Способ тампонирования скважин отверждающимися газожидкостными смесями

 

Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить качество тампонирования за счет предупреждения преждевременного отверждения при одновременном снижении энергоемкости нагнетания и продавливания. Способ включает нагнетание газожидкостной смеси (ГЖС), содержащей смолу , пенообразователь, воду, воздух, и отвердителя в скважину. Далее ГЖС продавливают в скважину до начала интенсивного отверждения и деформационного разупрочнения ГЖС, причем нагне- . тание газа и отвердителя осуществляют с учетом прироста температуры от адиабатического сжатия воздушной фазы при давлении нагнетания и продавливания . При этом происходит сжатие пузырьков газа под избыточным давлени-. ем, 3 ил., 2 табл. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„14О2661

А1 (ц 4 E 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯЛ3,,.":

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

" к (21) 4069980/22-03 (22) 21.05.86 (46) 15.06.88. Бюл. е 22 (71) Иркутское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института методики и техники разведки (72) А.А.Фигурак, М.А.Хромых, С.В.Корчагин и В.Г.Заливин (53) 622.245.042 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1090847, кл. Е 21 В 33/13, 1982." (54) СПОСОБ ТАМПОНИРОВАНИЯ СКВАЖИН

ОТВЕ РЖДАЮЩИМИСЯ ГАЗОЖИДКО СТНЬКИ

СМЕСЯМИ (57) Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить ка» чество тампонирования за счет предупреждения преждевременного отверждения при одновременном снижении энер-. гоемкости нагнетания и продавливания.

Способ включает нагнетание газожидкостной смеси (ГЖС), содержащей смолу, пенообразователь, воду, воздух, и отвердителя в скважину. Далее ГЖС продавливают в скважину до начала интенсивного отверждения и деформационного разупрочнения ГЖС, причем нагне- . тание газа и отвердителя осуществляют с учетом прироста температуры от адиабатического сжатия воздушной фазы при давлении нагнетания и продавливания. При зтом происходит сжатие пузырьков газа под избыточным давлени-. Я ем. 3 ил., 2 табл.

1402661 где С

К

Т теплоемкость воздуха при давлении продавлнвания, д /Krî0. плотность воздушной фазы в нормальных условиях, кг/м; э °

rà30æèäêîñòíîå соотношение; начальная температура воздуха в тампанирующей смеси; те лоемкость жидкой фазы тампонирующей смеси, Дж/кг С, плотность жидкой фазы,кг/м ; атмосферное давление, Изобретение относится к бурению скважин, а именно к тампонированию осложненных интервалов поглощающих и кавернозных пород отверждающимися газожидкостными смесями.

Цель изобретения - повышение качества тампонирования за счет предупреждения преждевременного отверждения газожидкостной смеси при одно- 10 временном снижении энергоемкости нагнетания и продавливания.

На фиг. 1 представлена схема обвязки оборудования для осущесгвления способа; на фиг.2 - зависимость по- 15

- вышения ". температуры отверждающейся газожидкостной смеси в интервале : тампанирования от. давления продав-! ливания при различных газажидкастных соотношениях на фиг.3 - -зависи- 20 масть времени начала отверждения тампонирующей смеси от температуры при различных концентрациях отвердителя.

Сущность способа заключается в том, .что в скважину нагнетают газо- 25 жидкостную смесь и атвердитель и продавливают ее до начала интенсивного отверждения и деформационного разупроянения газажидкостной смеси. При продавливании газожидкостной смеси в 30 интервал тампонирования происходит

1 увеличение температуры воздушной фавы за счет сжатия пузырьков газа под лзбыточным давлением. Так как тепло- роводность атверждаамой газожидкост1лой смеси очень мала при незначительном времени теплообмена, то потери крепла на теплаобмен с окружающей средой,практически равны 0 и процесс рассматривается как адиабатический.

Прирост температуры газожидкостной смеси при этом определяется по формуле

- (— ) (1) P - конечное давление продавливания смеси, К вЂ” показатель адиабаты сжатия воздуха.

Конечная температура тампонирующей смеси с учетом ее прироста от сжатия воздушной фазы т с 1+ 4г.т,с ° (2)

В связи с этим нагнетание газа и отвердителя осуществляют с учетом прироста температуры от адиабатического сжатия воздушной фазы при давлении нагнетания и прадавливания.

В табл. 1 приведены результаты расчета 3 . no формуле (1) в зависимости от давления продавливания P и газожидкостнога соотноше2 ния тампонирующей смеси К,„.

В табл. 2 приведены экспериментальные данные, характеризующие зависимость времени начала интенсивного отверждения газожидкостной тампонирующей смеси от температуры при различном содержании отвердителя.

Приведенные данные соответствуют отверждаемой смеси, имеющей следующее соотношение компонентов, мас.%:

Карбамидо-формальдегидная смола КФ-МТ (по ГОСТ 1ч231-78) 71

Пенообразователь (сульфанал) 0,37

Отвердитель (щавелевая кислота) 0,1-1,0

Вода Остальное

Способ осуществляют следующим образом.

Необходимо затампонировать интервал закарстованных пород на глубине

885-890 м. На основании, опытных дан, ных для этога интервала объем ОГЖС составляет 3 м, а максимальное давление прадавливания тампонирующей смеси. составляет Р = 3,0 МПа. Начальная температура тампонирующей смеси на устье скважины Т„=25 С. On" тимальнае газажидкостное соотношение

ОГЖС для данных условий составляет

К 20-70, а допустимое время нагнетания и прадавлнвания до начала интенсивного отверждения смеси 18 мин.

По данным табл. 1 или фиг. 2, которые получены по формуле (1), определяем, что для Р =З,О МПа, К,„= 20—

70 и Т = 25 С прирост температуры тампонирующей смеси указанной рецепразователя (сульфонол), в емкости 2 раствор кислого отвердителя, и в емкости 3 - продавочная жидкость. Кран

4 открыт, а кран 5 закрыт. Произво- . дят включение подпорного насоса 6, дожимного насоса 7, компрессора, 8 и кислотного насоса 9. Подача подпорного насоса 6 и кислотного насоса 9 отрегулирована из расчета обеспечения суммарной подачи жидкой фазы ОГЖС (Ч„ ), включая раствор смолы, пенообразователя и кислотного отвердителя, 1О дм /мин при соотношении подачи (концентрации) отвердителя 0,1 мас.Е от V„> . Расход воздуха от компрессора расходомером 12 установлен на

500 дм /мин, что обеспечивает требуемое газожидкостное соотношение. закачиваемой ОГЖС (К„=50). ОГЖС через колонну бурильных труб 1О, на конце которой смонтирован пакер 11, поступает в тампонируемый интервал. После закачивания требуемого объема ОГЖС (3 м ) в течение расчетного времени 9,4 мин выключают компрессор 8, кислотный на- . сос 9 и подпорный насос 6. Закрывают кран 4, открывают кран 5 и дожимным насосом 7, включенным на подачу

125 дм /мин, осуществляют в течение

7,1 мин продавливание ОГЖС из бурильной колонны в зону тампонирования.

Затем осуществляют выдержку тампонирующей смеси под давлением в течение

1-4 ч до окончательного формирования

35 пространственной структуры пенопласта, после чего производ т разгерметизацию затрубного пространства путем открытия пакера и дальнейшие работы

40 на скважине.

Формула изобре тения

Способ тампонирования скважин отверждающимися газожидкостными смесями, включающий нагнетание газожидкостной смеси, содержащей смолу,пенообразователь, воду, воздух, и отt вердителя в скважину .и последукнцее ее продавливание до начала интенсивного отверждения и деформационного разу газожидкостной смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения качества тампониррвания sa счет предупреждения преждевременного отверждения при од-! новременном снижении энергоемкости нагнетания и продавливания, нагнетание газа и отвердителя осуществляют з i 40266 i 4 туры (d t т, ) составит 3,39-11,8 С соответственно, а ее конечная температура по формуле (2) будет находиться в пределах 28-37 С соответственно ° Далее, исходя из необходимого объема закачиваемой ОГЖС (3 м ) и продавочной жидкости, а также технической характеристики нагнетательного оборудования (фиг. 1), находим необходимое время нагнетания и продавливания смеси.

Используемый дожимной насос НБ4320/63 при диаметре плунжера 80 мм обеспечивает подачу 125, 180 и

320 дм /мин. Для нагнетания 3 м

ОГЖС íà III-й ступени подачи необходимое время составит 9,4 мин, а для нагнетания продавочной жидкости (0,885 м при внутреннем объеме 1 м бурильных труб, равном 1 дм ) на

I-й ступени подачи — 7,1 мин. Общее время нагнетания и продавливания

ОГЖС для..данных условий составляет не менее 16,5 мин. Таким образом, необходимо выбрать такое сочетание

К,„и содержание отвердителя в тампонирующей смеси, чтобы время начала ее интенсивного отверждения и деформационного разупрочнения (табл. 2), определяемое по кривым кинетики отверждения для температурного интервала 28-37 С, т.е. с учетбм повышения температуры от сжатия газовой фазы, было равным или несколько превышало общее время нагнетания и продавливания ОГЖС (16,5 мин).

По данным табл. 1 и 2 (или фиг.2 и 3) этому условию отвечает К„= 20 и концентрация отвердителя (щавеле1 вой кислоты) в ОГЖС 0,15 мас.7., а также К =50 и концентрация отвердителя 0,1 мас.X.

С учетом обеспечения минимального расхода компонентов ОГЖС, который уменьшается с увеличением К, прини- маем К„=50 и концентрацию отвердителя 0,1 мас. . Тогда необходимый объемный расход воздуха при расходе жидкой фазы ОГЖС V ф =10 дм /мин составит Ч =К С,„V @=50.10 дм /мин

= 500 дм /мин.

Тампонирование по предлагаемому способу после расчета необходимых данных осуществляют следующим образом.

В емкости 1 (фиг.1) приготавливается раствор смолы (КФ-МТ) и пенооб1402661 зы при давлении нагнетания и продавJIBB 8H ия е

Таблица 1 с учетом прироста температуры от адиабатиче ского сжатия воздушной фа1

Прирост температуры д t тампонирующей смеси,4C, при газожидкостном соотношении, Ке

Давление про давлив ания

Р, кг/см

20 50 70 100

0,33

0,84

1, 16 1,67

0,88

2,19

3,07

4,4

5 22 7 31 1О 44

2,09

8,46

3,39

11,85

4,73

11,83

15,28

18,78

33,18

6,11

50.

7,51

13,27

100

Таблица 2

Время начала интенсивного отверждения, мнн, при содержании отвердителя, мас. %

01 015 03 0,6 1,0

50 27

66 30 18

56 38

5g 36 26

22 13

16 8,5

34 26 .20 12 6

21 16 5 13 1 8 5 3,4

30

19 15

11 5 7,5 3,2

16,5 13,3 10 5 2,8

13 6 10 7

40

11 ° 8 8э5 6

50

1 ° 8 Оэ8 Оь4

Температура отверждения или конечная температура тампонирующей смеси в интервале тампонирования после сжатия с„,, С

f0 5 7,8

7 5

4,5 3,3

16,56

21,39

26,29

46, 45

16, 92

23,66

30,56

37,56

66,36

4 2

3 1,5

2,5 1,2

1,4 0,8

1 402 661

Д t ò.ñ., С

Яа5лаииа прададлцбанид

Фиг 2

- 1402661.

Составитель Е.Тангалычев

Редактор Э. Слиган Техред А. Кравчук Корректор А. Тяско

Заказ 2829/20

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Пр<ю ктп .я, 4

Ф so Ъ

)( LN

Ъг®

>Ю

О с

ТС, Теюеравура

C-иоиценврацур оабердцщедр, кц р

Фи8,У

Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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