Лекция 3. Основные методы борьбы с поглощениями

Для борьбы с поглощениями существует много методов, эффек­тивность каждого из которых зависит от соответствия его конкрет­ным условиям. Общее для всех методов — это уменьшение давле­ния на пласт, снижение проницаемости поглощающих пластов пу­тем их закупорки, повышение гидравлического сопротивления дви­жению жидкости в поглощающем пласте, изменение состава и свойств жидкости, ввод наполнителей.

Уменьшение давления на пласт достигается в первую очередь снижением плотности бурового раствора и увеличением зазора в кольцевом пространстве между колонной труб и стенкой скважи­ны путем перехода на меньший диаметр забойного двигателя УБТ и труб.

Борьба с частичными поглощениями. При бурении скважин с использованием воды в качестве бурового раствора для борьбы с частичным поглощением переходят на бурение с глинистым раст­вором. Это способствует снижению интенсивности и часто прекра­щению частичного поглощения. Хороший эффект этот метод дает при борьбе с частичным поглощением в трещиновато-кавернозных горизонтах. Эффективность увеличивается при добавлении в раст­вор наполнителя, который снижает проницаемость пород горизон­та. Необходимо при этом помнить, что при частичном поглощении бурового раствора с интенсивностью не более 15 м³/ч разрешает­ся проводить бурение скважины.

Добавление в буровой раствор различных наполнителей пред­отвращает проникновение его в пористые и мелкотрещиноватые породы. При роторном способе бурения в буровой раствор вводит­ся до 30 кг/м³ наполнителя, а при турбинном — до 5 кг/м³. В ка­честве наполнителей для борьбы с поглощениями используют сле­дующие материалы: целлофан, кожа — «горох», кордовое волокно, чешуйки слюды, керамзит, резиновую крошку, подсолнечную мез­гу, перлит вспученный, опилки и т. д. Указанные наполнители при­меняют, как правило, при бурении роторным способом, с добав­кой от 2 до 5 %. При турбинном бурении в качестве наполнителей используют резиновую крошку и опилки в объеме до 0,5 % от циркулируемого раствора. Наполнитель равномерно добавляют в циркулируемый буровой раствор в течение всего цикла промывки. При этом долото должно находиться в башмаке обсадной колон­ны.

Бурят с наполнителем без работающих механизмов для очист­ки бурового раствора. После ликвидации поглощения наполнитель удаляется пропуском раствора через вибросита.

Если при бурении с наполнителем поглощение не прекращает­ся, то производят намыв наполнителя в зону поглощения через открытый конец бурильных труб, устанавливаемый в кровле по­глощающего горизонта. Можно располагать конец бурильных труб и у подошвы поглощающего горизонта, но при этом против погло­щающего горизонта устанавливают трубы из легких сплавов, чтобы в случае прихвата можно было легко их разбурить. Намывают наполнитель в скважину при помощи воронки или гидромешалки, устанавливаемых на буровой, из которых через гибкое соединение наполнитель вместе с буровым раствором подается в трубы. Мас­са наполнителя при намыве в буровом растворе колеблется от 30 до 80 кг/м³ раствора. После намыва наполнителя в зону поглоще­ния закачивается цементный раствор. Показателем эффективности намыва наполнителя служит изменение положения уровня в сква­жине.

Для борьбы с частичными поглощениями с интенсивностью до 40 м³/сут в ряде случаев применяют силикатные ванны. В част­ности, для ликвидации поглощений в пластах, содержащих соли поливалентных металлов, рекомендуется состав рабочей смеси из товарного водорастворимого силиката (жидкое стекло) или его водного раствора. Для борьбы с поглощениями в трещиноватых коллекторах добавляют еще и глину, массовая доля которой составляет 5—10%. В результате взаимодействия компонентов в каналах и микротрещинах пласта образуются прочные коагуляционные структуры, исключающие фильтрацию жидкости в пласт.

Борьба с полным поглощением бурового раствора. В тех слу­чаях, когда с переходом на новый вид бурового раствора и при работах с растворами, содержащими наполнитель, поглощение не удалось ликвидировать, то в скважину закачивают различные тампонажные материалы, полученные на основе неорганических вяжущих материалов (цемента, гипса и т. д.), полимерных соеди­нений, глинистого раствора с добавками наполнителей и химиче­ских реагентов.

Успех работы по перекрытию каналов, по которым буровой рас­твор уходит в пласт, зависит от структурно-механических свойств тампонажных смесей, правильно подобранных рецептур и техно­логии доставки их в скважину.

К тампонажным смесям, используемым для изоляции зон по­глощения, предъявляют следующие требования:

- тампонажная смесь должна обладать хорошей текучестью и со­хранять ее в течение времени, необходимого для закачивания и продавливания ее в каналы поглощающего пласта;

- плотность смеси должна быть близкой к плотности бурового раствора, что в меньшей степени нарушает равновесие в системе «скважина — пласт»;

- сроки схватывания, а также пластическая прочность смеси должны легко регулироваться (начало схватывания смеси должно превышать время, необходимое для проведения операций по за­качиванию ее в пласт на 20—25%, но не менее чем на 10— 15 мин);

- смесь должна сохранять стабильность при температуре и дав­лении, зарегистрированных в скважине;

смесь должна быть устойчивой к разбавлению пластовыми во­рами;

- после закачивания в зону поглощения смесь должна быстро схватываться и приобретать за короткий срок достаточную проч­ность (не менее 0,5—1,4 МПа при испытании образцов на сжатие через 8—16ч);

- смесь должна быть нетоксичной и недефицитной.

Тампонажные смеси подбирают по структурно-механическим и реологическим показателям, основные из которых: подвижность, сроки схватывания, время загустевания, водоудерживающая спо­собность, плотность и прочность.

Поскольку качество материалов, а также параметры, характе­ризующие поглощающие пласты в разных скважинах и даже в одной скважине на различных глубинах, неодинаковы, то состав смеси подбирается в промысловой лаборатории отдельно для каж­дого случая. Перед началом операции необходимо на месте про­верить сроки схватывания тампонажных смесей.

В практике широко применяются следующие смеси.

Быстросхватывающиеся смеси БСС. Для сокращения сроков схватывания и получения высокой прочности цементного камня на ранней стадии твердения в тампонажный цементный раствор вводят ускорители схватывания: хлористый кальций, кальциниро­ванную соду, углекислый калий (поташ), хлористый алюминий, хлористый натрий, сернокислый глинозём, жидкое стекло, каусти­ческую соду, высокоминерализованную пластовую воду хлоркальциевого типа и др.

Количество вводимых ускорителей обычно не превышает 6— 8 % от массы цемента в пересчете на сухое вещество. Время ожи­дания затвердения БСС в 3—4 раза меньше, чем при использова­нии обычных, тампонажных растворов.

Гельцемент получают затворением тампонажного цемента на бентонитовом глинистом растворе плотностью 1040—1060 кг/м³. При отсутствии бентонитовой глины можно применять глинистый раствор из местных глин с большей концентрацией последней в растворе. Гельцементные растворы можно приготовлять также смешиванием цемента и глинопорошка с последующим затворе­нием водой.

Для получения густых гельцементных смесей рекомендуется добавлять в глинистый раствор 2,5—3 кг кальцинированной соды на 1 м³ раствора.

Цементно-бентонитовые пасты полностью 1300—1500 кг/м³ приготовляют из смеси цемента и глины, взятых в соотношении 2: 1 при водосмесевом отношении 0,9—1,0. Эти пасты отличаются стабильной плотностью и высокой начальной растекаемостью.

Стабильными структурно-механическими свойствами обладают тампонажные смеси, состоящие из тампонажного цемента 65 % и глинопорошка 25 % с добавкой к ним сернокислого глинозёма 6 % от массы смеси. Эти смеси отличаются большим диапазоном пока­зателей реологических свойств и удовлетворяют требованиям на­дежной изоляции поглощающих пластов.

Тампонажный раствор с высоким показателем водоотдачи ТРВВ. Разработанный во ВНИИБТ ТРВВ рекомендуется применять для изоляции зон поглощения бурового раствора в трещино­ватых породах. Получают ТРВВ путем смешивания цементного раствора пониженной плотности (1450—1500 кг/м³) и утяжелен­ного глинистого раствора плотностью 1500—1600 кг/м³.

Для приготовления ТРВВ предпочтительно используют глинис­тый раствор, не обработанный химическими реагентами. В цемент­ный раствор следует вводить до 3 % хлористого кальция к массе сухого цемента. Для повышения закупоривающей способности в ТРВВ добавляют инертные наполнители.

Облегченные смеси. Плотность смесей, приготовленных на ос­нове тампонажных цементов, снижают вводом облегченных доба­вок, которые также повышают закупоривающие свойства смесей. К ним относятся: глина, перлит, фильтроперлит, керамзит, моло­тый нефтебитум, верникулит, опока» нефтяной кокс и др.

В настоящее время промышленность выпускает готовые к упо­треблению облегченные тампонажные цементы (ТУ 21-1-6—67). Сенгилеевский цементный завод (Ульяновская область) выпуска­ет облегченный тампонажный портландцемент для «холодных» скважин, содержащий в качестве облегчающей добавки 20—35% диатомита; Вольский цементный завод «Комсомолец» — облегчен­ный тампонажный портландцемент, содержащий до 40—55 % опо­ки; Карадагский цементный завод — облегченный цемент, содер­жащий 30—45 % пемзы; Константиновский завод «Утяжелитель»— облегченные тампонажные цементы: глинистый ОЦГ и шлаковый ОШЦ.

Расширяющийся газоцементный раствор. В состав газоцемент­ного раствора входят тампонажный цемент (100 г), вода (50 см³), жидкое стекло (2 см³), хлористый натрий (2 г) и алюминиевый порошок (0,2 г).

Начало газообразования в растворе 15 мин, начало схватыва­ния 1 ч 15 мин. Объем увеличивается в 2 раза. Порошкообразные материалы (цемент, алюминиевый порошок) смешивают в бунке­ре в сухом виде. В емкостях цементировочного агрегата, заполнен­ных необходимым количеством воды, растворяют реагенты (хло­ристый натрий, жидкое стекло) в соответствии с рецептурой. Затворение раствора и закачивание его в скважину производят обыч­ным путем. После закачки бурильные трубы поднимают выше предполагаемого уровня газоцементного раствора, и скважину промывают. Время ОЗЦ составляет 10—12 ч.

Для временной изоляции поглощающих пластов с температу­рой около 25—35 °С можно применять смеси на основе высоко­прочного или строительного гипса.

Особенность этих вяжущих смесей заключается в высокой ско­рости нарастания прочности камня. Прочность высокопрочного гипса составляет 1,6—2,1 МПа через 1 ч, а строительного — 4,0 — 5,5 МПа через 2 ч (при отношении воды к гипсу 0,6).

При приготовлении гипсомелового раствора из сухой смеси гип­са и мела в емкость цементировочного агрегата закачивается во­да, а в бункеры цементно-смесительных машин загружается сухая смесь гипса и мела. При затворении гипса на меловой суспензии последнюю закачивают в емкости цементировочных агрегатов, а гипс загружают в бункеры цементно-смесительных машин.

Для приготовления быстросхватывающихся тампонажных сме­сей можно использовать глинозёмистый и гипсоглинозёмистый це­менты.

Сроки схватывания глинозёмистого цементного раствора с водоцементным отношением 0,5 весьма замедленные и достигают 10 ч. Для приготовления БСС в тампонажный цемент добавляют 10—20 % глинозёмистого цемента.

При вводе в глинозёмистый цемент фтористого натрия смесь становится быстросхватывающейся.

Смесь, приготовленная из гипсоглинозёмистого цемента, явля­ется расширяющейся и быстротвердеющей. Начало схватывания этого цементного раствора при водоцементном отношении 0,5 рав­но 1,5 ч, а конец — 2 ч. Прочность на изгиб через 2 сут 3,5— 5,0 МПа. Ввиду высокой стоимости гипсоглинозёмистый цемент применяют в смеси с другими цементами и наполнителями. Быстросхватывающуюся расширяющуюся смесь можно получить при добавлении в тампонажный цемент 20—30 % гипсоглинозёмистого цемента. Для облегчения в смесь тампонажного и гипсоглинозё­мистого цемента добавляют до 30 % легких добавок, например диатомита.

Быстросхватывающиеся тампонажные смеси на углеводородной основе представляют собой суспензии, в которых тампонажный цемент, наполнитель и ускоритель находятся в среде нефти и ди­зельного топлива. Благодаря инертности цемента к углеводород­ным жидкостям эта смесь не схватывается, что позволяет безопас­но транспортировать ее по бурильным трубам на значительную глубину. При контакте с водой последняя вытесняет углеводород­ную жидкость из смеси, после чего смесь загустевает и схватыва­ется, образуя прочный цементный камень. Для получения подвиж­ной и легко прокачиваемой смеси с высоким содержанием твер­дой фазы в углеводородную жидкость вводят поверхностно-актив­ные вещества (ПАВ).

Состав соляроцементной смеси: цемент, 30—50 % дизельного топлива, 0,5—1,0% ПАВ (крезола) и 6% порошкообразного ус­корителя (кальцинированной соды). Для большей прочности це­ментного камня в смесь вводят до 30—50 % кварцевого песка. Со­став наиболее часто применяемой соляробентонитоцементной сме­си: 1 м³ дизельного топлива, 1—2 т бентонитовой глины, 0,3—0,5т цемента, 0,5—1,0 % ПАВ. В зону поглощения смесь продавлива­ется при закрытом превенторе.

Спуск потайных колонн. При этом способе зону осложнения пе­рекрывают обсадной колонной длиной 300—400 м. При спуске со­единения труб между собой осуществляют, как правило, без муфт. Это вызвано необходимостью спуска обсадных труб диаметром на 20—50 мм меньше диаметра скважины. Спуск потайной колонны оправдан в тех случаях, где после ее спуска бурение скважины будет непродолжительным и породы в месте ее установки устой­чивы.

Установка стальных профильных труб. Изоляция интенсивных зон поглощений стальными профильными трубами находит все большее распространение.

Сущность этого способа заключается в том, что зону осложне­ния перекрывают стальными профильными трубами, увеличиваю­щимися по поперечному сечению в месте их установки почти до диаметра скважины, что не требует изменения ее конструкции.

Технология перекрытия сводится к следующему. Специальные трубы с чугунным наконечником внизу, длина которых больше зо­ны осложнения на 3—5 м, подсоединяют к бурильной колонне и устанавливают против зоны поглощения. Затем спускают шар, ко­торый перекрывает отверстие в башмаке, и подачей через насосы бурового раствора создается давление до 15 МПа. При этом про­фильные трубы плотно прижимаются к стенкам скважины, изоли­руя зону поглощения.

ОСН1 [стр.78-112], ДОП 5 [стр.3-15]

Контрольные вопросы:

1. Каким образом ведется борьба с частичными поглощениями?

2. Какие требования предъявляются к тампонажным смесям, используемым для изоляции зон поглощений?

3. По каким показателям подбирают тампонажные смеси?

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: