Способ предотвращения поглощения проницаемым пластом

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти и предназначено для предотвращения поглощения проницаемым пластом скважииной жидкости (СЖ) носителя (И). Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет ускоренного формирования малопроницаемой фильтрационной корки при одновременном уменьшении ее толщины и снижении кольматирующего действия на пласт. Цель достигается одновременным добавлением вСЖ нескольких фракций Н в количестве по каждой фракции, определяемом соотноше-пнием Vi = (KI-VH):

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 4619280/03 (22) 27.09.88 (46) 23.02,92, Бюл. ¹ 7 (71) Краснбярский филиал Сибирского научно-исследовательского института геологии, геофизики и минерального сырья (72) B.À.Ïðàñîëoâ, С,Н.Протасов, С,И.Алчина и Л.И.Герасин (53) 622.245.4 (088.8) (56) Крылов В,И, Изоляция поглощающих пластов в глубоких скважинах. Недра, 1980.

Грей Дж.P., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов. М.: Недра, 1985, (54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕН,ИЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ПРОНИЦАЕМЫМ ПЛАСТОМ (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти и предназначено для предотвращения поглощения проницаемым пластом скважинной жидкости (СЖ) носителя (Н). Цель изобретения — повышение эффективности способа за счет ускоренного формирования малопроницаемой фильтрационной корки при одновременном уменьшении ее тол щин ы и снижении кольматирующего действия на пласт. Цель достигается одновременным добавлением в

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам предотвращения поглощения проницаемым пластом скважинной жидкости-суспензии.

Цель изобретения — повышение эффективности способа за счет ускорен ного формирования малопроницаемой фильтрационной корки при одновременном уменьшении ее толщины и снижении кольматирующего действия суспензии на пласт, „,. Ж„„1714082 А1

СЖ нескольких фракций Н в количестве по каждой фракции, определяемом соотношеп нием Vl = (К Чн): (, К, где i — номер

l=1 фракции в порядке убывания по размерам; и — число фракций; Чн — общее количество Н;

К1 = 0,775 для наиболее крупной по разме0,51 рам фр ц : К + 0 225 при 1 более 1.

i +0,225

Причем размеры частиц Н каждой последующей фракции равны 0,155 — 0,225 от размера предыдущей. Размер конечной фракции составляет 13,3 — 19,3 от среднего размера частиц суспензии- СЖ, Добавление в СЖ такого количества фракций Н и их размеров позволяет ускоренно сформировать малопроницаемую фильтрационную корку небольшой толщины, через которую не фильтруется в пласт СЖ. Благодаря этому резко снижается кольматирующее действие и СЖ и частиц Н на продуктивный пласт, Способ может применяться для вскрытия или изоляции проницаемых пластов в процессе строительства скважин или при их глушении в процессе эксплуатации, 2 табл.

Способ включает добавление в сква- 3 жинную жидкость нескольких фракций наполнителя.

Спбсоб отличается тем, что наполнитель добавляется в количестве по каждой фракции, определяемым соотношением

1714082

di = 0,225 di-1, 20! б1= 0,155 би.

55 где i — номер фракции в порядке убывания по размерам; и — число фракций;

VH — общее количество наполнителя;

K> = 0,775 для наиболее крупной по раз0,5 мерам Фракции K> + 0 225 при i 1, 1 причем размеры частиц наполнителя каждой последующей фракции равны 0,155—

0,225 от размера предыдущей-, при этом размер конечной фракции составляет 13,3—

19,3 от среднего размера частиц суспензии скважинной жидкости.

Добавление в скважин ную жидкость такого количества фракций наполнителя и их размеров позволяет ускоренно сформировать малопроницаемую фильтрационную корку небольшой толщины, через которую не фильтруется в проницаемый пласт скважинная жидкость, Благодаря этому резко снижается кольматирующее действие и скважинной жидкости и частиц наполнителя на продуктивный пласт, Регламентация фракций наполнителя по размеру определяется схемой плотной укладки крупных частиц в виде шаров и закупоривающей частицы, вписанной в свободное пространство. между ними.

Предупреждение фильтрации исходных суспензий через фильтрационные корки, сформированные из частиц наполнителя, удовлетворяется в том случае, если все пустоты между частицами размером первого порядка, в равной мере и между частицами размером последующих порядков, заполнены более мелкими частицами„соответствующими по размеру этим пустотам.

В методике экспериментов предусмотрен следующий ряд операций: приготовление структурированного раствора-носителя твердых частиц (НТЧ), затем ввод в раствор исследуемых фракций наполнителя в насыпном объеме 35 от исходного объема раствора, перемешивание составляющих смеси пропеллерной мешалкой в течение 15 мин (более длительное перемешивание не вызывает изменений конечного результата экспериментов), определение показателя фильтрации, толщины и времени роста фильтрационной корки в приборе ВГ-2 со сменными дисками без фильтровальной бумаги. В экспериментах с частицами наполнителя размером 0,3 — 0,6 мм используют диск с отверстиями 0,4 мм, размером более

1 мм — диск с отверстиями 1 мм.

Структурированные растворы жидкости — суспензии готовят из порошковой глины.

Типовые параметры растворов: плотность

1080 — 1100 кгlм, вязкость по СПВ 25 — 30 с, статическое напряжение сдвига 3 — 4 Па, показатель фильтрации по B M-6 8 — 10 см за 30 з мин, рН 7.

В качестве наполнителя применяют угольный шлак. Градацию частиц по размерам проводят с учетом размера ячеек сит, с помощью которых наполнитель разделяют по фракциям. Величины очень мелких частиц(зольного ряда) измеряют под микроскопом.

Если в предыдущей фракции наполнителя (диапазон размеров частиц в ней задан размером ячеек двух сит) преобладают частицы более крупные, тяготеющие к размеру ячеек верхнего сита, то пустоты между ними эффективнее закупориваются при соотношении где би — размер предыдущей по размерам фракции.

В случае преобладания мелких частиц, задержанных на нижнем сите, применимо соотношение

Первоначально определяют оптимальное соотношение частиц в смеси двухфракцион ного состава. Результат этого исследования принимают за основу в трехфракционной композиции. По данным экспериментов проводят корректировку соотношения объемов первой и второй фракции смеси, По этому же принципу заданы, а позднее огкорректированы начальные соотношения объемов фракций в четырех- и пятифракционных смесях.

Сведения по основным экспериментам, отражающим фракционные составы и соответствующие им показатели фильтрации, толщины и время формирования фильтрационных корок, приведены в табл, 1 и 2.

Как можно заключить по экспериментам 1, 2, 5, 6, 9 и 10 при недостатке частиц мелких фракций в общем объеме наполнителя, т.е. в случаях частичного перекрытия мелкими частицами каналов в скоплениях крупных частиц, отмечен прорыв жидкости в полном объеме прибора с ростом фильтрационных корок до предельных значений.

В экспериментах 4, 8 и 12 прорыва растворов через фильтрационные корки не наблюдают. B каждом из перечисленных экспериментов через корки профильтровывают 21 — 32 см раствора за 300 с, При этом з достигнуто существенное снижение толщины фильтрационной корки (до 3-12 мм), Наилучшие показатели фильтрации получают по смесям, в которых по сравне1714082 нию с прототипом уменьшен расход мелких фракций наполнителя и соответственно увеличена концентрация крупных частиц (эксперименты 3, 7 и 11). В данных соотношениях фракций по размерам частиц и объему достигаются предельно низкие значения показателя фильтрации 3 — 8 см за з

300 с и минимальные толщины фильтрационных корок 0,5 — 5,0 мм.

По данным экспериментов .установлено, что соотношение насыпных объемов частиц определяется соотношением.

Ч KiVH

Ч вЂ” Ф и к.

1=1 где К вЂ” коэффициент, зависящий от номера фракции в наполнителе, причем К = 0,775, 0,5

i +0,225

) при! > 1, Чн — общий объем наполнителя, П вЂ” количество фракций.

Размер частиц наиболее крупной фракции определяется характером решаемой задачи.

Для предотвращения отрицательного воздействия жидкости глушения на продуктивный пласт размер частиц принимается

0,3 от величины фильтрационных каналов в пласте, чем достигается формирование фильтрационной корки непосредственно на стенках скважины. Для предотвращения по. глощения бурового раствора при первичном вскрытии пласта целесообразно блокировать пласт в прискважинной зоне на небольшую глубину, не допуская глубокой кольматации. В этом случае целесообразно использовать первую фракцию размером

0,1 — 0,3 от величины фильтрационных каналов, Подбор наполнителя по размеру и количеству для изоляции зоны поглощения, проводится следующим образом.

Исходные данные: .обьем исходной скважинной жидкости с преобладающим размером (d ) частиц 1,5 мкм, содержание наполнителя в растворе 20/ по насыпному объему к объему исходного раствора, размер поглощающих каналов 8 — 12 мм.

Насыпной объем наполнителя

3,5 20 з

VH — „. — 07м

Размер наиболее крупных частиц наполнителя для изоляции Каналов с учетом известного соотношения б = 0,3 б»: d1 =

= 0,3 (8 — 1 2) = 2,4 — 3, 6 м м.

5 Ближайшие размеры ячеек стандартных сит 2 и 4 мм, поэтому размер частиц d1 может быть принят равным 2 — 4 мМ.

Размер частиц второго порядка б2 определяют из соотношения бг = (0,155 — 0,225) °

10 «б1.

В объеме первой фракции наполнителя преобладают крупные (3 — 4 мм) частицы. Поэтому для обеспечения плотной укладки частиц размером б2 среди частиц размером б1

15 принимаемым соотношение бг = 0,225 d.1.

Тогда бг = 0,45 — 0,90 мм.

Размер частиц третьего порядка бз с учетом приведенного соотношения бз = (0,155 — 0,225) d2, 20 Ввиду преобладания во второй фракции наполнителя частиц 0,6 — 0,9 мм принимаем соотношение бз = 0,225 бг или бз = 0,255 (045 — 0,90) = 0,10 = 0,20 м.

Размер частиц четвертого порядка d4 =

25 (0,155 — 0,225) бз.

По причинам, приведенным выше, d4 =

0,225 бз или d4 = 0,225 (0,10 — 0,20) = 0,022—

0,045 мм.

Размеры частиц последнего порядка на30 ходят по формуле бп = (13,3 — 19,3) dc (13,319,3) 0,0015 = 0,0200 — 0,0290 мм, что близко соответствует размеру частиц четвертого порядка.

Таким образом, наполнитель должен

35 представлять собой смесь частиц четырех фракций размеров d1 = 2 — 4 мм, бг = 0,45—

0,90 мм, бз = 0,10 — 0,20 мм, б4 =*0,022 — 0,045 мм.

Объем каждой фракции наполнителя оп40 Ki Ví ределяют по формуле:V;—

„ к, i =1

i +0,225

Для частиц первого порядка с учетом значения K1 = 0,775, находим г

5p 0,775 1/н

0775 + 0,5 + 0,5 + 0,5

2,225 3,225 4,225

= - - у2З- н = 0,609 Чн

0,778

0,5

V2 = 2 225 = 0,177 Чн, 1,273

1714082 с целью повышения эффективности способа за счет ускоренного формирования малопроницаемой фильтрационной корки при одновременном уменьшении ее толщины и

5 снижении кольматирующего действия суспензии на пласт, содержание каждой фракции наполнителя определяют по соотношению

0,5

V3 3 225 Чн =0,122Чн .

1,273

V4 VH =.0,093VH

0,5 где i — номер фракции в порядке убывания по размерам;

n — число фракций;

VH — общее количество наполнителя;

KI — коэффициент, зависящий от номера

20 фракции в наполнителе, причем К1 = 0,775 для наиболее крупной по размерам фракции, 0,5

i +0,225

25 при! >1, причем размеры частиц наполнителя каж30 дой последующей фракции составляют

0,155 — 0,225 от размера предыдущей, а размер конечной фракции — 13,3 — 19,3 от среднего размера частиц суспензии скважинной жидкости.

Табл и ца 1

Экспе- > Размер астиц наполнителя, мм, по фракциям различного

I римент порядка! Насыпной объем наполнителя смз/2 к сумме объемов фракции, по фракциям различного порядка (1-5) ) 1 2 3: 4 4

2 ) 3 I 4 (5

0,04-0,10

0,20-0,40

1-2

0,04-0,10

0,04-0,10

0,20-0,40

0,20-0,40

0,20-0,40

2 1-2

3 1-2

4 1-2

5 4-ь

6 4-6

0,04-0,10

О,IЬ-О,24

0,03-0,04

0,03-0,04

0,03-0,04

0,03-0,04

10/5

20/10

20/10

30/15

10/5 10/5

0,8-1;2

О,8-1;2

О,а- 1,2

0,8-1,2

2,G-2,5

2,G-2,5

2,0-2,5

0,16-0,24

О, 16-0,24

0,16-0,24

0,4-0,5

7 4-6

S 4-6

0,02-0,03

0,02-0,03

0,02"0,03

0,02-0,03

О,Од-0,10

0,08-0,10

0,08-0,10

0,08-0,10

У I0-12

10 10-12

1 I 10-12

12 10-12

10/Ь

10/5

U,4-О,5

0,4-0,5

0,4-0,5

1 20/10 10/5

20/10

2,0-2,5

П р и м е ч а н и е. В качестве Раствора-носителя твердых частиц применяют глинистый раствор с основным размером частиц 1,5 мкм.

Эксперименты 8 и 12 состав по прототипу

Поскольку Ví = 0,7 м, то количество наполнителя по фракциям составляет:

V .= 0,426 M; Vg = 0,124 мз; Чз = 0,085 м, V4 = 0,065 м

Предлагаемый способ может применяться для вскрытия или изоляции проницаемых пластов в скважине в процессе строительства скважин различного назначения.

Экономическая эффективность изобретения обеспечивается предупреждением случаев образования в стволе скважин пробок из наполнителя, повышением надежности изоляционных тампонов в каналах пластов, сохранением коллекторских свойств продуктивных пород.

Формула изобретения

Способ предотвращения поглощения проницаемым пластом, включающий закачивание в скважину в жидкости-носителе одновременно нескольких фракций наполнителя с наибольшей фракцией размером

0,1 — 0,3 от диаметра фильтрационных каналов в пласте, отличающийся тем, что, 150/75

140/70

130/65

120/ьО

130/65

120/60

120/60

100/50

120/60

120/60

110/55

100/55

40/20 10/5

40/20 20/10

40/20 30/15

40/20 30/20

40/20 20/10

40/20 20/10

30/15 30/15

40/20 30/15

40/20 20/10

30/15 34/ l5

30/)5 30/15

30/15 20/10

1714082

Табли ца 2

Эксперимент

Показатель

Фильтрация суспензии

Толщина корки, мм

Время фильтрации, с фильтрации смз через корку напол.нителя

Есть! I»

Нет

Есть

«I1»

Нет

«I1»

Есть

»l 1»

Нет

40

50

Составитель Л, Бестужева

Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец

Редактор Н. Гунько

1 (Заказ 668 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

2

4

6

6

11

28

32

Ь,О

6,0

2,0

3,5

8,5

8,0

3,о

6,0

21,0

20,0

5,0

12,0

18

42

28.

12

300