книги / Осложнения и аварии при строительстве нефтяных и газовых скважин

Таблица 19 Свойства смеси, приготовленной с использованием

альметьевского глинопрошка

Для временной изоляции зон поглощений в трещиноватых и кавернозных породах разработана смесь на основе латекса марки СКС-50 ГКП и глинистого раствора. В табл. 19 приведены свойства смеси, приготовленной с использованием альметьевского глинопорошка.

2.1.21. Тампонажные пасты

Тампонажные пасты изготавливают на глинистой основе или на основе неорганических вяжущих веществ. Пасты на глинистой основе представляют собой высоковязкие тампоны, которые применяют для проведения тампонажных работ по снижению интенсивности поглощения с последующим закачиванием БСС или как самостоятельные изолирующие смеси при низкой интенсивности поглощения. Пасты на основе неорганических вяжущих веществ являются твердеющими и со временем превращаются в тампонажный камень достаточной прочности. Ниже описаны пасты, наиболее широко используемые при изоляционных работах.

Вязкая тампонажная паста (ВТП) обладает повышенной пластической прочностью и изготавливается с помощью цементировочного агрегата по рецептурам, приведенным в табл. 20.

111

Таблица 20 Рекомендуемые рецепты вязкой тампонажной пасты

*Иджеванский бентонит.

**Альметьевский глинопорошок.

Паста применяется для изоляции мелких поглощающих каналов, оценки поглощающей способности скважины и выбора последующего направления ведения изоляционных работ, а также для определения возможности перехода па промывку скважин глинистым раствором.

Гипаноглинистая паста (ГГП) получается смешением глинистого раствора, приготовленного на 15–20%-ном растворе хлорида кальция, с раствором гипана 8–10%-ной концентрации. В раствор добавляют наполнитель из расчета 20–30 кг на 1 м3 раствора.

Полиакриламидглинистая паста (ПГП) образуется смеше-

нием 1%-ного раствора полиакриламида с минерализованным глинистым раствором в соотношении 1:3. Вязкость глинистого раствора должна быть не более 45 с по ПВ-5. Компоненты смеси с помощью двух ЦА подают в тройник, а затем по колонне бурильных труб нагнетают в зону поглощения.

Соляроцементная паста (ПТЦ) получается смешением в тройнике-смесителе цементного раствора на водной основе плотностью 1,8 г/см3 с соляроцементным раствором плотностью 1,20– 1,45 г/см3. При смешении указанных растворов в соотношении 0,6:1,3 получают пасты с пластической прочностью 1,8–2,0 кПа, а в соотношении 0,5:0,9 пластическая прочность достигает 5 кПа. Сроки схватывания смеси регулируют добавками хлорида кальция. Соотношение объемов исходных растворов контролируют по их одновременному расходу.

112

2.1.22.Способы доставки изоляционных смесей

взону поглощения

Доставка изоляционных смесей в зону поглощения может производиться:

•по стволу скважины;

•колонне бурильных труб, открытый конец которых находится выше кровли поглощающего горизонта;

•колонне бурильных труб с перфорированным хвостовиком из разбуриваемого материала (алюминий, пластик), который размещается непосредственно в поглощающем горизонте;

•колонне бурильных труб с пакером;

•колонне бурильных труб с герметизацией кольцевого пространства с помощью противовыбросового оборудования;

•путем раздельной доставки специальных компонентов БСС до поглощающего горизонта в специальных контейнерах.

Для сохранения свойств тампонажных растворов и паст разработаны методы изоляции его со смешением компонентов смеси непосредственно в зоне поглощающего горизонта. Также широко применяются так называемые оболочные устройства, позволяющие закачивать и удерживатьтампонажнуюсмесьвинтервалепоглощающегогоризонта.

Закачивание тампонажной смеси по стволу скважины. Этот метод доставки тампонажной смеси в зону поглощения рекомендуется применять в тех случаях, когда интенсивность поглощения не менее 30 м3/ч, зона поглощения расположена на глубине не более 2000 м, необсаженный ствол скважины сложен устойчивыми породами, в зоне поглощения отсутствует шламовый стакан.

Тампонажную смесь подают в скважину через бурильную трубу или по стволу превентора. Для предотвращения разбавления тампонажной смеси промывочной жидкостью перед смесью и после нее закачивают буферную пачку. Буферная пачка – это вязкоупругий разделитель, высоковязкий глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка и полиакриламида. Объем буферной пачки принимается равным объему 50–100 м ствола скважины.

113

Указанный метод в настоящее время практически не применяется, так как имеет следующие существенные недостатки:

•даже при наличии буферной пачки происходит существенное ухудшение свойств тампонажной смеси за счет длительного контакта со стенками скважины и буровым раствором;

•при отсутствии противовыбросового оборудования на устье нет возможности продавить смесь по стволу скважины, ускоряя ее движение к зоне поглощения. В этом случае движение тампонажной смеси происходит за счет разности гидростатического давления, создаваемого способом жидкости в скважине, и пластового давления. При этом сложно с определенной точностью просчитать время по установке моста.

Установка изоляционного моста по колонне бурильных труб. Расчет моста. Исходные данные для расчета моста

(рис.12).

Рис. 12. Установка изоляционного моста

hст – статическийуровеньжидкостивскважине, м;

Hок – глубина установки открытого конца бурильных труб, м; hц – высота цементного раствора, оставшегося в трубах, м;

114

hпг – мощность поглощающего горизонта, м;

Hпг – глубина залегания поглощающего горизонта, м;

l0 – расстояние проникновения цементного раствора в пласт от оси ствола скважины (расстояние доставки), м.

Расстояние

l0 D2скв (0,5...1,0),

где Dф – фактический диаметр ствола скважины по данным профиметрии, м

dвн – внутренний диаметр бурильных труб, м

Kпэ – коэффициент эффективной пористости пласта, %.

1. Объем тампонажной смеси для установки моста сложится из трех объемов:

• объема тампонажной смеси в интервале открытого ствола:

Vтс D4ф2 hпг;

• тампонажной смеси, проникшей в поглощающий горизонт:

V * Kпэ hпг(l02 r02 );

• тампонажной смеси в бурильных трубах:

Vтс d4вн2 hц.

2. Глубина установки открытого конца бурильных труб

Hок Нпг ц hпг , пр

где ц – плотность тампонажной смеси, кг/м3;бр – плотность бурового раствора, кг/м3.

3. Объем продавочной жидкости выбирают из условия уравновешивания гидростатического давления в трубах и затрубном пространстве:

Vпр = Hпр · Fтр,

гдеНпр – высотастолбапродавочнойжидкостивбурильныхтрубах, м;

115

Hпр = ρρкп , пж

где ρкп – давление кольцевого пространства; ρкп – плотность продавочной жидкости.

При давлении тампонажной смеси по бурильной колонне происходят ее потери, которые составляют 0,7 м3 на 1000 м длины бурильных труб.

Способ доставки тампонажной смеси по колонне бурильных труб имеет следующие недостатки:

•при установке открытого конца бурильных труб выше кровли поглощающего горизонта тампонажная смесь, плотность которой, как правило, выше плотности бурового раствора, перемешивается с ним, что значительно снижает качество изоляционных работ;

•потери качества тампонажной смеси происходят также при движении по колонне бурильных труб;

•при неточном определении коэффициента эффективной по-

ристости Kэп в поглощающий горизонт не попадает расчетное количество тампонажной смеси. Она может заполнить кольцевое пространство скважины между кровлей поглощающего горизонта и открытым концом бурильной колонны и подняться в кольцевое пространство, что иногда приводит к прихвату колонны.

Доставка тампонажной смеси по бурильной колонне с хво-

стовиком. Низ бурильной колонны оборудуется перфорированным хвостовиком из разбуриваемого материала (алюминий, пластик). Хвостовик соединяется с бурильной колонной левым переводником.

Внижней части хвостовика устанавливается седло под шар. Длина хвостовика определяется мощностью зоны поглощения плюс 5–10 м с учетом перекрытия ниже подошвы зоны поглощения.

Объем продавочной жидкости, определенный из условия уравновешивания давления в трубах и затрубном пространстве, рассчитывают по формулам

116

Vпр = [Hпр – (hхв – hц)]Fтр + (hхв – hц)·Fхв;

H (Нтр hст Нц ) пр (Нц hц ) ц , пр пр

где hхв – длина хвостовика, м;

Fхв – площадь проходного отверстия хвостовика, м2.

Закачивание тампонажной смеси по колонне бурильных труб с пакером. Учитывая, что доставка тампонажной смеси в зону поглощения по открытому стволу скважины и по колонне бурильных труб имеет ряд недостатков, применяется более эффективный метод доставки смеси в зону поглощения через бурильные трубы с пакером. Этот метод в настоящее время широко применяется для изоляции зон поглощения [8].

Пакеры предназначены для герметизации и разобщения затрубного пространства при изоляции зон интенсивного поглощения и флюидопроявления в бурящихся скважинах.

При этом достигаются следующие цели:

•предотвращается разбавление тампонажной смеси;

•возможно безаварийное применение быстросхватывающихся смесей (БСС) с необходимыми сроками схватывания;

•задавливание тампонажных смесей в каналы поглощающего горизонта;

•исследование каждого поглощающего горизонта, если вскрыто несколько таких горизонтов;

•определение местоположения поглощающего горизонта методом последовательных опрессовок ствола скважины;

•при вскрытии нескольких поглощающих горизонтов имеется возможность последовательно закачивать тампонажную смесь в каждый пласт отдельно.

Основные правила и требования при использовании пакерующих устройств:

•спуск пакера необходимо производить плавно, наблюдая за показаниями индикатора веса. При посадках приподнять инструмент

117

на 5–8 м и медленно продолжить спуск. Если после 3–4 остановок пакер не проходит вниз, его следует поднять и выяснить причину остановок;

•пакеры рекомендуется устанавливать по данным кавернометрии на 20–50 м выше кровли поглощающего горизонта в плотных, устойчивых, некавернозных породах;

•в интервале установки пакера не должно быть интенсивных изменений кривизны ствола скважины;

•осевая нагрузка на пакере не должна превышать паспортную величину;

•для надежного контроля процесса изоляционных работ с помощью пакера свободную часть бурильной колонны подвешивают на крюке. В течение процесса закачки необходимо вести контроль над весом на крюке;

•фиксируется момент выхода циркуляции на устье, а в дальнейшем – характер циркуляции.

Расчет объема продавочной жидкости при закачке тампонажных растворов быстросхватывающихся смесей (БСС) в зо-

ну поглощения. При применении пакеров для закачки БСС, время загустевания которой равно времени закачки, объем продавочной жидкости выбирается из условия выдавливания БСС из труб и задавливания части ее в пласт:

Vпр = (Hуп – hст) Fтр + hF,

где Hуп – глубина установки пакера, м;

hст – статический уровень жидкости в скважине, м; Fтр – площадь сечения бурильных труб, м2;

h – расстояние между пакером и тампонирующей смесью (рекомендуется 20–30 м);

F – площадь сечения скважины, м2.

Если тампонирующая смесь имеет большие сроки схватывания, чем время продавки ее из бурильных труб, то перед задавкой в зону поглощения смесь выдерживают в стволе скважины некоторое расчетное время. При этом порядок операций производится в такой

118

последовательности: тампонажную смесь закачивают в бурильные трубы и продавливают в ствол скважины, при этом гидростатическое давление столба продавочной жидкости и давление тампонирующей смеси должны уравновешивать пластовое давление в момент приближения смеси к кровле поглощающего горизонта. Для удержания смеси в таком положении первая порция продавочной жидкости должна заполнить бурильные трубы на высоту

h Hпг hст h hц ц ,

пр

где Hпг, hст – соответственно глубина зоны поглощения и статический уровень жидкости в скважине, м;

hц – высота цементного раствора, оставшегося в трубах, м; ρпр, ρц – соответственно плотность продавочной жидкости и

плотность тампонирующей смеси, г/см3.

Объем первой порции продавочной жидкости определяют из уровня

Vпр hFтр hF.

Для задавки требуемого объема тампонирующей смеси в пласт необходимо заполнить бурильные трубы, после чего прокачать объем продавочной жидкости, равный объему задавливаемой части смеси [8].

Способ раздельной доставки специальных компонентов БСС до поглощающего горизонта в специальных контейнерах (рис. 13).

Сущность способа заключается в транспортировке наполнителей, отвердителей или ускорителей сроков схватывания в сосудах (полиэтиленовых, резиновых, хлорвиниловых и т.д.) совместно с тампонажной смесью через спущенные в скважину бурильные трубы. При выходе из бурильных труб оболочка сосудов разрушается с помощью ножей, и в тампонажную смесь вводятся дополнительные компоненты, причем сосуды, разрезанные ножами, сами являются наполнителями и увеличивают эффективность изоляции.

119

Изоляция зон поглощения тампонажными смесями с использованием специальных оболочек или обсадных колонн. Для ликвидации так называемых катастрофических поглощений бурового раствора, приуроченных к большим трещинам и кавернам, разработаны различные перекрывающие устройства.

Сущность этого способа изоляции зоны поглощения заключается в установке в интервале поглощения специальных проницаемых или непроницаемых оболочек. Брезентовая оболочка имеет длину 4–8 м, а диаметр ее подбирают в зависимости от размеров каверн. Оболочку помещают в корпус турбобура, закрытый снизу деревянной пробкой, и заполняют цементным раствором.

Корпус турбобура спускают на бурильных трубах до интервала поглощения, после чего из него путем нагнетания в трубы промы-

вочной жидкости выдавливают пробку и брезентовую оболочку

(рис. 14, а).

Нейлоновая оболочка (рис. 14, б) применяется за рубежом, диаметр ее 46–61 см. Нейлоновая оболочка прикреплена к перфорированной трубе из пластмассы при помощи ободов из нержавеющей стали. На каждом конце перфорированной трубы находятся центраторы из жесткой резины или цемента. По всей длине оболочки через каждые 0,3 м к ней прикреплены резиновые манжеты, предохраняющие ее от разрушения. Приспособление с помощью левой резь-

120