Способ ликвидации интенсивного поглощения

 

Изобретение предназначено для ликвидации интенсивного поглощения бурового и тампонажного растворов в процессе строительства скважин. Обеспечивает уменьшение затрат времени и материалов. Сущность изобретения: спускают в скважину заливочную колонну с установленным на ее нижнем торце генератором гидроакустических волн. Приготавливают тампонирующий состав. Закачивают и продавливают тампонирующий состав в поглощающий пласт. В процессе закачки и продавки его диспергируют с воздействием гидроакустическими волнами. Выдерживают скважину на период ожидания затвердевания цемента. Согласно изобретению в качестве тампонирующего состава используют гельцементный раствор. Его закачку и продавку производят при воздействии гидроакустическими волнами с частотой их колебаний 10³…16·10³ Гц и амплитудой колебания давления до 6 МПа. Генератор гидроакустических волн устанавливают на нагнетательной линии перед цементировочной головкой и/или на нижнем торце спускаемой заливочной колонны с расположением выше него проходного пакера. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к процессам строительства скважин, и может быть использовано непосредственно для ликвидации интенсивного поглощения бурового и тампонажного растворов.

Существует способ ликвидации интенсивного поглощения путем установки моста из нетвердеющей глиноцементной пасты, которая образуется в процессе одновременной закачки цементного и глинистого растворов по колонне заливочных труб в пласт.

Недостатком способа является высокая вероятность резкого увеличения структурно-механических показателей глиноцементной пасты внутри колонны заливочных труб, значительные потери давления в процессе закачки и, как правило, невозможность использования способа при большой глубине расположения поглощающего горизонта. При увеличении длины колонны заливочных труб вероятность образования непрокачиваемой пробки в процессе закачки смеси существенно увеличивается. Кроме того, при использовании данного способа ликвидации интенсивного поглощения требуется установка закрепляющего цементного моста (Крылов В.И. Изоляция поглощающих пластов в глубоких скважинах. М.: Недра, 1980).

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ ликвидации интенсивного поглощения бурового и тампонажного растворов, включающий спуск в скважину заливочной колонны с установленным на ее нижнем торце генератором гидроакустических волн, приготовление тампонирующего состава, закачку и продавку в пласт тампонирующего состава и в процессе закачки и продавки его диспергирование с воздействием гидроакустическими волнами, выдержку скважины на период ожидания затвердевания цемента (патент РФ №2039210, опубликованный 09.07.1995 г.).

Недостатком способа является недостаточное воздействие гидроакустическими волнами на тампонирующий состав, невысокая степень его диспергирования и относительно большая подвижность состава в условиях поглощающего пласта и, как следствие, высокая вероятность некачественного изолирования пласта.

Цель изобретения - уменьшение затрат времени и материалов при ликвидации интенсивного поглощения бурового и тампонажного растворов путем формирования в призабойной зоне ствола скважины и поглощающем пласте высоковязкого структурированного твердеющего экрана, образующегося в результате диспергирования гельцементного раствора при прокачивании его через гидравлический генератор гидроакустических волн, и, как следствие, повышение качества изоляции поглощающего горизонта.

Поставленная цель достигается способом ликвидации интенсивного поглощения бурового и тампонажного растворов, включающим спуск в скважину заливочной колонны с установленным на ее нижнем торце генератором гидроакустических волн, приготовление тампонирующего состава, закачку и продавку тампонирующего состава в поглощающий пласт и в процессе закачки и продавки его диспергирование с воздействием гидроакустическими волнами, выдержку скважины на период ожидания затвердевания цемента, согласно изобретению в качестве тампонирующего состава используют гельцементный раствор, закачку и продавку которого производят при воздействии гидроакустическими волнами с частотой их колебаний 10³...16·10³ Гц и амплитудой колебания давления до 6 МПа, а генератор гидроакустических волн устанавливают на нагнетательной линии перед цементировочной головкой и/или на нижнем торце спускаемой заливочной колонны с расположением выше него проходного пакера.

Способ осуществляют следующим образом. Низ заливочной колонны оборудуют генератором гидроакустических волн, например, с тороидальной или осевой вихревой камерой (см. а.с. СССР №1538584, кл. Е 21 В 33/14, 1986, а.с. СССР №1826580, кл. Е 21 В 33/16, 33/14, 1990). Колонну спускают на глубину на 1... 2 м выше забоя скважины. На устье скважины приготавливают тампонирующий состав - гельцементный раствор с нормальными по ГОСТу параметрами: плотностью 1500...1550 кг/м³ и вязкостью, измеряемой в единицах растекаемости по конусу АзНИИ 18...21 см. При этом в приготовленном составе выдерживают следующее соотношение ингредиентов, мас.%:

глинопорошок бентонитовый 3-7

тампонажный портландцемент 40-43

ускоритель схватывания 0,5-2

пластификатор 0,1-0,5

вода техническая остальное

Производят закачку гельцементного раствора в скважину и продавку в поглощающий пласт. При прокачивании дисперсного гельцементного раствора через генератор гидроакустических волн возникает целый ряд гидроакустических эффектов, важнейшим из которых является кавитация. Под воздействием гидроакустической кавитации происходит разрушение глинистых мицелл и гидратированных частиц цемента, в результате чего возрастает удельная поверхность частиц дисперсной фазы в гельцементном растворе и, как следствие, возрастают его структурно-механические показатели, уменьшается водоотделение и усадка при твердении. При этом растекаемость гельцементного раствора по конусу АзНИИ уменьшается до 11...13 см. При этом гельцементный раствор заполняет околоскважинное пространство в поглощающем пласте и призабойную зону скважины, теряет подвижность и быстро схватывается.

В таблице приведены данные испытаний генератора гидроакустических волн с тороидальной и осевой вихревыми камерами при закачке гельцементного раствора в скважину при цементировании эксплуатационной колонны.

При воздействии колебаний с частотой 10³...16·10³ Гц и амплитудой давления до 6 МПа происходит определенным образом ориентирование гидратированных частиц цемента и глинистых мицелл и их уплотнение, что приводит к увеличению седиментационной устойчивости гельцементного раствора, повышению прочности камня, улучшению сцепления цемента с породой. Кроме того, под воздействием гидроакустических волн улучшаются условия проникновения высоковязкого гельцементного раствора в поры и трещины поглощающего пласта. При этом по окончании продавки и прекращении воздействия волн гельцементный раствор быстро теряет свою подвижность. Сроки схватывания гельцементного раствора регулируют добавками химического реагента-ускорителя. Время затвердевания гельцемента определяют по моменту схватывания отобранных при его затворении проб. Прочность образующегося при твердении камня вполне достаточна для качественной изоляции и в то же время при разбуривании моста она не способствует отклонению бурильного инструмента от ранее пробуренного направления, что нередко происходит при использовании для ликвидации катастрофического поглощения быстросхватывающейся смеси нормальной плотности (1800...1900 кг/м³) на основе портландцемента.

Для гидродинамического исследования зоны поглощения в зависимости от геолого-технических условий проводки скважины, а также для улучшения условий заполнения пор и трещин поглощающего пласта высоковязким гельцементным раствором в компоновку заливочной колонны выше генератора гидроакустических волн устанавливают проходной пакер. В этом случае заливочные трубы с генератором гидроакустических волн и герметизирующим устройством спускают в скважину, производят герметизацию затрубного пространства, поглощающий пласт исследуют на различных режимах и далее осуществляют закачку и продавку в пласт гельцементного раствора, диспергирующегося и структурирующегося под воздействием гидроакустических волн, после чего скважину оставляют на период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ). Применение проходного пакера в этом случае позволит увеличить давление продавки тампонирующего состава в подпакерной зоне без опасности гидроразрыва вышележащих пород и чрезмерного увеличения высоты цементного моста. При гидродинамическом исследовании поглощающего пласта необходимо учитывать потери давления в гидравлическом генераторе.

При небольшой глубине расположения поглощающего пласта допускается установка генератора гидроакустических волн на нагнетательной линии перед цементировочной головкой, при этом появляется возможность контролирования параметров тампонирующего состава до воздействия на него гидроакустическими волнами и после воздействия.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить затраты на ликвидацию интенсивного поглощения при хорошем качестве изоляции, он чрезвычайно прост в технологическом отношении, надежен, не требует расхода дефицитных и дорогостоящих материалов.

Формула изобретения

1. Способ ликвидации интенсивного поглощения бурового и тампонажного растворов, включающий спуск в скважину заливочной колонны с установленным на ее нижнем торце генератором гидроакустических волн, приготовление тампонирующего состава, закачку и продавку тампонирующего состава в поглощающий пласт и в процессе закачки и продавки его диспергирование с воздействием гидроакустическими волнами, выдержку скважины на период ожидания затвердевания цемента, отличающийся тем, что в качестве тампонирующего состава используют гельцементный раствор, закачку и продавку которого производят при воздействии гидроакустическими волнами с частотой их колебаний 10³…16·10³ Гц и амплитудой колебания давления до 6 МПа, а генератор гидроакустических волн устанавливают на нагнетательной линии перед цементировочной головкой и/или на нижнем торце спускаемой заливочной колонны с расположением выше него проходного пакера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гельцементный раствор используют при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Глинопорошок бентонитовый 3-7

Тампонажный портландцемент 40-43

Ускоритель схватывания 0,5-2

Пластификатор 0,1-0,5

Вода техническая Остальное