Способ ликвидации флюидопроявлений

 

Изобретение относится к горной промышленности , в частности к нефтедобывающей , и может быть использовано при ликвидации флюидопроявлений в буровых скважинах. Цель - повышение технологичности и упрощение способа. Для этого понижают давление в проявляющем пласте (ПП) стравливанием флюида с охватом депрессией области ПП в радиусе несущего пласта (НП). После этого возбуждают в ПП гидродинамические колебания (ГДК) с частотой собственных колебаний НП. Амплитуду ГДК давления вначале выбирают из соотношения ДР/Н р or ZL После ликвидации несущей способности НП амплитуду выбирают из соотношения р о 2.2, где АР и ft)-амплитуда и частота ГДК давления в ПП; Н и ртолщина и средняя плотность массива пород над НП; Zi и Hi - средневзвешенный размер зерен породы НП и ПП. Это позволяет повысить технологичность и упростить процесс ликвидации флюидопроявлений в буровых скважинах. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (si>s Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4759302/03. (22) 13.11,89 (46) 15.10.91. Бюл. N 38 (71) Азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Л.M.Ìàòåååíêo и Э.M.Ñóëåéìàíîâ (53) 622,245(088. B) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1506077, кл. Е 21 В 33/13, 1988. (54) СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ФЛЮИДОПРОЯВЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к горной промышленности, в частности к нефтедобывающей, и может быть использовано при ликвидации флюидопроявлений в буровых скважинах. Цель — повышение технологичности и упрощение способа. Для этого понижают давление в проявляющем пласте

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтедобывающей, и может быть использовано при ликвидации флюидопроявлений в буровых скважинах, Целью изобретения является повышение технологичности и упрощение способа.

Способ осуществляют следующим образом.

По данным геофизической разведки, параметрического, разведочного и эксплуатационного бурения скважин на данной геологической площади, результатам исследований пластов и кернового материала, строят геологический разрез площади. Выделяют проявляющий и несущий пласты с определением их геометрических характе„„ЯЦ„„1684482 А1 (ПП) стравливанием флюида с охватом депрессией области ПП в радиусе несущего пласта (НП). После этого возбуждают в ПП гидродинамические колебания (ГДК) с частотой собственных колебаний НП. Амплитуду ГДК давления вначале выбирают из соотношения ЛР/Н р ОР > Z1, После ликвидации несущей способности

НП амплитуду выбирают из соотношения

h, Р/Н р . аР < Ег, где Л Р и ш — амплитуда и частота ГДК давления в ПП; Н и p— толщина и средняя плотность массива пород над НП; Z< и Ег — средневзвешенный размер зерен породы НП и ПП, Это позволяет повысить технологичность и упростить процесс ликвидации флюидопроявлений в буровых скважинах. ристик, физико-механических и коллекторских свойств, а также параметры флюида. С использованием указанных данных определяют несущий радиус несущего пласта, уровень понижения давления в проявляющем пласте для охвата области в радиусе несущего пласта, собственную частоту колебаний несущего пласта.

Определяют также необходимую амп. литуду колебаний давления в проявляющем пласте вначале из условия, чтобы эта амплитуда была больше средневзвешенной размера зерен несущего пласта, а затем иэ условия, чтобы эта амплитуда была меньше средневзвешенного размера зерен проявляющего пласта. Оценивают также время полного уплотнения породы проявляющего

1684482 пласта с учетом ее пластичности, действующей геостатической нагрузки, начальной пористости и парового давления пластового флюида.

Понижают давление в проявляющем пласте стравливанием флюида на устье скважины, охватывая понижением давления область проявляющего пласта в радиусе несущего радиуса несущего пласта.

Понижение давления осуществляют максимально возможным, для чего стравливание флюида производят при его максимально возможном расходе, После охвата понижением давление указанной области возбуждают в проявляющем пласте гидродинамические колебания, для чего устанавливают на устье скважины или в ее полости золотниковое устройство типа гидравлического вибрэторэ или давление стравливают в колебательном режиме с помощью автоматического перекрытия выхода с частотой иэ интервала частот собственных колебаний пласта, или сбрасывают давление вимпульсном режиме,,когда возникает широкий спектр частот вынужденных колебаний, включающий и собственные частоты колебаний несущего пласта, При этом амплитуда колебаний давления должна удовлетворять соотношению

>Z, (1)

НраР т.е, амплитуда колебаний породы должна быть больше средневзвешенного размера зерен породы несущего пласта, Одновременно ведут наблюдение эа интенсивностью флюидопроявлений, т,е, за расходом флюида на устье и устьевом давлением флюида, понижение которых свидетельствует о том, что произошло страгивание несущего пласта и геостатическая нагрузка передалась на проявляющий пласт. После этого переходят на колебание с другой амплитудой давления, удовлетворяющей соотношению

ЛР

Нрав согласно которому амплитуда колебаний породы меньше средневзвешенного размера зерен породы проявляющего пласта, Продолжают процесс до полного уплотнения проявляющего пласта, о чем судят по и рекращению флюидопроявлений, Пример. После спуска в скважину и цементирования промежуточной обсадной колонны по заколонному пространству началось водопроявление, Радиус скважины

0,1 м, Имеющиеся результаты исследовэний, геолого-геофизические данные, результаты буровых работ и другие данные свидетельствуют о том, что проявляющий высоконапорный водяной пласт (неэксплуатационный объект) находится в интервале

2200 — 2300,м, толщина пласта 100 м. Пористость пласта 0,2; проницаемость 10 м

10 вязкость воды в пластовых условиях 10

Па с, пластовое давление афлюида 23

МПа; пластическая вязкость породы проявляющего пласта 10 Па с. Средневзвешенный размер зерен породы про15 являющего пласта 0.5 мм, пласт сложен глинистым песчаником. Пьезопроводность пласта 1,8 м /с.

Несущий пласт залегает над проявляющим пластом в интервале 2000 — 2125 м. Тол20 щина несущего пласта 125 м. Выше несущего пласта до дневной поверхности в геологическом разрезе присутствуют отложения пород (пласты). не обладающие несущей способностью по отношению к

25 геостатической нагрузке, Сдвиговая прочность породы несущего пласта 20 МПа, Модуль породы 60 ГПа; коэффициент Пуассона

0,3. Толщина массива пород над несущим пластом 2000 м; средняя плотность породы

30 2500 кг/м, средневзвешенный размер зерен породы несущего пласта 0,1 мм. Пласт сложен плотным мелкозернистым доломитом.

Радиус несущего пласта определяется

35 иэ условия его равновесия под действием геостатической нагрузки

F r= SPr, (3) где F — площадь боковой поверхности несущего пласта в радиусе несущего радиуса:

40 т — напряжение сдвига породы несущего пласта;

S — площадь несущего пласта в плане;

Рг — геостатическое давление.

Учитывая что

45 Р=2лй Ь, S = л R Р,= Hpg (4) из (3) получаем выражение для несущего радиуса несущего пласта

R= ——

2пг (5) йро где R — несущий радиус несущего пласта;

h — толщина несущего пласта;

Н и р — толщина массива пород над пластом и их средняя плотность;

g — ускорение силы тяжести.

55 Зависимость, связывающую перепад давления между проявляющим пластом и скважиной, дебит флюида (интенсивность флюидопроявлений), вязкость флюида, параметры пласта и радиус распространения

1684482

О,и ln—

Ri др» Яс

2лКпо (6) 10

Ф л2Ь

Я2

h) (1- v), (8) в пласте депрессионной воронки, можно получить приближенно из формулы Дюпюи где Ь P — перепад давления между пластовым давлением и давлением в скважине;

0 — расход флюида при флюидопроявлении; р — вязкость воды:

R — несущий радиус несущего пласта, до которого происходит схват проявляющего пласта депрессионной воронкой;

R< — радиус скважины;

К вЂ” проницаемость проявляющего пласта;

ho — толщина проявляющего пласта.

Время распространения понижения давления до радиуса R в проявляющем пласте определяется из фд>мулы

R= 2 кС, (7) где K — пьеэопроводность проявляющего пласта;

t — текущее время с начала момента понижения давления стравливанием флюида.

Частоту собственных колебаний несущего пласта можно получить по известной методике. Для этого несущий пласт аппроксимируется заделанной по контуру пластиной с приведенной массой, включающей массу вышележащих отложений породы. В результате получается где (- частота собственных колебаний:

Е и v — модуль Юнга и коэффициент

Пуассона породы несущего пласта;

Л= 3,19. Остальные обозначения прежние.

Частоту собственных колебаний несущего пласта можно определить опытным путем, а также с помощью гих методик, 1л= и — "Р—. (9)

Время полного уплотнения проявляющего пласта можно оценить иэ соотношения

vÃ

1О где to — время полного уплотнения проявляющего пласта; д и во — пластическая вязкость и начальная пористость породы уплотняющего пласта:

Рг — геостатическое (уплотняющее) давление.

Для расчетов по формулам (1), (2) и (5)— (9) используем исходные данные, приведенные в начале примера.

Из формулы (5) получаем

R — — 100().

2 . 10 2500 10

Подставляя в формулу (6) Я = 100 м, а также другие исходные данные, получаем, что область проявляющего пласта в радиусе

1Р0 м охватывается понижением давления при Л Р/Q - 1,15 10 . Отсюда получается, что это соотношение выполняется, например, при следующем расходе флюида: 0 =

=10 м /с и ЛР =0,115 МПаили при0=

-10 и с и ЛР-1;15МГ1л,илилри0=

= 5 10 м /с и b Р = 0,575 МПа и т.д, Таким образом, устанавливают одно иэ сочетаний указанного расхода флюида и перепада давления между пластом и скважи25.ной. Продолжительность времени охвата понижением давления проявляющего пласта в области, ограниченной радиусом R, определяем иэ формулы (7), подставив в нее к= 1,8 м /с, R = 100 м. В результате, получа2 ем t = 22,5 мин. Также подставляя исходные данные вформулу (8),,находим частоту собственных колебаний несущего пласта ==

-1

=-40 с, которую принимают в качестве частоты гидродинамических колебаний, воз35 буждаемых в проявляющем пласте.

По формуле (9) определяем, что максимальная продолжительность уплотнения проявляющего пласта составляет 5600 с или

1,4 ч, а с учетом интенсифицирования этого

40 процесса колебаниями, уплотнение может произойти вдвое быстрее, т.е, за 0,7 ч или быстрее, Теперь, с учетом того, что (= в = 40 с, из соотношений (1) и (2) определяем необходимую

45 амплитуду возбуждаемых колебаний давления в проявляющем пласте, в результате чего находим Л Р» 0,8 МПа, например, Л P> = 1 Mila, Л f = 4 МПа, например, Ь Р2 = 0,2 МПа.

Таким образом, в данном примере спо50 соб осуществляют в следующей последовательности; понижают давление в проявляющем пласте стравливанием флюида, охватывая понижением давления область пласта в радиусе 100 м, соответствующие значения перепада давления между пластом и скважиной и расхода флюида выбирают в одном из следующих сочетаний:Л P = 0,115

МПР, Q =10 м /c; ЛP = 1.15 МПа, 0 = 10 м /с; ЛР = 0,575 МПа, Q 5 . 10 м /с: через

1684482

>2

НроР а после ликвидации несущей способности несущего пласта амплитуду выбирают из соотношения

<2

НраР

20 где Я и а — амплитуда и частота гидродинамических колебаний давления в проявляющем пласте, нПа и с;

Н вЂ” толщина массива пород над несущим пластом, м;

p — средняя плотность массива пород над несущим пластом, кг/м; з.

Z1 и Zz — средневзвешенный размер зерен породы несущего и проявляющего пластов, м, Составитель Е.Молчанова

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С. Ш ев кун

Редактор С.Лисина

Заказ 3493 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. ужгород, ул,l ai эрина, 101

22,5 мин, т.е, в момент достижения охвата понижением давления области радиуса 100 м, возбуждают в проявляющем пласте гидродинамические колебания, например, импульсным перекрытием потока флюида, или с помощью гидравлического вибратора типа

ГВЗ, установленного в потоке флюида, при этом устанавливают частоту колебаний 40 с, а амплитуду давления 1 МПа, по наблюдению за расходом флюида и избыточным давлением на устье скважины судят об интенсивности флюидопроявлений, и в момент существенного понижения атой интенсивности делают вывод о том, что произошло стрэгивание несущего пласта и геостатическая нагрузка передалась на проявляющий пласт, после этого переходят на амплитуду колебаний 2 МПА и продолжают процесс до полного прекращения флюидопроявлений, Формула изобретения

Способ ликвидации флюидопроявлений в буровой скважине, включающий выделение в геологическом разрезе над проявляющим пластом несущего пласта, определение его толщины и прочности с последующей ликвидацией несущей способности несущего ствола и уплотнением проявляющего пласта вокруг скважины с контролированием процесса по изменению интенсивности флюидопроявлений, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения технологичности и упрощения способа, после определения толщины и прочности несущего пласта посредством скважины понижают давление в проявляющем пласте с охватом депрессий его области в радиусе

5 несущего радиуса несущего пласта вокруг скважины, после чего возбуждают в проявляющем пласте гидродинамические колебания с частотой собственных колебаний несущего пласта, причем амплитуду гидро10 динамических колебаний давления вначале выбирают из соотношения