонажной пробкой-пастой поглощающий пласт.

-

9,8 1200 -300.+

.+

2 1000 10 0,1905 -0,127

3,84 МПа,

где h - глубина снижения статического уровня жидкости от устья скваж ины, м; .

р - плотность промывочной жидкости, кг/м3;

L - глубина кровли поглощения, м;

DC - диаметр скважины, м;

dTp - наружный диаметр бурильных труб, м;

д 9,8 м/с - ускорение силы тяжести.

С учетом А Рг рассчитывается величина статического напряжения сдвига тампонажной пасты-пробки, обеспечивающей при перекрытии интервала поглощения восстановление ЦИРКУЛЯЦИИ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКО

сти.

д АРгГс&К

- О

2R2,

3,84 106 0.095 0.006 отго „

----------2--------4 Ml 18..

где гс - радиус скважины, м;

RH 2 м - принятый радиус нагнетания смеси, м.

Рассчитывается требуемый объем там понажной пасты-пробки

VCM ttRH2hm 3,14 -22 -5 -0.15 9,4м3.

где h -толщина поглощающих пород, м;

m - 0,15 - средняя трещинная пористость поглощающих пород, доли единиц.

0 Проверяется условие прокачиваемости тампонажной смеси по колонне бурильных труб к кровле поглощения

РГ - 4 273 1000 уп, м 5 Pr°- gd --9Л- 0,109. --1-02 МПа.

где I - длина труб, занимаемая расчетным объемом тампонажной смеси, м.

Тампонажная паста с в имеет нормаль0 ную прокачиваемость по копонне труб с dBH 0,109 м.

Собирается, спускается и устанавливается на глубине 900 м (т.е. на 100 м выше кровли поглощения) открытый конец бу5 рильных труб.

На основе глинопорошка и полимера (гипана, ПАА, ПОЭ и т.д.) приготавливается тампонажная паста с 0 270-300 Па и , высокой интенсивностью структурообразо0 вания в период покоя (термодинамического равновесия).

В качестве таких паст-пробок могут быть использованы рецептуры, представленные в таблице.

5 Заданный объем тампонажной пасты с исходными расчетными параметрами закачивается и продавливается по колонне бурильных труб в интервал поглощения. Закачивание промывочной жидкости насо0 сом буровой установки продолжают до выхода циркуляции на устье скважины. После этого насос останавливают и приступают к приготовлению закрепляющего тампонаж- ного раствора на основе вяжущего.

5 Расчетный объем цементного раствора по колонне бурильных труб продавливается при круговой циркуляции промывочной жидкости и устанавливается над пастой- пробкой, что контролируется по объему бу0 рильных труб и продавочной жидкости. Затем затрубное пространство герметизируется плашками превентора и две смеси последовательно нагнетаются в поглощающие породы с расходом жидкости, при кото5 ром величина забойного давления будет превышать пластовое на 2-7 МПа с начального момента операции. По мере нагнетания и в случае роста забойного давления допустимая величина его не должна превышать 7-10 МПа (в зависимости от глубины изолируемого объекта и применяемой техники) и также регулируется подачей насоса.

По окончании операции инструмент извлекается на поверхность, а скважина оставляется на ОЗЦ в течение 12-24 ч. После этого спускается компоновка инструмента для бурения, которой разбуривается цементный стакан против интервала поглощения и при отсутствии поглощения продолжаегся бурение скважины.

Технико-экономические преимущества заявляемого способа обусловлены исключением или существенным снижением интенсивности перетоков в интенсивно поглощающих скважинах и дренажа поглощающего и водо- проявляющих (при снижениях статического уровня жидкости до 200-800 м от устья), производством изоляционных операций в гидравлически стабилизированных условиях с

возможностью контроля и регулирования процесса по приборам на устье скважины, исключением факторов разбавления тампо- нажных смесей и воздействия на их реологические свойства изменением давления нагнетания. Реализация отмеченных, технологических решений значительно повышает эффективность способа изоляции катастрофически поглощающих пластов

(60-80 м /ч и более), результативность которого составляет 0,7-0,9, что в 2,5-3,0 раза выше в сравнении с известными методами. Материальные затраты средств и времени при этом сокращаются в 2-3 раза и более.

Область эффективного применения способа при квалифицированном освоении его производством может составлять 80- 90% скважин с катастрофическим поглощением промывочной жидкости.

Формула изобретения Способ изоляции поглощающих пла- 25 стов в скважинах, включающий спуск заливочных труб в скважину, первоначальное закачивание через них тампонирующей пробки, последующее закачивание вяжущего состава над тампонирующей пробкой и 30 совместное пр одавливание, вяжущего состава и тампонирующей пробки в поглощающий пласт под давлением, отличающийся тем, что, с целью изоляции пластов трещинного типа с катастрофическими по- 35 глощениями промывочной жидкости и водо- нефтегазопроявлениями, возможности

контроля процесса изоляции на раз этапах, обезвоживания вяжущего со повышения его реологических свойст честве тампонирующей пробки прим тампонажную пасту с начальной пл ской прочностью 0,4-2,48 кЛа и ко пластической прочностью 0,88-8,54 к сле закачивания которой восстанав циркуляцию промывочной жидкости вместное продавливание вяжущего с и тампонирующей пробки в поглощ пласт начинают при перепаде давлен МПа и закачивают при перепаде да 7-10 МПа.

Реологические характеристики тампонажных глинополимерных паст-пробок

контроля процесса изоляции на различных этапах, обезвоживания вяжущего состава и повышения его реологических свойств, в качестве тампонирующей пробки применяют тампонажную пасту с начальной пластической прочностью 0,4-2,48 кЛа и конечной пластической прочностью 0,88-8,54 кПа, после закачивания которой восстанавливают циркуляцию промывочной жидкости, а совместное продавливание вяжущего состава и тампонирующей пробки в поглощающий пласт начинают при перепаде давления 2-7 МПа и закачивают при перепаде давления 7-10 МПа.