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

Высокоструктурированные тампонажные смеси

По современным представлениям полное (катастрофическое) поглощение бурового раствора возникает в основном при разбуривании пластов, обладающих развитой естественной кавернозностью и трещиноватостью, которая образует разветвленную сеть наклонных и вертикальных трещин большого простирания.

Гидроразрыв пласта также может быть причиной катастрофического поглощения бурового раствора.

В процессе гидроразрыва пластов образуется сеть искусственных трещин, причем, значительная часть всего объема трещин приходится на долю вертикальных трещин, длина, высота и ширина (раскрытость) которых могут достигать значительных размеров (длина от 50 до 100 м, раскрытость от 1 - 2 до 80 - 100 мм и более).

Причем, трещины в интервале зоны поглощения по величине могут распределяться произвольно, одновременно могут быть представлены трещины крупные, средние и мелкие.

Решить задачу изоляции таких зон катастрофического поглощения методом простого заполнения таких трещин тампонажными материалами технически и экономически не рационально.

Исходя из этих представлений о природе поглощений, институтом «Гипровостокнефть» предложена технология по ликвидации катастрофических поглощений бурового раствора, в основу которой положена концепция создания надежного изолирующего экрана в приствольной части поглощающего пласта:

- путем удержания тампонажной смеси от растекания под действием гравитационных сил, межпластовых перетоков и других гидродинамических воздействий при выполнении различных технологических операций;

- путем формирования каркаса намывом твердых и плотных, а также волокнистых наполнителей с последующей укрепляющей заливкой твердеющими смесями.

Для реализации предложенной концепции изоляции катастрофических поглощений институтом разработано два типа высокоструктурированных тампонажных смесей:

- смеси с комплексными свойствами (нетвердеющие и твердеющие);

- предельно структурированные смеси для намыва твердых и плотных наполнителей, а также волокнистых материалов.

Высокоструктурированные тампонажные смеси получают путем добавки в жидкость-носитель наполнителей или, как правило, композиции наполнителей, причем, один из компонентов выполняет роль регулирующей добавки по плотности и подвижности.

В качестве жидкостей-носителей применяют буровой, цементный или гельцементный растворы.

Содержание наполнителей в жидкости-носителе определяют в % массовых к объему жидкости-носителя.

Подвижность смеси замеряют пластометром (конусом погружения) в сантиметрах.

В основу проектирования высокоструктурированных тампонажных смесей положен принцип удержания смеси от растекания по каналам поглощающего пласта под действием гравитационных сил и предотвращения разбавления пластовой жидкостью.

Поставленная цель достигается путем придания тампонажной смеси в процессе проектирования и приготовления одновременно ряда заданных технологических свойств:

- заданное предельное значение начальной подвижности;

- плотность смеси, близкую к плотности жидкости в поглощающем пласте (для условий Самарской области 1120 - 1170 кг/м3);

- повышенная кольматирующая способность;

- стабильность параметров и однородность.

Для определения параметров тампонажной смеси (на базе данной композиции наполнителей) проводят лабораторные эксперименты с целью получения трех графиков зависимостей (рис. 4.1):

Высокоструктурированные тампонажные смеси

Рис. 4.1

- изменение подвижности тампонажной смеси от содержания наполнителей (рис. 4.1а);

- изменение плотности тампонажной смеси от содержания наполнителей (рис. 4.1б);

- изменение кинетики структурообразования для различных начальных подвижностей (рис. 4.1в).

На рис. 4.1 приведены кривые для следующей композиции наполнителей:

- жидкость-носитель: гельцементный раствор r гц = 1535 кг/м3;

- композиция наполнителей: 8 % (мас.) кордного волокна + 8 % (мас.) резиновой крошки + % (мас.) дробленки бамперной (остальное).

Регулирование подвижности смеси осуществляется выбором типа наполнителя и его массовым содержанием. Здесь основным регулирующим компонентом является дробленка бамперная.

Регулирование плотности смеси осуществляется выбором типа жидкости-носителя, типа наполнителя и его массовым содержанием.

Плотность тампонажной смеси с комплексными свойствами выбирают близкой к плотности пластовой жидкости.

Содержание наполнителей в смеси выбирают из диапазона от 6 % до 100 % (мас.) и более с целью получения необходимой начальной подвижности со значением от 5 до 25 см.

Регулирование кольматирующей способности тампонажной смеси производят выбором типа и фракционного состава наполнителей. Размер фракций может изменяться от 0,1 до 40 мм.

Методику выбора необходимых параметров тампонажной смеси покажем на примере смеси, состоящей из гельцементного раствора и вышеприведенной композиции наполнителей (8 % (мас.) кордного волокна плюс 8 % (мас.) резиновой крошки плюс % (мас.) регулирующая добавка - дробленка бамперная, которая вводится до получения предельной подвижности, равной 4 см).

Подвижность 4 см - это предел прокачиваемости автобетононасоса по бетону.

Для рассматриваемой композиции инертных наполнителей, согласно рис. 4.1в, при заданном времени проведения операции по приготовлению и закачке смесей в зону поглощения ( tз) выбираем начальную подвижность тампонажной смеси (Пн).

В конкретном примере tз = 4,5 ч, Пн = 13 см.

Указанная смесь с начальной подвижностью, равной 13 см через 4,5 ч, т. е. в момент окончания продавки смеси в поглощающий пласт, приобретет подвижность с предельным значением, равным 4 см. Далее на рис. 4.1а по значению Пн = 13 см определяют общее содержание наполнителей в смеси, которое составляет 30 % (мас.), в т. ч. 14 % (мас.) будет приходиться на дробленку бамперную.

По рис.4.1б определяется плотность смеси, содержащей 30 % (мас.) наполнителей, которая составляет 1475 кг/м3.

Совместное рассмотрение графиков Рис. 4.1а, 4.1б, 4.1в позволяет оперативно принимать решения в зависимости от конкретных условий на скважине по выбору плотности и подвижности тампонажной смеси, представленной данной композицией инертных наполнителей.

Максимальную крупность частиц наполнителя с точки зрения наибольшего кольматационного эффекта выбирают на основании сведений о характере поглощающего пласта, результатов пробных закачек в зону поглощения тампонажных смесей с различной крупностью частиц гранулярных наполнителей. Фракционный состав наполнителей устанавливают также из условия прокачиваемости тампонажной смеси по каналу доставки (линия обвязки автобетононасосов, промывочная головка, бурильные трубы, открытый конец или пакер). С этой точки зрения соотношение между диаметром канала (в наиболее суженной части) и наибольшим размером зерен наполнителей принимается 3 : 1. Количество зерен наибольших размеров не должно превышать 15 % по массе.

Так, допускаемая предельная крупность зерен наполнителя составит при прокачке:

- по буровому шлангу с внутренним диаметром 76 мм - 35 мм;

- по бурильным трубам диаметром 127 мм (с внутренним диаметром 107 мм) - 30 - 35 мм.

Продолжительность приготовления тампонажной смеси устанавливается из условия получения однородной смеси по параметру подвижность.

Рецептуры высокоструктурированных тампонажных смесей приведены в таблице 4.1а.

Высокоструктурированные тампонажные смеси (нетвердеющие и твердеющие) с подвижностью ниже 12 см названы «малоподвижными» смесями и предназначены для ликвидации зон поглощения III категории. Рецептуры малоподвижных тампонажных смесей приведены в таблице 4.1б.

Таблица STYLEREF 1 s 4 . SEQ Таблица * ARABIC s 1 1 а. Высокоструктурированные тампонажные смеси

П/п

Состав наполнителя, % (мас.)

Параметры смеси

Всего

КВ

РК

ДБ

Rсм,

Кг/м3

Подвижность, см

П

П*

Через 2 ч

П*

Через 4 ч

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1. Тампонажные смеси на базе глинистого раствора (нетвердеющие)

1.

ИГР: Н2О + 9 % бентонита + 0,2 % Na2CO3; r = 1065 кг/м3, УВ = 26 с.

70

10

60

-

940

15

80

10

70

-

925

13

90

10

80

-

880

12

100

10

90

-

850

10

2. Тампонажные смеси на базе гельцементного раствора (твердеющие)

2.

ИГР: r = 1070 кг/м3, УВ = 19 с; ГЦ: ИГР + 90 % цемента, r = 1530-1535 кг/м3.

50

8

8

34

1415

9,5

55

8

8

39

1385

8,5

60

8

8

44

1380

7

70

8

8

54

1350

6

80

8

8

64

1320

4,5-5

Обозначения:

R - плотность; УВ – условная вязкость; мас. – массовое; ГЦ – гельцементный раствор; ИГР – исходный глинистый раствор; КВ – кордное волокно; РК – резиновая крошка; ДБ – дроблёнка бамперная; П – подвижность смеси; * - подвижность определяется в статическом состоянии (без перемешивания смеси).

Таблица 4.1б. Малоподвижные тампонажные смеси

П/п

Состав наполнителя, % (мас.)

Параметры смеси

Всего

КВ

РК

ЦС

ДП

Rсм,

Кг/м3

Подвижность, см

П

П*

Через 2 ч

П*

Через 4 ч

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1. Тампонажные смеси на базе глинистого раствора (нетвердеющие)

1.1

ИГР: Н2О + 8% бентонита + 0,2% Na2CO3; r = 1060 кг/м3, УВ = 20 с.

23

8

8

7

-

895

12

24

8

8

8

-

885

10

25

8

8

9

-

875

9

26

8

8

10

-

820

6

1.2

ИГР: Н2О + 8% бентонита + 0,2% Na2CO3 + 0,2% КМЦ; r = 1070 кг/м3, УВ = 29 с.

70

5

50

3

12

970

11

80

5

60

3

12

885

9

90

5

70

3

12

895

7-8

2. Тампонажные смеси на базе гельцементного раствора (твердеющие)

2.1

ИГР - r = 1065 кг/м3, УВ = 25 с; ГЦ: ИГР + 95% цемента, r = 1500 кг/м3.

60

8

8

-

44

1435

10-11

90

8

8

-

74

1365

8

3. Тампонажные смеси на базе цементного раствора (твердеющие)

3.1

ИЦР: m = 0,6; r = 1740 кг/м3.

35

8

27

-

-

1510

12

6

45

8

37

-

-

1450

9,5

55

8

47

-

-

1410

7

Обозначения:

РК – резиновая крошка; КВ – кордное волокно;; ЦС – целлофановая стружка; ДП – дроблёнка пластмассовая; УВ – условная вязкость; r - плотность; ИГР – исходный глинистый раствор; ГЦ – гельцементный раствор; ИЦР – исходный цементный раствор; m – водоцементное отношение; мас. – массовое; П – подвижность смеси; * - подвижность определяется в статическом состоянии (без перемешивания смеси).

Для создания дополнительного удерживающего эффекта и оттеснения пластовой жидкости могут быть использованы буферные жидкости – вязкоупругие смеси, которые подаются в зону поглощения перед тампонажными смесями. Рецептуры вязкоупругих смесей приведены в таблице 4.1в.

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

Зарубежный опыт ликвидации поглощений бурового раствора

Наиболее эффективным способом ликвидации зон поглощений за рубежом является закупорка каналов с помощью наполнителей. Выше указывалось, что специализированные фирмы полностью удовлетворяют потребности буровиков в наполнителях, причем, в виде готовых научно …

Специальные методы ликвидации полных (катастрофических) поглощений бурового раствора

Накоплен определенный отечественный и зарубежный опыт по ликвидации зон полных (катастрофических) поглощений бурового раствора. Дадим краткий обзор современных методов ликвидации зон полных (катастрофических) поглощений бурового раствора. Известные методы ликвидации зон …

Краткий обзор современных методов предупреждения и ликвидации зон поглощений бурового раствора

Все современные методы борьбы с поглощениями бурового раствора можно разделить на две группы: - профилактические мероприятия по предупреждению и ликвидации зон поглощений бурового раствора в процессе углубления скважины; - специальные …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.