Способ крепления стенок скважин

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()i)1002523

Ф, (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13. 08. 80 (21 ) 3003562/22-03 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 07.03,83,Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 07. 03. 83 р ц g> з

Е 21 В 33/138

Государстаеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622. 245. 3 (088.8) К.М. Мусаев, A.Å. Ольгин, Ю.П. Н@микосо

3". (72) Авторы (54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ СТЕНОК СКВАЖИН

Изобретение относится к строите- льству нефтяных и газовых скважин при бурении неустойчивых отложений, содержащих минерализованные поровые и пластовые воды, преимущественно в слабосцементированных песчаниках.

Известен способ крепления стенок скважин путем закачки в скважину бу-рового раствора на основе жидкого стекла. Механизм действия такого раствора заключается в проникновении в поры и трещины породы геля кремневой кислоты и образования пленочных защитных покрытий. Это предотвращает набухание и снижает гидратацию глинистого материала (1 ).

Недостатком известного способа является невозможность его использования при прохождении слабосцементированных песчаников и лессовидных пород мощностью более 30 м.

Известен также способ крепления стенок скважин в процессе их бурения заключающийся в закачивании раствора в скважину, содержащего соли калия, кальция, алюминия, являющиеся обменными катионами, снижающими гидрофильность глинистых минералов, слагающих стенки скважин (2 1.

Недостатком этого способа является низкое качество крепления приствольной зоны скважины при наличии

5 в разрезе слабосцементированных песчаников и лессовидных пород.

Известен также способ крепления стенок скважин путем закачки в скважину раствора с коагулирующим реагентом, в качестве которогу используЕтся дисперсия резины (3 ).

Недостаток способа заключается в том, что наличие в водной фазе бурового раствора многовалентных катионов при взаимодействии с резиной приводят к преждевременной коагуляции раствора, что осложняет и снижает качество крепления пристволь.ной зоные

Цель изобретения — повышение качества крепления приствольной зоны скважины..

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу крепления стенок скважий путем закачки в сквапину раствора с коагулирующим реагентом, в раствор дополнительно вводят регуяятор коагулирующих ионов, содержащий ионы одноименные иону пластовой воды, с концентрацией

1002523

10

50 их на 10-ЗОВ меньшей порога коагуляции реагента.

Укаэанный интервал концентрации ввода коагулирующих ионов обуся ловлен скоростью коагуляции, завися щей от концентрации коагулирующих ионов в пластовой воде и тира реагента,. и глубиной проникновения коагуЛюма (глубиной кальматации).

При концентрации коагулирующих ионов, большей верхнего предела, существенно возрастает вероятность коагуляции раствора в самой скважине, а не в поровом пространстве пласта. При нижнем пределе концентрации скорость коагуляции замедляется настолько значительно, что качество крепления ухудшается.

Сущность способа крепления стек нок скважин заключается в следующем.

В зависимости от степени минерализации поровой или пластовой воды выбирается тип коагулирующего реагента. По данным анализа фильтрации б рового раствора определяется состав регулятора коагулирующих ионов.

В зависимости от конкретных геологических условий по предварительным данным лабораторных исследований керна породы, слагающей стенки скважины, выбирается величина концентрации коагулирующих ионов в фильтрате бурового раствора, лежащем в пределах на 10-303 меньше порога коагуляции реагента.

Буровой раствор обрабатывается

Регулятором коагулирующих ионов, имеющим обычно двухкомпоиентный состав. Одно вещество регулятора коагулируиицих ионов вызывает перевод катионов в труднорастворимый осадок, другое в зависимости от своей концентрации в буровом растворе обра зует определенное количество коагулирующих ионов в фильтрате бурового раствора, одноименных иону пластовой воды.

После обработки раствора регулятором коагулирующик ионов в него вводят коагулирующий реагент, в качестве которого используются различные водорастворимые полимеры, химически неустойчивые (коагулирующие)к солям пластовой или поровой воды.

Таким образом буровой раствор, содержащий коагулирующий реагент, выводится на.грань коагуляции и закачивается в скважину, где он частично фильтруется в поровое пространство пласта. Поэтому при смешивании фильтрата раствора с пластовой или поровой водой, содержащей добавочную концентрацию коагулирующих ионов, происходит его быстрая коагуляция, что приводит к закупорке порового пространства и цементированию коагулюмом пород, слагающих стенки скважин.

Для осуществления предлагаемого способа в исходный глинистый раствор на основе нефтеабадского порошка плотностью 1,38-1,4 r/cM добавляют

ЗЪ гидролизованного полиакрилонитрила (реагент К-4 . Пластовые воды содержат 1650 мг/л ионов кальция.

Порог коагуляции раствора с полимером К-4 лежит в пределах 600800 мг/л ионов кальция. Поэтому в раствор перед его закачкой в пласт добавляют 0,6 Ъ извести и 0,3% едкого натрия последний добавляется для образования труднорастворимой гидроокиси кальция ). Добавка 0,6% извести в раствор дает концентрацию кальция, равную 480 мг/л. После закачки обработанного бурового раствора в скважину в результате проникновения фильтрата в пласт и смешивания его с поровой и пластовой водой, содержащей ион кальция, общее нх количество повышается до 1 065 мг/л, что вызывает быструю коагуляцию полимера К-4. Образовавшийся коагулюм эа счет сил абсорбции склеивает слабосцементированные частицы песчаника, что приводит к повышению устойчивости приствольной зоны. Это позволяет пробурить неустойчивые породы мощностью 480 м в интервале 38004280 м.

Проводят исследования по определению степени размокаемости образца керна, поднятого из интервала 39043912 м скважины М 12П площади БаэарКурган, обработанного данным способом и без обработки в хлоркальциевой и хлормагниевой средах (см. таблицу) .

1002523

Характер разрушения образца породы в различных средах

I I

1

Хлорк аль циев а я вода = 1, 09 9 г/м (содержание. ионов кальция

1262 мг/л} "

Время обработки

Без обработки С обработкой

3 мин

Беэ измене-., ния

Появилась продольная трещина

Без изменения

Появилась продо . льная трещина

Образец покрылся сетью трещин

10 мин

Образец покрылся пленкой

Без изменения

Без изменен нений

25 мин

Происходит отслаивание мелких кусочков

Образец расслоился на

6 ч °

То же

45 мин

То же

Интенсивное разрушение образца

Отделение частей образца и выпадание на дно

Образец полностью разрушился

3 ч

Образец полностью разрушился

То же

И

2 сут

4 сут

6 сут

25 сут

То же

И

И

И также показывает повышение своей устойчивости в фильтрате растворов.

Однако. в этом случае результаты несколько худшие по сравнению с реагентом К-4 ° Образец,помещенный в фильтрат бурового раствора, содержащий хлоркальциевые соли, повышает свою устойчивость по сравнению с необработанным образцом на 7-9 дн.

Для маломинерализованных пластовых вод при определенных технологических условиях (температура в скважине не более 100ОC) могут быть применены гуматные реагенты. В некоторых случаях применение подобных препаратов в качестве коагулирующего реагента позволяет получить удовлетворительное качество крепления приствольной эоны. Лабораторные исследования показывают, что склеивание коагулюмом гуматных реагентов слабосцементированных пород повышает их устойчивость к разрушению на 160-250% по сравнению с необработанной породой, состоящей из слабосцементированного песчаКак видно иэ приведенных данных, необработанные образцы быстро разрушаются в фильтратах раствора, а обработанные в течение более 2-х месяцев остаются без изменения.

В обработанном образце за счет коагуляции полимера в порах образца породц резко уменьшается его проницаемость. Например, если проницаемость исходного слабосцементированного песчаника равна 29 мд., после промывки образца в среде реагента К-4 равна 15 мд., то после обработки предлагаемым способом проницаемость образца падает до 0,002 мд., т.е. образец становится практически непроницаемым.

В качестве коагулирующих реагентов для среднеминерализованных пластовых вод (степень минералиэации

400-600 -мг/л) может быть использова- 60 но низкомолекулярное соединение карбоксилметилцеллюлоза (КИЦ-250). Обработанный слабосцементированный образец по приведенной методике (порог коагуляции реагента 300-400 мг/л) 65

Хлормагниевая вода = .

1,125 г/смЗ (содержание ионов магния 170 мг/л) Без обработки С обработкой

Появилось много Образец пои и новых трещин рылся плейкой

1002523

Формула изобретения

Составитель В. Никулин

Редактор Н. Швыдкая Техред M.Êîøòóðà Корректор A. Ференц

Заказ 1485/4 Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 ника. Использование данного способа крепления скважин дает воэможность осуществить процесс. бурения в отложениях, сложенных неустойчивыми породами, предотвратить тяжелые ослржнения и аварии.

Способ крепления стенок скважин путем закачки в скважину раствора с коагулирующим реагентом, о т л и - ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества крепления приствольной эоны скважины, в раствор дополнительно вводят регулятор коагулирующих ионов, содержащий ионы, од.ноименные иону пластовой воды, с концентрацией их, на 10-30% меньшей порога коагуляции реагента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рязанов Я.A. Справочник по бу ровым растворам. М., "Недра", 1979, с. 108.

2. Мариампольский Н.А. и Гуржи о ев Н.К. Ингибирующее действие растворов на основе солей калия, кальция, алюминия и жидкого стекла. Труды

ВНИИКр, Краснодар, 1978, Р 14, с.1620.

15 3. Авторское свидетельство СССР

Р 579407, кл. Е 21 В 33/13, 1975 (прототип ).