Поглощение как способ ликвидации

Ликвидация поглощений при бурении

ПРИМЕНЕНИЯ ТАМПОНАЖНОГО МАТЕРИАЛА ПБС ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПОГЛОЩЕНИЙ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ

Но при циркуляции промывочной жидкости возникает гидродинамическое давление, которое также оказывает угнетающее давление на пласт. Если пластовое давление больше чем сумма гидростатического и гидродинамического давлений, то возникает проявление пластового флюида. Если меньше то воз-можно поглощение промывочной жидкости. Интенсивность поглощения также зависит от фильтрационного сопротивления пласта, т.е. при одинаковых пластовых давлениях и одинаковых гидростатических и гидродинамических давлениях в скважине вероятность возникновения поглощения будет выше, чем выше проницаемость пласта.
Оценка факторов, изменяющих интенсивность поглощения промывочной жидкости, важна с точки зрения предупредительных мероприятий. Однако далеко не всегда удаётся предупредить увеличение проницаемости вскрытого поглощающего пласта, что вынуждает изменять намеченную методику борьбы с поглощением.

Все существующие методы предупреждения и борьбы с поглощениями промывочных жидкостей при бурении скважин можно разделить на три группы:
1. Методы регулирования реологических свойств промывочной жидкости;
2. Методы уменьшения перепада давления в системе скважина-пласт;
3. Методы уменьшения сечения или полной изоляции каналов поглощения.

Первые два метода не всегда дают положительный результат, т.к. снизив плотность бурового раствора, можно пробурить скважину без поглощений, но могут возникнуть проблемы при цементировании колонны. Третий метод более трудоёмок, но более эффективен.
Для ликвидации катастрофических поглощений и заколонных перетоков в трещиноватых коллекторах нами был разработан тампонажный материал ПБС и способ его применения.

Применение материала ПБС (патент РФ 2188930) в скважинах для ликвидации катастрофических поглощений и заколонных перетоков обуслов-лено рядом его физико-химических свойств:

• Материал ПБС представляет собой тонкодисперсный порошок с насып-ной плотностью 1000-1100кг/м3;
• Материал ПБС полимеризуется в зоне проведения ремонта при контакте с водой;
• * Материал ПБС обладает высокой адгезией к поверхности породы;
• Материал ПБС после полимеризации устойчив к воздействию агрессивных сред;
• В процессе полимеризации материал ПБС увеличивается в объеме до 20 раз;
• Время полимеризации материала ПБС при контакте с водой составляет не менее 1 часа.
• Температура в зоне ремонта от 00С до +1300С.
• Приемистость в зоне нарушения должна быть не менее 100 м3/сутки при давлении 50 атм.
• В нефтенасыщенной части пласта материал ПБС остаётся инертен, в объёме не увеличивается и легко выносится из порового пространства.
• При воздействии на прореагировавший с водой материал ПБС 15%-м водным раствором каустической соды происходит его деструкция с образованием подвижной маловязкой массы, которая легко удаляется из ПЗП.
• Технология наиболее применима в трещиноватых коллекторах (карбонатах) или терригенных коллекторах с катастрофическим поглощением (от 1м3/ час при циркуляции жидкости до условия без выхода циркуляции).
• Учитывая опыт работ в Оренбурге, нами произведена модификация мате-риала ПБС специальными комплексонами, которые улучшают структурно-механические свойства материала на 20-25% и предотвращают его разрушение (размыв) при течении жидкости. Также, нами изменена схема закачки мате-риала в зону поглощения, позволяющая провести реагирование (разбухание и сшивку) материала в стволе скважины, с последующей продавкой в зону поглощения неразрывным резиноподобным тампоном.

Пример работы тампонажного состава ПБС

Технология прошла испытания на месторождениях Республики Татарстан, Коми и Волгоградской области при ликвидации катастрофических поглощений и заколонных перетоков.
Нижневолжским филиалом БК «Евразия» были проведены работы по изоляции водопритока из пласта и ликвидации поглощений с применением материала ПБС.

На скважине № 3 Палласовская произошёл перелив воды в межколонном пространстве с дебитом 10м3/час. Была произведена перфорация в интервале 234-258м и попытки ликвидации негерметичности цементом, тампоном и цементно-бентонитовой смесью результата не дали. Затем произвели закачку материала ПБС в количестве 300кг, продавку буровым раствором и закрыли скважину на реагирование сроком на 6 часов. После реагирования опрессовали скважину на давление 75 атм. – герметично. Продолжили бурение.

На скважине № 26 Платовская на глубине 1708м произошёл провал 0,7м. Интенсивность поглощения составила 28м3/час, зона поглощения вскрыта не полностью по причине нехватки раствора. В зону поглощения закачали суспензию материала ПБС в количестве 375кг. После реагирования восстановили циркуляцию и продолжили вскрытие поглощающего горизонта до глубины 1717м, частичное поглощение составляло 3м3/час. После закачки вязкого там-пона в объёме 8м3 поглощение прекратилось.

На скважине № 1 Даниловская на глубине 499м произошло полное поглощение промывочной жидкости. При промывке интенсивность поглощения 36м3/час. Произвели закачку материала ПБС в количестве 300кг, циркуляция восстановилась. Продолжили бурение с частичным поглощением 3м3/час, однако на глубине 520-525м произошло полное поглощение, статический уровень в скважине составил 72м. Закачка ВУС результата не дала. Закачали в зону поглощения суспензию материала ПБС в количестве 300кг и 15м3 вязкого тампона. При дальнейшем углублении скважины интенсивность поглощения составила 3м3/час. С глубины 605м интенсивность поглощения снизилась до 1м3/час, затем поглощение прекратилось.

Самые большие осложнения происходили на скважине № 1 Шапкинская. При бурении на глубине 3113м произошло увеличение механической скорости бурения, интенсивность поглощения составила 30м3/час при уровне 60м. Произвели углубление на 5 метров (до 3118м), интенсивность поглощения не изменилась. Ликвидация поглощения закачкой высоковязкого тампона положительного результата не дала. Закачали суспензию материала ПБС в количестве 300кг, после реагирования продолжили бурение с частичным поглощением 1,9м3/час. С глубины бурения 3120м интенсивность поглощения увеличилась до 5м3/час. Закачали суспензию материала ПБС в количестве 200кг и вязкого тампона в количестве 10м3, после реагирования продолжили бурение.
При бурении в интервале 3330-3335м произошло частичное поглощение промывочной жидкости до 3м3/час. В зону поглощения закачали суспензию ПБС в количестве 220кг и вязкий тампон. Поглощение ликвидировано. При дальнейшем углублении скважины произошло частичное поглощение промывочной жидкости на глубине 3390м. В зону поглощения под давлением закачали 300кг суспензии ПБС, после реагирования в течение 4 часов продолжили бурение, частичное поглощение составило 0,2м3/час.

На скважине № 2 Вост.Терсинская. При бурении скважины на глубине 1365м скважина поглотила полностью. Без выхода циркуляции скважину углубили до 1366.4м. Сменив компоновку низа бурильной колонны, через долото, установленное на глубине 1358м закачали 310кг ПБС. Закачка ПБС производилась при давлении 40-45кгс/см2. После технологической стоянки поглощения промывочной жидкости отмечено не было.
Проведение технологической операции по ликвидации негерметичности в резьбовых соединениях обсадных колонн, а также ликвидация негерметичности в ранее перфорированной колонне, сводится к закачке под давлением высоковязкого тампона или тампонажного цемента в зону негерметичности. Проведенные работы порой приводят к нулевому результату, вследствие наличия в заколонном пространстве, в месте негерметичности, высоконапорного водяного пласта оттесняющего тампонирующую смесь от зоны негерметичности.
В среднем, при ликвидации негерметичности колонны затрачивается до 15 су-ток производительного времени и большое количество тампонажного цемента и материалов. Так, на буровой № 4 Алексеевской площади в течение 15 суток ликвидировать не герметичность в МСЦ-245мм закачкой в зону поглощения тампонажного цемента не удалось. Закачкой суспензии ПБС в количестве 300кг в течение 6 часов негерметичность была ликвидирована.

Проведённые опытно-промышленные работы по применению материала ПБС показали, что:

1. Данная технология позволяет резко сократить затраты производственного времени на ликвидацию поглощений промывочной жидкости и позволяет про-водить работы без подъёма бурового инструмента.

2. Данная технология также применима при ликвидации негерметичности в муфтах МСЦ и при ликвидации межколонных водопроявлений.

3. Данная технология позволяет резко сократить затраты на материалы, традиционно применяемые для ликвидации поглощений, так экономия средств от использования материала ПБС только на буровой № 3 Палласовской площади составила 2 146 406 рублей.

Источник

Предупреждение и борьба с поглощениями бурового раствора

Поглощение буровых растворов является одним из самых рас­пространенных видов осложнений при бурении скважин. Ежегод­ные затраты времени на ликвидацию этого вида осложнений по стране и за рубежом составляют многие тысячи часов, несмотря на разработку и применение различных способов предупреждения и борьбы с поглощениями буровых и цементных растворов при бурении и креплении скважин.

Основные причины поглощения бурового раствора.Поглощение бурового раствора объясняется превышением давления столба жид­кости в скважине над пластовым давлением (чем больше эта раз­ность, тем интенсивнее поглощение) и характером объекта погло­щения.

Факторы, влияющие на возникновение поглощений промывоч­ной жидкости, можно разделить на две группы:

геологические факторы — тип поглощающего пласта, его мощ­ность и глубина залегания, недостаточность сопротивления пород гидравлическому разрыву, величина пластового давления и харак­теристика пластовой жидкости, а также наличие других сопутству­ющих осложнений (обвалы, нефте-, газо- и водопроявления, пе­реток пластовых вод и др.);

технологические факторы — количество и качество подаваемо­го в скважину бурового раствора, способ бурения, скорость про­ведения спускоподъемных операций и др. К этой группе относятся также такие факторы, как техническая оснащенность и организа­ция процесса бурения.

Исследования зон поглощений.Данные о строении поглощающего пласта, его мощности и местоположении, интенсивности погло­щения (водопроявления), величине и направлении перетоков мо­гут быть получены различными методами исследований: гидроди­намическими, геофизическими и с помощью отбора керна или шлама.

В зависимости от степени изученности разбуриваемого место- ? рождения (или его части) применяют оперативный или деталь­ный комплекс исследований.Оперативный комплекс исследований включает в себя: опре­деление границ поглощающего пласта (горизонта), его относи­тельной приемистости и наличия перетоков жидкости по стволу скважины из одного пласта (горизонта) в другой (гидродина­мические исследования); измерение фактического диаметра сква­жины в интервале поглощающего пласта (горизонта) с помо­щью каверномера; замер пластового давления глубинным мано­метром.

Детальные исследования включают в себя оперативный комп­лекс и промыслово-геофизические методы: гамма-каротаж, ней­тронный гамма-каротаж и акустический каротаж.

Методы предупреждения и ликвидации поглощений.Среди суще­ствующих методов предупреждения и ликвидации осложнений в скважине при различной интенсивности поглощений или пол­ном прекращении циркуляции бурового раствора выделяются следу­ющие основные мероприятия: предупреждение осложнения путем снижения гидростатического и гидродинамического давлений на стенки скважины, изоляция поглощающего пласта от скважины закупоркой каналов поглощений специальными цементными ра­створами и пастами, бурение без выхода бурового раствора с по­следующим спуском обсадной колонны.

Мероприятия по снижению гидростатического и гидродинами-₄ ческого давления сводятся к обеспечению минимального избы­точного давления на поглощающий пласт и предотвращению рез­ких колебаний давления в стволе скважины.

Лучшим средством борьбы с поглощением бурового раствора является его предупреждение. Для предупреждения поглощений на основании многолетнего отечественного и зарубежного опыта раз­работаны следующие рекомендации:

регулировать свойства бурового раствора, прежде всего его плот­ность;

регулировать скорость спускоподъемных операций и других тех­нологических операций, проводимых в скважине (скорость прора­ботки, промежуточные промывки и др.);

определять оптимальный зазор между бурильными трубами и стенками скважины. За счет этого уменьшается перепад давления в затрубном пространстве и возможность сужения ствола скважин;

изменять конструкции скважины в целях избежания воздействия Утяжеленного раствора на необсаженную часть горных пород, склон­ных к гидроразрыву.

Различают три категории поглощений: малой интенсивности (до 10. 15 м 3 /ч), средней интенсивности (до 40. 60 м 3 /ч) и высо­коинтенсивные (более 60 м 3 /ч).

Рассмотрим методы ликвидации поглощений малой и средней интенсивности. Одним из видов закупорки поглощающих каналов является способ закачки в пласт структурированного тиксотроп-ного раствора, создающего с течением времени в проводящих ка­налах поглощающего пласта жесткую структурированную сетку. Заливка поглощающего пласта специальными тампонажными сме­сями является наиболее распространенным способом ликвидации поглощений (рис. 6.2).

Тампонажные смеси должны быть в достаточной мере структу­рированными и иметь необходимое время схватывания и затверде­ния. Этим требованиям удовлетворяют гальцементные пасты (ГЦП), специальные растворы и быстросхватывающиеся смеси (БСС).

Галъцементами называются цементные пасты, приготовленные на глинистом растворе. Параметры ГЦП зависят от соотношения цемента и глинистого раствора. Для ее получения сухой тампонаж -ный или глиноземистый цемент затворяют на заранее приготов­ленном растворе из бентонитовой глины.

Сроки схватывания цементных растворов регулируются добав­ками реагентов-ускорителей, в качестве которых наиболее ши­рокое применение получили жидкое стекло, хлористый кальций и кальцинированная сода. Смеси цемента и других материалов, резко уменьшающих сроки схватывания раствора, закачиваемого в зоны поглощения, называются быстросхватывающымися смесями. Применяются и быстросхватывающиеся нефтецементные смеси, в состав которых входят цемент и дизельное топливо.

В каждом отдельном случае рецептуру ГЦП или БСС разраба­тывает лаборатория. Время от момента затвердения до начала схва­тывания БСС должно быть рассчитано так, чтобы можно было успеть выполнить все операции от начала приготовления смеси до конца продавки ее в скважину. Гальцементные пасты и быст­росхватывающиеся смеси можно закачивать в скважину через бу­рильные трубы. Конец бурильных труб следует устанавливать выше кровли поглощающего пласта (горизонта). Количество продавоч-ной жидкости принимается равным внутреннему объему опущен­ных бурильных труб, соответствующему их длине, за вычетом по­ложения статического уровня и еще 50 м. Во избежание прихвата бурильных труб во время заливки их надо все время расхаживать.

Для борьбы с поглощениями промывочной жидкости широко применяют пакеры различных конструкций, которые герметизи­руют и разобщают затрубное пространство в целях:

предотвращения разбавления тампонирующих смесей;

возможности применения БСС с небольшими сроками схваты­вания;

задавливания тампонирующих смесей в поглощающие каналы;

определения места расположения пласта, поглощающего жид­кость, методом последовательных опрессовок ствола скважины;

определения возможности замены воды глинистым раствором (особенно при бурении на площадях с повышенным пластовым дав­лением) при создании различных перепадов давления на пласты поглощающие жидкость.

Кроме того, если вскрыто несколько поглощающих пластов (го­ризонтов) на различных глубинах, применение пакера позволяет пос­ледовательно заливать цементный раствор снизу вверх без затраты времени на ожидание затвердения цемента (ОЗЦ). При этом предот­вращается влияние поглощающих пластов (горизонтов) друг на дру­га. Пакеры, применяющиеся при изоляции зон поглощений промы­вочной жидкости, подразделяются на две группы: многократного и разового действия (разбуриваемые). Пакеры разового действия ос­тавляются в скважине на время твердения цемента или его смеси и затем разбуриваются вместе с цементным мостом.

По принципу действия пакеры многократного действия делят­ся на гидравлико-механические, гидравлические и механические. Устройство и принцип действия пакеров гидравлико-механи-ческого действия рассмотрим на примере пакера конструкции ТатНИПИ ГМП-2 (рис. 6.3). Промывочные отверстия переводника 7 перед спуском пакера в скважину перекрывают­ся поршнем 2, фиксируемым в нужном положе­нии винтами. Вывод плашек в рабочее положе­ние осуществляется давлением жидкости, а сжа­тие резинового элемента — массой колонны бу­рильных труб. Четыре плашки 8 насажены на общем кольце 9, которое опирается на четыре кулачка 17. Каждый кулачок крепится к плунже­ру 11 двумя винтами. Плашка удерживается в транспортном положении двумя пружинами 10. Нижняя часть плунжера вставлена в цилиндр 12 и закреплена штифтами 13, которые предотвра­щают движение плунжера вверх при спуске паке­ра в скважину. Снизу в ствол пакера ввинчивает­ся обратный клапан, предотвращающий обрат­ное движение цементного раствора (смеси) пос­ле закачки его в зону поглощения под давлением. После спуска пакера в скважину до нужной глубины в бурильные трубы закачивается про­мывочная жидкость. Центральное отверстие кла-

16

15

Рис. 6.3. Гидравлический механический пакер ГМП-2: 7 — переводник; 2 — поршень; 3 — винт; 4 — головка; 5 — резиновый элемент; 6 — конус; 7 — ствол; 8 — плашка; 9 — кольцо; 10 — пружина; 77 — плунжер; 12 — цилиндр; 13 — штифт; 14— корпус клапана; 15 — переводник; 16 — шар; 77— кулачок

пана, создавая сопротивление движению жидкости, вызывает повышение давления в стволе пакера. Под действием давления цггифты 13 срезаются, плунжер с плашками движется вверх. Ко­нус отжимает плашки к стенам скважины и при посадке (подаче вниз) бурильных труб плашки окончательно заклинивают пакер, а резиновый элемент сжимается, разобщая зону поглощения от затрубного пространства. Цементный раствора (смесь) закачивают в пласт, поглощающий жидкость, а пакер извлекают на поверх­ность. При подъеме его конус освобождает плашки, которые пру­жиной возвращаются в транспортное положение.

В случае высокоинтенсивного поглощения возможно бурение без выхода бурового раствора на поверхность. Оно целесообразно в твердых породах (известняках, доломитах, песчаниках и т.п.). После вскрытия всей зоны поглощения бурение немедленно пре­кращают. Далее проводят заливки ГЦП или БСС до полной ликви­дации поглощения. При бурении без выхода промывочной жидко­сти разбуриваемый шлам поднимается с забоя и уходит в каналы поглощения вместе с промывочной жидкостью. Во избежание при­хвата бурильной колонны необходимо тщательно следить за стрел­кой индикатора массы. Экономически целесообразно применять бурение без выхода циркуляции только при использовании воды в качестве промывочной жидкости. Для ликвидации сильных погло­щений (более 200 м 3 /ч) снижают их интенсивность путем намыва в зону поглощения песка или шлама выбуренной породы или забра­сывания и продавки инертных материалов (глины, торфа, соломы и т. п.). Затем зону заливают цементным раствором. После затверде­вания цемента скважину прорабатывают и продолжают углубление.

Для ликвидации высокоинтенсивных поглощений бурового раствора, приуроченных к большим трещинам и кавернам, во ВНИИБТ были разработаны специальные перекрывающие уст­ройства. Перекрывающее устройство представляет собой эластич­ную сетчатую оболочку (капроновую, нейлоновую, капроновый эластик, металлическую специального плетения и др.). Установ­ленная в интервале поглощения сетчатая оболочка под действием закачиваемой тампонажной смеси с наполнителем расширяется и заполняет трещины и каверны. Расширение сетчатой оболочки происходит вследствие закупорки ее ячеек наполнителем, находя­щимся в тампонажной смеси. При твердении тампонажная смесь связывает оболочку с породой.

Известны и другие способы ликвидации высокоинтенсивных поглощений: спуск «летучки» (кассеты), замораживание зоны поглощения, изоляция зон поглощения с помощью взрыва и др. Но все они весьма трудоемки, не всегда дают положительный ре­зультат, поэтому применяются в буровой практике редко. Крайняя мера борьбы с поглощением промывочной жидкости — спуск про­межуточной обсадной колонны.

Источник