«Методы предупреждения и ликвидации поглощений бурового раствора при бурении нефтяных и газовых скважин»

Технология проведения изоляционных работ в зонах катастрофического поглощения

4.6.1. На рис. 4.2 показана технологическая схема ликвидации катастрофических поглощений на базе автобетонокомплекса.

По этой схеме в емкость автобетоносмесителя 2 с помощью цементировочного агрегата (на схеме не показано) подается дозировано заданный объем (2-3 м3) исходного раствора (глинистого, гельцементного или цементного). К нему через верхнюю воронку автобетоносмесителя подается также дозировано (в соответствии с рецептурой) инертный наполнитель (или композиция их) с помощью агрегата 1 для механизации загрузки наполнителей в автобетоносмесители (транспортёр на базе автомобильного прицепа ГКБ-8551).

Содержание наполнителей рассчитывается из условия получения заданной начальной подвижности смеси.

Для получения однородной смеси устанавливают время перемешивания 15 - 20 мин.

Подвижность смеси контролируется пластометром.

Затем готовая смесь выгружается в приемный бункер 3 автобетононасоса 4. Последний производит закачку тампонажной смеси через бетоновод 5 и промывочную головку 6 под давлением в бурильные трубы 8.

После закачки расчетного объема тампонажной смеси осуществляют её продавку из бурильных труб через открытый конец (ОК) 9, (или через пакер), в скважину 10 и в зону поглощения 11 с помощью цементировочных агрегатов 7.

Загрузка автобетоносмесителя наполнителями возможна в любом месте территории буровой.

4.6.2. Контроль параметров тампонажных материалов и жидкостей-носителей осуществляют в соответствии с методиками, разработанными ВНИИКрнефтью [9, 10], а также в соответствии с ОСТ 39-051-77.

При этом определяют:

- для буровых растворов - условную вязкость и плотность;

- для тампонажных растворов - плотность, растекаемость и сроки схватывания.

Согласно методике [9] входной контроль качества тампонажных материалов проводит лаборатория базы УПТиКО или тампонажного цеха и результаты анализа представляют на скважину вместе с материалом.

Рис. 4.2

4.6.3. Контроль качества приготовленной тампонажной смеси после каждого замеса осуществляют по следующим показателям:

- подвижность (определяют пластометром);

- плотность (определяют с помощью мерной емкости и технических весов);

- однородность (определяют визуально);

- изменением подвижности во времени (прослеживают пластометром).

4.6.4. Подвижность смесей является одним из определяющих показателей в технологии изоляции зон катастрофического поглощения.

Промысловыми испытаниями показано, что тампонажные смеси с подвижностью 12-20 см обладают хорошей прокачиваемостью по бурильным трубам и обеспечивают изоляцию зон поглощения I и II категории.

В процессе приготовления смеси пробу отбирают после приготовления каждого замеса, при этом замеряют начальную подвижность. По одной из проб замеряют подвижность во времени: через 2, 4, 8, 16 ч.

4.6.5. По результатам комплексного исследования зоны катастрофического поглощения производится выбор способа изоляционных работ.

С учетом накопленного опыта работы с автобетонокомплексом интервал зоны катастрофического поглощения, подлежащей изоляции, устанавливают 15 - 20 м.

4.6.6. Высокоструктурированные смеси (нетвердеющие) готовятся на базе буровых растворов на водной основе, например, глинистых растворов плотностью 1140 - 1200 кг/м3, применяемых для бурения скважин. Объем закачиваемой в зону поглощения смеси должен быть в пределах 9 - 25 м3.

Открытый конец бурильных труб (ОК) устанавливается выше кровли зоны поглощения на 10 - 50 м.

Предусмотреть применение 100 м технологического комплекта из легкосплавных беззамковых труб.

В ходе задавливания смеси в поглощающий пласт наблюдают за изменением давления от объема продавки.

Наличие избыточного давления после задавливания тампонажной смеси в пласт показывает, что смесь подобрана правильно.

Величина избыточного давления на открытую часть ствола скважины при закрытом превенторе не должна превышать:

Величина избыточного давления рассчитывается из условия создания давления на стенки скважины под башмаком кондуктора или технической колонны, не превышающего давления в конце цементирования скважины при плотности цементного раствора rцр.

В зависимости от величины избыточного давления в конце продавки тампонажной смеси корректируют ее параметры:

- крупность наполнителя;

- подвижность;

- плотность.

Первую коррекцию параметров тампонажной смеси осуществляют после закачки пробной порции в соответствии с п. 2.4, где предусмотрен наполнитель с крупностью до 5 мм.

Если избыточное давление в конце продавки отсутствует, изменяют крупность наполнителя до 10 мм для следующей операции и так далее до получения положительного результата.

4.6.7. По результатам закачки пробной порции тампонажной смеси при наличии избыточного давления может быть назначена операция с использованием сразу твердеющей смеси.

Малоподвижные смеси готовятся также на базе гельцементных растворов плотностью 1550-1600 кг/м3, или цементных растворов плотностью 1540-1800 кг/м3 (В/Ц = 1,0 - 0,5).

После подачи тампонажной смеси в бурильные трубы в затрубное пространство закачивается техническая вода до установления уровня на устье для последующего контроля за технологическим процессом изоляции зоны поглощения.

Объем закачиваемой в зону поглощения смеси должен быть в пределах 9 - 25 м3.

Открытый конец бурильных труб (ОК) с технологическим комплектом легкосплавных труб (ЛБТ) длиной не менее 200 м устанавливается выше кровли зоны поглощения на 50 м с целью формирования цементного моста над кровлей зоны поглощения высотой 20 - 30 м.

В отдельных случаях ОК может устанавливаться из условия размещения всей смеси в стволе скважины в интервале от кровли зоны поглощения до ОК (см. п.4.6.9.2).

При заливке методом «наращивания цементного моста снизу вверх» ОК устанавливается ниже зоны поглощения.

При проведении операции с твердеющей смесью нельзя закрывать превентор ранее, чем после подъема ОК выше предполагаемого уровня смеси в скважине на безопасное место.

При производстве работ через открытый конец периодически расхаживают бурильные инструмент с амплитудой 4 - 5 м с целью исключения прихвата.

В случае частичного выхода циркуляции после операции с малоподвижными смесями производят укрепляющие цементные заливки по обычной технологии.

После закачки твердеющих смесей в зону поглощения назначают время на ОЗЦ продолжительностью 16 ч.

Это время может быть откорректировано по результатам контроля подвижности пробы твердеющей тампонажной смеси.

4.6.8. В зонах катастрофического поглощения III категории, характеризующихся наличием значительных «провалов» бурильного инструмента и значительными величинами Нст и Ндин, с целью создания в зоне поглощения прочного каркаса применяется режим намыва наполнителей с помощью автобетонокомплекса.

Режим намыва тяжелых наполнителей (щебень, песок) устанавливается исходя из условий обеспечения их максимальной седиментации в зоне поглощения вблизи ствола скважины. Режим намыва волокнистых наполнителей (типа целлофановой стружки, улюка) с целью «фронтальной» кольматации некритичен к линейной скорости движения смеси по каналам поглощения.

Приготовление предварительно структурированных смесей аналогично приготовлению нетвердеющих смесей. Загрузка наполнителей типа щебня, песка производится с применением агрегата для механизированной загрузки наполнителей в автобетоносмесители из расчета 100 - 350 % (мас.) от объема глинистого раствора, который составляет 2 м3 на один замес.

При закачке предварительно структурированных смесей с использованием тяжелых наполнителей (типа щебня, песка) открытый конец (ОК) бурильных труб с технологическим комплектом длиной не менее 50 м устанавливается на 50 м выше кровли зоны поглощения с обязательным применением буферного разделителя высокоструктурированной нетвердеющей смеси объемом 4,5 м3 (одного замеса) с применением мягких наполнителей (типа кордного волокна, резиновой крошки) с целью исключения пробкообразования при прокачке по бурильным трубам.

Количество доставляемых в зону поглощения наполнителей - до 30 - 40 т. Работы проводятся до снижения интенсивности поглощения до уровня 60 м3/ч на интервал 15 - 20 м.

Завершают изоляционные работы укрепляющей заливкой - твердеющими тампонажными смесями с мелкодисперсными наполнителями или удерживающими пробками на базе ПАА в сочетании с цементным раствором.

4.6.9. Для изоляции зон поглощения III категории в качестве альтернативы намыву могут быть использованы также малоподвижные тампонажные смеси.

В зонах поглощения III категории в качестве основных удерживающих параметров тампонажной смеси выступают - малая плотность и малая подвижность. Технология работы с малоподвижными смесями не отличается от технологии работы со смесями с комплексными свойствами. Увеличивается лишь время перемешивания в автобетоносмесителе до 30 мин. Поэтому для сокращения времени на проведение операции рационально использование двух автобетоносмесителей.

4.6.9.1. Для издания дополнительного удерживающего эффекта и оттеснения пластовой жидкости могут быть использованы буферные жидкости – вязкоупругие смеси, которые подаются в зону поглощения перед тампонажными смесями.

4.6.9.2. Для усиления удерживающего эффекта твердеющей малоподвижной тампонажной смеси предусматривается предварительное размещение её в стволе скважины с последующей продавкой порциями в зону поглощения по заданной временной программе. Число порций и интервал временной выдержки между порциями корректируется с учётом темпа роста противодавления. Конечная цель выдержки – получить избыточное давление в конце продавки смеси в диапазоне 4,0-6,0 МПа и не превышающее на открытую часть ствола скважины значение по п.4.6.6. Место установки ОК рассчитывается из условия размещения всего объёма смеси в стволе скважины от кровли зоны поглощения до ОК.

В отдельных случаях аналогично предусматривается предварительное размещение нетвердеющей малоподвижной тампонажной смеси в стволе скважины с целью вызова циркуляции, изменения параметров бурового раствора с последующей продавкой её в зону поглощения при закрытом превенторе.

4.6.10. Для увеличения эффективности технологического процесса рекомендуется применение забойных и устьевых пакеров равнопроход­ного сечения по отношению к бурильным трубам.

4.6.11. Результаты изоляционных работ по настоящей технологии оценивают в процессе разбуривания «цементного моста» в кровле и зоне поглощения.

Критерием положительного конечного результата изоляционной ра­боты на данном этапе следует считать получение выхода циркуляции и обеспечение возможности дальнейшего углубления скважины.

В последующем в качестве критерия положительного конечного ре­зультата изоляционной работы следует принять обеспечение заданной прочности изолированного участка ствола скважины, достаточной для ка­чественного цементирования обсадной колонны.