Способ ликвидации поглощения промывочной жидкости

 

1. СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ПОГЛОЩЕНИЯ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ, включающий доставку в зону поглощения изолирующего материала, разогрев его и продавливание в зону поглощения, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности изоляции поглощакячих пластов путем повышения механической прочности и адгезии отвержденного состава, в качесве изолирующего материала используют сплав Вуда, который смепшвают с металлическим магнием и через смесь прокачивают 15 - 20%-ную соляиую кислоту. 2.Способ по П.1, о тлИч ающ и и с я тем, что сплав Вуда смеши вают с магнием в соотношении от 5:1 до 10:1. 3.Способ по П.1, о т л и ч а ю, щ и и с я тем, что соотношение 15 -20%-ной соляной кислоты к магнию равно от 2:1 до 5:1.

COOS СОВЕТСНИХ

tgU

РЕСПУБЛИН

1Ю (11) :4 (51 Е 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHQMV СВИДБТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ QCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3619410/22-03 (22) 29.04.83 (46) 07.01.85е Бюл.Р 1 (72) А.У.Шарипов, P Г.Валямов, Г.П,Бочкарев, M.Ï.Øàïèðo и Г.А.Небит (71) Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промжиленности (53) 622.245.42(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 697690, кл. Е 21 В 33/138, 1977.

2. Патент США В 2341573, кл. 166-25, 1944, (54) (57) 1. СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ПОГЛОЩЕНИЯ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ, включающий доставку в зону поглощения изолирующего материала, разогрев его u продавлнвание в зону поглощения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности изоляции поглощающих пластов путей повышения механической прочности и адгезии отвержденного состава, в качесве изолирующего материала используют сплав Вуда, который смешивают с ме- таллическим магнием и через смесь прокачивают 15 — 20X-нув соляную кислоту.

2. Способ по п. 1, о т л н ч а ю— шийся тем, что сплав Вуда смеши вают с магнием в соотношении от

5:1 до 10:1.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что соотношение

15 -20X-ной соляной кислоты к магнию равно от 2:1 до 5:1.

1133380

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, s частности к способам борьбы .с поглощениями буровых растворов.

В настоящее время получили распространение способы ликвидации поглощений с помощью тепловых методов, Известен способ согласно которому в изолируемые зоны подается порошкоабразный или гранулированный термопластичный материал, который расплавляют путем разбуривания насухо или прогреванием. Расплавленный материал заполняет поры и трещины изолируемого пласта н после остывания тампонирует его (1).

Недостатками способа являются сравнительно низкая прочность пластмассового тампонируищего материала, возможность аварий, связанных с прихватом бурильного инструмента при бу рении насухо, а также низкая степень адгеэии пластмассового материала к поверхности породы .и обсадных труб.

Наиболее близким к изобретению 25 является способ изоляции поглощающих пластов расплавленной серой, согласно которому в скважину до зоны поглощения спускают две колонны труб, концентрично расположенных одна в другой. Затем производят прогрев колонн и забоя скважины путем подачи в межколонное пространство пара или нагретой жидкости. После этого расплавленную на поверхности серу закачнвают центробежным насосом по внутренней колонне на забой скважины.

Продавку ее в поглощающий пласт производят подогретым маслом. Сера, проникнув в пласт, охлаждается до температуры ниже ее плавления и зас40 тывает, тем calm закупоривая поры и трещины поглощающего пласта j2j.

Недостатками известного способа являются сравнительно низкая степень изоляции поглощающих пластов из-за низкой прочности и большой усадки застывших обрацов-серы,. необходимость при осуществлении способа предварительного прогрева колонн, оборудования, низкая прочность.и хрупкость отверждаемого материала, что может привести при механическом воздействии к его разрушению и возникновению поглощения, и также низкая степень адгезии изоляционного матерна- SS ла к поверхности породы и обсадных труб, что снижает качество изоляции поглощающих пластов.

Цель изобретения — повышение эффективности изоляции поглощающих пластов путем повышения механической прочности и адгезии отвержденного состава.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу ликвидации поглощения промывочной жидкости, включающему в зону поглощения изолирующего материала, разогрев его и продавливание в зону поглощения, в качестве изолирующего материала используют сплав Вуда, который смешивают с металлическим магнием и через смесь прокачивают 15 — 207-ную соляную кислоту.

При этом сплав Вуда смешивают с магнием в соотношении от 5:1 до 10:1.

Причем соотношение 15 — 20X-ной соляной кислоты к магнию равно от

2йl до 5:1.

Сплав Вуда, состоящий из 4 вес.ч,висмута, 2 вес.ч. свинца, 1 вес.ч. олова и 1 вес.ч. кадмия, имеет температуру плавления 65 (;.

На фиг.1 изображена схема лабораторной установки, на фиг.2 — трубчатый контейнер в скважине.

В лабораторных условиях проведены исследования по оценке качества изоляции поглощения в высокопроницаемом пласте по предлагаемому и известному способам. Исследования проведены на установке, схема которой представлена на фиг.l. Основным ее узлом является цилиндрическая камера-кернодержатель-1, в которой предварительно прессуют искусственный керн 2, который моделирует поглощающий пласт.

В крышке 3 и днище 4 камеры имеются штуцера 5 и 6, причем штуцер 6 выступает внутри корпуса на половину его длины. По периметру корпуса ка меры на середине его высоты также имеется два штуцера 7 и 8.

Последовательность проведения ольг тов такова: в камере 1 прессуют керн

2 (его высота соизмерима с высотой штуцера Ь), заворачивают крышку 3 и через отверстие для штуцера 5 засыпают порцию смеси гранулированных сплава Вуда и металлического магния, взятых в соотношении 5:1 — 10:l. 3атем заворачивают штуцер 5 и через него в камеру подают порцию 207-ной соляной кислоты в соотношении с магнием 2:1 — 5:1, Сплав Вуда по истечении 30-40 мин после начала реакции магния с кисло0 4 мя расплав проникает на определенную глубину в керн и камера остывает до температуры ркружаощей среды.

Затем давление снимают и через штуцер в днище камеры начинают закачку воды, медленно поднимая давление до величины, при которой оно резко падает и вода появляется иэ боковых штуцеров. Это значение давления яв ляется "давлением гидропрорыва". Пос"

3 113338 той расплавляется и его задавливают в керн маслом, подаваемым через штуцер 5 от пресса под давлением 20 кг/см.

По истечении 1 ч выдержки давление снимают и закачивают воду через шту- 5 цер 6. Величина давления, при котором вода появляется из боковых штуцеров 7 и 8, является "давлением гидропрорыва и характеризует адгезионную прочность сцепления сплава

Вуда с керном. После разработки ус- . тройства и выпрессовки керна визуаль" но определяют глубину проникновения расплава в керн, а с помощью пресса — прочность на сжатие образцов керна, насыщенных расплавом.

В аналогичной. последовательности проворчт опыты согласно известному способу.

После прессования керна в камере 20

1 заворачивают крышку 3 и засыпают порцию дробленной кусковой серы.

Заворачивают. штуцер 5 и производят прогрев камеры до температуры выше плавления серы, затем производят продавливание расплавленной серы маслом

2 в керн под давлением 20 кг/см . По истечении ч давление снимают и через штуцер 6 эакачивают воду до появления ее из штуцеров 7 и 8. Пос30 ле разборки устройства определяют глубину проникновения расплавленной серы в керн и прочность на сжатие образцов керна, насыщенных расплав-, ленной серой.

Примеры осуществления способа М5 в лабораторных условиях.

Пример 1. В камере-кернодержателе прессуют искусственный керн, моделирующий поглощающий пласт и за- 40 нимающий половину высоты камеры. В дру-; гую половину через отверстие ;в крышке камеры поверх керна помещают смесь гранулированного сплава Вуда в количестве 200 г и 40 r металлического 45 магния (т.е.,в соотношении S:13.

Затем через штуцер в камеру подают

80 r соляной кислоты 20Х-ной концентрации (т.е. в соотношении кислоты с металлическим магнием 2 :1). В ре- 50 зультате экзотермической реакции кислоты с магнием выделяется тепло, под действием которого сплав Вуда расплавляется, и через 30 мин после начала реакции в камере через штуцер 55 в крышке создают давление от пресса, равное 20 кг/см . Давление держат постоянным в течение 1 ч. За это вреле разборки камеры, выпрессовки керна и его распиловки определяют глубину пропитки керна расплавом и прочность на сжатие образцов керна, пропитанных расплавом.

Пример 2. По изложенной методике в камере прессуют искуственный керн и помещают сверху смесь гранулированного сплава Вуда в количестве

280 г и 40 г металлического магния (т,е. в соотношении 7:l). Через июуцер в камеру подают 140 г соляной кислоты 20Х-ной концентрации (т ° е. в соотношении кислоты с магнием

3,5:!), В результате экзотермической реакции кислоты с магнием выделяется тепло1 под действием которого сплав

Буда расплавляется, и через 35 мин после начала реакции в камере cosдают давление от пресса, равное.

20 кг/см . Давление выдерживается

1 ч, после чего через штуцер в днище камеры начинают закачку воды, медленно поднимая давление до вели-. чины "гидропрорыва". После разборки камеры, выпрессовки керна определяют глубину пропитки керна расплавом и прочность на сжатие образцов керна, пропитанных составом.

Пример 3. По изложенной методике в камере прессуют искусственный керн и помещают сверху смесь гранулированного сплава Вуда в количестве

400 г и 40 r металлического магния (т.е. в соотношении 10:1) . Через штуцер в камеру подают 200 r соляной кислоты 20Х-ной концентрации (т;е. в соотношении кислоты с магнйем 5:1) .

В результате зкзотермической реакции кислоты с магнием выделяется теп" ло, под действием которого сплав

Вуда расплавляется, и через 49 мин после начала реакции в камере создают давление от пресса, равное

20 кг/см . Давление выдерживается 1 ч, 2 после чего через штуцер в днище камеры начинают закачку воды, медленно поднимая давление до величины -"гид5 11ЗЗЗ ,ропрорыва".. После разборки камеры, выпрессовки керна определяют глубину пропитки керна расплавом и прочность на сжатие .образцов керна, пропитанных составом. Результаты определений приведены в табл.l.

Как следует из табл, l, обработка кернов по предлагаемому способу обеспечивает высокое качество кольмата- !б ции и высокое адгезионное сцепление с поверхностью металла, "что выражается большой величиной "давления гид-ропрорыва". По сравнению с известным способом эти значения в 2,5-5 раз . выше. Кроме того, предлагаемыи способ обеспечивает высокую прочность пролитанных расплавом обрацов керна при сравнительно одинаковой глубине проникновения расплава в керн по сравнению с известным.

Как следует из табл. 1, при концентрации соляной кислоты, меньшей 15Х, получаемая в результате реакции кис- лоты с магнием температура недостаточна для быстрого и полного расплавления сплава Вуда (опыты 1-3). В силу этого снижаются глубина проникновения расплава в керн, давление гидропрорыва" и,прочность образцов.

При концентрации соляной кислоты более 20Х (опыты 10-12) параметры изоляции улучшаются незначительно по сравнению с оптимальными значениями концентраций (15-20%), но при этом ухудшается безопасность буровой 5 бригады, создаются условия для интенсивной коррозии стального оборудования н т.д.

Оптимальные пределы концентрации

40 солянои кислоты, обеспечивающие достижение наилучших результатов, составляют 15-20% (опыты 4-9) .

В табл.2 приведены опытные данные времени отверждения (застывания) сплава Вуда в зависимости от темпе45

1 ратуры окружающей среды при различных соотношениях сплава Вуда. магния и соляной кислоты : магния. Соляная кислота взята 20Х-ной концентрации. Температура плавления сплава Вуда равно 65 С, ниже указанной температуры он будет в твердом состоянии.

Способ осуществляют следующим образом., 55

На бурильных трубах в кровлю поглощающего пласта опускают трубчатый контейнер (фиг. 2) . Он представляет

80 собой обсадную трубу 9 (или несколь- ко обсадных труб), оборудованную в нижней части диафрагмой !0 и конусной втулкой 11, которая крепится. к обсадной трубе срезаемыми (под. нагрузкой 5 т) шпильками 12, До спуска контейнера его заполняют гранулированной смесью 13 сплава Вуда и ме-, таллического магния в соотношении

5:! — 10:.1. После спуска контейнера в него через насосно-компрессорные тубы 14 (или непосредственно в бурильные трубы) эакачивают порцию соляной кислоты 20%-ной концентрации в соотношении с загруженным металлическим магнием 2:1 — 5:1. В процессе экзотермической реакции магния с соляной кислотой выделяется тепло, под действем которого сплав Вуда расплавляется. Через 30-40 мин после закачки соляной кислоты инструмент упирают о забой, шпильки 12 под нагрузкой инстумента срезаются и конусная втулка !l, перемещаясь вверх, разрушает диафрагму 1 О. Жидкий (расплавленный) сплав Вуда под действием силы тяжести вытекает из контейнера через разрушенную диафрагму н поступает в зону поглощения, Проникнув в поры и трещины поглсщающего пласта, сплав Вуда застывает и создает непро-. ницаемую метаплизированную кольматациониую зону в поглощающем пласте.

Ниже приводится пример осуществления способа в промысловых условиях.

Испытания способа проводят в Скважине В 1578 Волковской площади Уфимского УБР. При бурении указанной скважины на глубине 721 м (мячковский горизонт) происходит полный уход. промывочной жидкости. Интенсивность поглощения составляет 35 м /ч. Бурение производится долотами .диаметром 215 мм (тип долот ТКЗЦВ, СЗГВ и др.) . Ликвидация поглощения производится согласно предлагаемому способу в следующей последовательности;

На бурильных трубах с помощью переводника крепят трубчатый контейнер, изготовленный иэ обсадной трубы диаметром 168 мм. В нижней части контейнер имеет диафрагму и конусную втулку, которая крецится к обсад-. ной трубе срезанными шпильками. Предварительно до спуска в контейнер загружают смесь гранулированного сплава Вуда 100 кг и металлического магния 50 гк (соотношение 2:1). Контейl l 33380 нер спускают с таким расчетом, чтобы

его нижний конец был на глубине 715 м.

Затем в бурильные трубы спускают колонну насосно-компрессорных труб длиной 710 м. В насосно-компрессор- 5 ные трубы .заливают порцию соляной кислоты 207.-ной концентрации в коли" честве 200 л (соотношение кислоты к магнию 4:1), Через 40 мин инструмент упирают о забой, предварительно подняв насосно-компрессорные трубы. Прн упоре о забой шпильки срезаются,i конусная втулка перемещаясь вверх, разрушает диафрагму н расплавленный сплав Вуда выливается из кон- 15 тейнера. При этом инструмент сразу приподнимают на 2-3 м и в бурильные трубы закачивают промывочную жидкость, . создавая перепад давления величиной

20 кг/см, чем достигается задавка 20 ..расплава в пористый поглощающий пласт и его застывание. После выдержки под давлением в течение 30 мин производят подъем инструмента, отворачивают контейнер и опускают инструмент с 25 долотом. Раэбуривают небольшой мост иэ отвердевшего сплава Вуда и продолжают дальнейшее бурение беэ поглощения.

Преимуществами разработанного способа ликвидации поглощения промывочной жидкости являются высокая эффективность изоляции, обусловлен-ная повышенными адгезионными и проч" . ностными свойствами изолирующего материала, незначительный расход изолирующего материала по сравлению с традиционными тампонирующими материалами (цементом, гипсом и др.) кроме того, для расплавления сплава

Вуда требуется температура нагрева в два раза меньшая, чем по известному способу для расплавления серы (соответственно 65 и 120 С) .

Предлагаемый способ, кроме ликвидации поглощений, может быть использован также для борьбы с обвалами стенок скважины,.ликвидации негерметичности обсадных колонн и резьбовых соединений, создания временных мостов в .скважине и.т.д.

1133380.О СО СЧ 4» л л.Л О О

Yl С»1 (\ С Ъ

С4 Л CO С 4 О С4 л

О В СЧ О О С"\

С 4 С 4

СЧ О СЧ СЬ СЧ л л л л л O

О О СО

С» СО л л

Ю СO О1

С « ("1 .О с 1 сЧ л с4 л л л л л л л л с ao î w о co

С 4 СЧ CV С 7 1 С 4 а а ъ с в с а. ь с в с

СО Е СЧ Л СЧ O СО С 4 . О е СО 1

СЛ а а Л Л Л В ЗО r — О СП

О О Л сС1 Ф О О О СС 0 и 1 1

СЧ С 4 С 4 С4 СЧ С 4

Ф Ф °

O 1

СЧ

Р) 4 °

4 °

СЧ

О л л О и \ л (СЧ с1 и О Л

O — СЧ С1

СО О .оО О и О с4 О л л л л л

СΠ— СО O- с1

« ° ° С 4 С" Ъ С 3

1 »

С4

Ю

_#_I >Й

)Я

Таблиц а2

1133380 в смеси

Опыт между соляной кисло.той и магнием

2:1

5:1

2:1

22

7.: 1

36

2 1

10:!

3,5:1

5:1

22

30

3,5:1

7:l

28

10:1

3,5:1

5:1

22

5:1

7 I

22

5:!

18

22

10:1

Соотношения компонентов между сплавом Вуда и магнием

Температура в камере в результате реакции, С о

Температура окружающей среды, С

Время застывания (отверждения) сплава

Вуда, мин

Составитель Е. Тангалычев

Редактор О.Бугир ТехредИ.Гергель Корректор Г.Решетник

Закав 9934!29 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

laa делам изобретений и открытий

113035 Москва, 3-35, Рауяская наб., д. 4/5

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