Способ изоляции зон поглощения бурового раствора

 

СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ЗОН ПОГЛОЩЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА, включающий закачку в зону поглощения цементного раствора с добавками порошкообразного магнетита и обработку цементного раствора магнитным полем, отличающийся тем, что, с целью повьшюния эффективности изоляции зон поглощения за счет увеличения области влияния магнитного поля и повьш1ения степени его однородности, цементный раствор обрабатьшают полем постоянных магнитов , которые внедряют в стенки скважины в виде пуль, причем размещение последних в стенках скважины и их размеры выбирают из условия получения магнитного поля напряженностью не менее 20000 А/м, а порошкообразный магнетит добавляют в цементный раствор в количестве не менее 30 мас.%.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) Ш) ЭСЯ) Е 21 В 33 13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3658316/22-03 (22) 03.11.83 (46) 30.10.84. Бюл. У 40 (72) Р.Ж.Вахитов (71) Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (53) 622.248.33(088.8) (56) 1. Патент CNA У 3987855, кл. 166-294.

2. Авторское свидетельство СССР

В 641074, кл. E 21 В 33/138, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

9 121741, кл. Е 21 В 33/138, 1958 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ЗОН ПОГЛОЩЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА, включающий закачку в зону поглощения цементного раствора с добавками порошкообразного магнетита и обработку цементного раствора магнитным полем, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности изоляции зон поглощения за счет увеличения области влияния магнитного поля и повышения степени его однородности, цементный раствор обрабатывают полем постоянных магнитов, которые внедряют в стенки скважины в виде пуль, причем размещение последних в стенках скважины и нх размеры выбирают из условия получения магнитного поля напряженностью не менее 20000 А/м, а порошкообразный магнетит добавляют в цементный раствор в количестве не менее 30 мас.X.

1121394

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к способам изоляции зон поглощения бурового раствора.

Изоляция зон поглощения бурового раствора большой интенсивности является сложной технологической задачей, для решения которой существует множество способов тампонирования зон поглощения. 10

Известен способ изоляции зон поглощения бурового раствора путем закачки в зону поглощения раствора, состоящего из дизельного топлива, утяжелителя и нефтесмачиваемого дис- 15 пергатора в количестве, обеспечивающем выпадение в осадок утяжелителя по истечении определенного времени после остановки циркуляции (1) .

Однако этот способ характеризует- 20 ся большим расходом дорогостоящих ,тампонирующих материалов при малой .эффективности изоляции зон поглощения большой интенсивности.

Известен также способ изоляции 25 зон поглощения бурового раствора путем предварительного намагничивания труб специальным устройством, последующего эакачивания ферромагнитной жидкости и тампонирующего ма- З0 териала f2) .

Однако известный способ характеризуется сложностью технологии изоляции длительностью проведения операций и недостаточной эффективностью при изоляции зон поглощения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изоляции зон поглощения бурового раствора, включающий закачку в зону поглощения цементного 10 раствора с добавками порошкообразного магнетита и обработку цементного раствора магнитным полем (3) .

Однако известный способ изоляции зон поглощения бурового раствора характеризуется недостаточной надежностью изоляции зон поглощения, поскольку наиболее эффективное удержание тампонирующей смеси от растекания происходит в основном в стволе сква- . 50 жины на близком расстоянии вокруг магнитного устройства, а в приствольной части скважины, где находятся каналы поглощения, магнитное поле неоднородно и влияние его слабое; 55 сложностью технологических операций и применяемых устройств; опасностью прихвата устройств при твердении тампонирующей смеси и созданием аварийных ситуаций, а также тем, что в случае, если поглощающий пласт имеет достаточно большую мощность, из-за постепенного ослабевания влияния магнитного поля с увеличением расстояния от устройства и увеличения степени его неоднородности растекание цементного раствора усиливается.

Пель изобретения — повышение эффективности изоляции зон поглощения за счет увеличения области влияния магнитного поля и повьш ение степени его однородности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изоляции зон поглощения бурового раствора, включающему закачку в зону поглощения цементного раствора с добавками порошкообразного магнетита и обработку цементного раствора магнитным полем, цементный раствор обрабатывают полем постоянных магнитов, которые внедряют в стенки скважины в виде пуль, причем размещение последних в стенках

1скважины и их размеры выбирают из условия получения магнитного поля напряженностью не менее 20000 А/м, а порошкообразный магнетит добавляют в цементный раствор в количестве не менее 30 мас.X.

Способ осуществляют следующим образом.

В скважину до поглощающего горизонта на каротажном кабеле спускают нулевой перфоратор, заряженный пулями из постоянного магнита. Произведя выстрелы из пулевого перфоратора, в массиве породы в приствольной части скважины создают требуемую напряженность магнитного поля, величина которой завйсит от магнитных свойств материала, из которого изготовлены пули, и от расстояния между пулями.

В зависимости от диаметра скважины подбором количества выстрелов на

1 пог.м. получают необходимое расстояние между пулями, т.е. на стенках скважины в приствольной ее части создают каркас или своего рода сетку из магнитных пуль.

Преимущество и новизна предлагаемой технологии заключается в том, что постоянные магниты, равномерно располагаясь в массиве породы в приствольной части скважины, создают требуемую напряженность магнитного поля непосредственно в поглощающих

1121394 каналах, и повышают степень однородности магнитного поля в порах и трещинах, что является определяющим в обеспечении эффективности и надежности эоны поглощения. 5

После создания требуемой напряженности магнитного поля на стенках скважины во всем поглощающем ичтервале в скважину на бурильных трубах опускают гидромеханический пакер и !О устанавливают над поглощающим пластом. Затем через бурильные трубы в зону поглощения закачивают и продавливают цементный раствор, первая порция которого (объемом 1-2 мз ) содержит порошкообразный магнетит °

В поглощающем пласте цементный раствор по каналам поглощения начинает растекаться вглубь пласта. Поскольку первая порция цементного 20 раствора содержит магнетчт и постоянные магниты находятся в каналах и трещинах, то в момент прохождения раствора в пространстве между двумя пулями, т.е. через постоянное магнит-25 ное поле, происходит практически мгновенное запирание.потока (застывание) цементного раствора. Это приводит к быстрой закупорке каналов поглощения и прекращению дальнейшего 30

Ф. растекания цементного раствора вглубь поглощающего пласта. Успешность изоляции зоны поглощения фиксируется повьппением давления нагнетания цементного раствора. 35

Установлено, что минимальная напряженность магнитного поля из постоянного магнита, при которой происходит практически мгновенное запирание потока (застывание) цементного раст 40 вора, содержащего магнетит, составляет 20000 А/м.

На фиг. 1 приведена развертка поверхности стенки скважины в интервале поглощения (площадь этой поверх-45 ности составляет 1,8 м ); на фиг. 2— схема осуществления способа. !

Пример. Предположим, что скважина диаметром 190,5 мм имеет глубину 1500 м. Поглощающий пласт — в 50 интервале 1497-1500 M. Предположим также, что магнитные свойства материала из постоянного магнита для изготовления пуль таковы, что для обеспечения напряженности магнитного 5 поля величиной 20000 А/м на стенках скважины расстояние между пулями ,диаметром 10 мм составляет 30 мм.

Пули на стенках скважины располагаются в шахматном порядке. Следовательно, на данной поверхности общее количество пуль составляет 2160 шт.

Это достигается производством 720 встрелов на 1 лог ° м. После производства выстрелов пулевым перфоратором в интервале поглощения в скважину на бурильных трубах 1 спускают гидромеханический пакер 2 и устанавливают над поглощающим горизонтом 3 (фиг. 2). По бурильным трубам в зону поглощения продавливают цементный раствор 4, содержащий в первой порции магнетит в количестве 30 мас.X. В поглощающем пласте цементный раствор по каналам поглощения начинает растекаться вглубь пласта. Проходя в пространстве между магнитными пулями 5, цементный раствор, содержащий магнетит, быстро застывает, закупоривая тем самым каналы поглощения, что отмечается повьппение давления нагнетания цементного раствора.

В лабораторных условиях были проведены исследования влияния величины напряженности постоянного магнитного поля на тиксотропные свойства цементного раствора; Для проведения опытов были взяты две пластины из постоянного магнита, размером 80-120 мм. в зависимости от расстояния между пластинами замерялась напряженность маг.нитного поля.

Результаты замеров напряженности магнитного поля приведены в табл. 1.

Приготовлялся цементный раствор из тампонажного цемента Стерлитамакского завода с плотностью 1820 кг/м .

Проба цементного раствора заливалась в стальную пробирку диаметром 30 мм и объемом 30 см . В пробу цементного раствора поочередно добавлялись навески тонкодисперсного порошка магнетита в количестве 5; 1О; 15; 20; 30;

40 мас.7. Проба цементного раствора с одним определенным количеством добавки магнетита помещалась между двумя пластинами постоянного магнита, и в зависимости от величины напряженности магнитного поля исследовались тиксотропные свойства цементного раствора, содержащего магнетит. Изменение напряженности магнитного поля достигалось изменением расстояния между пластинами.

При определенной концентрации магнетита в цементном растворе и соот1121394

Таблица 1

48400

47

32160

28800

84

20720

12500

120 ветствующей напряженности магнитного поля отмечалось мгновенное застывание или нетекучесть цементного раствора в магнитном поле. Нетекучее состояние цементного раствора определялось следующим образом: в перевернутом положении пробирки в магнитном поле цементный раствор из. пробирки не выливался, поверхность раздела цементного раствора с воздухоМ оставалась неизменной.В текучем состоянии проба цементного раствора в пробирке перемешиваиию не поддавалась.- После снятия пробирки as магнитного поля цементный раствор, содержащий магнетит, снова стано.вился текучим.

Результаты исследований приведены

-в табл. 2.

Результаты проведенных исследований показывают, что в исследованном диапазоне напряженности магнитного поля до 50000 А/м при концентрации магнетита в цементном растsope до 10Ж мгновенного застывания цементного раствора не происходит; при концентрациях магнетита в цементном растворе 15Х и более для определенной концентрации магнетита в цементном растворе соответствует Зб

Расстояние между пластинами, мм определенная напряженность магнитного поля, при которой происходит мгновенное застывание цементного раствора; прн напряженности магнитного т поля 12500 А/м и менее даже при высоких концентрациях магнетита в растворе (до 50X) мгновенного застывания цементного раствора не происхо дит; оптимальными (применительно к призабойной зоне скважины) условиями для мгновенного застывания цементного раствора в магнитном поле являются добавка магнетита в количестве

ЗОЖ весовых и напряженность магнитного поля, величной не менее

20000 А/м.

Предлагаемый способ изоляции зоны поглощения повышает эффективность изоляции зоны. поглощения, поскольку именно в приствольной части скважины, где находятся каналы поглощения, в поглощающем интервале создается равномерно требуемая напряжвнность магнитного поля, что предотвращает растекание тампонажной смеси вглубь пласта; уменьшает расход тампонажных материалов; сокращает время на изоляционные работы; упрощает технологические операции; исключает аварийные ситуации.

Напряженность магнитного поля, А/м

1121394

1 I

I

qj

Ю л о г

v с5 й

I

1 — — 3

Е»

Х о

1

Г

l

l ! o

1 ° о с 1

Ю

< 3

Я

Е» о о ж о

3 !

Р о

Е!3

+ + +

1 + +

I I I

I t

1 I

1 I

I 1

1

1 о

I л и

I 1

I 1

1 1 I I 1 I

1

I

1

I

I

1

Ц о

1 о о ж

Е»

Ж х ч

a$

Ф3

Е» и о х х

Ф

Р

И

ctj ж о.

3 и и ж о

kt о

Ц! о л

I а!

I cv I

I

I

I ! о а

1 о с4 1

l 1

Г 1!

1 I

1 1

I I

I ! о

°, а

1 — -1

I

1 ! о ! о

I

I

1

1

1

1

I + + +

1 + + +

1 I, 1 1

I 1 1 I

I 1 I I

I 1 1 I о о о о о о о о а о л о (Ч О » О

° — СЧ СЧ < 1 о о о о o o о o o а o o сч л I

1121394 Ф а 2 о

Составитель Е. Молчанова

Техред Т.Маточка Корректор А. Тяско

Редактор С. Лисина

Тираж 5G4

Заказ 7900/24

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4