Способ изоляции пластов

 

Использование: изоляция пластов в бурении нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: между порциями цементного раствора закачивают буферную жидкость,, затем последовательно солярополимерную смесь, порцию сшивающего агента и буферную жидкость. В качестве полимера используют, например, полиакриламид. Соляро-полимерную смесь размещают над изолируемым пластом. Плотности соляро-полимерной смеси и сшивающего агента берут равными плотности цементного раствора. Для регулирования плотности используют, например, берит. бентонит. Высоту способа сшивающего агента рассчитывают по формуле Нес уЗ/(1 + /) In + + 0.5пб)/# , где / - минимально необходимое отношение объема суспензии сшиваю-, щего агента к объему соляро-полимерной смеси. 1П - длина пакера. he - высота столба буферной жидкости, а - величина максимального относительного отстоя суспензии сшивающего агента. 2 ил., 4 табл сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРМ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

4ъ

О о (лЭ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774807/03 (22) 14.11.89 (46) 15.06,92. Бюл. М 22 (71) Московский институт нефти и газа им, И.M.Ãóáêèíà (72) К.А.Джабаров, Хасан Али Аль-Варди (IQ), М.Д.Печатнова и С.Н.Шурыгина (53) 622.245.42 (088.8) (56) Мироненко О.И., Лышко Г.Н. Примене. ние гелеобразующих составов для предупреждения заколонных проявлений. "Теорйя и практика крепления и ремонта скважин".

Тр, ВНИИКрнефть 1987, с. 83-87.

Авторское свидетельство СССР

N 909125, кл. Е 21 В 33/138, 1988. (54) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВ (57) Использование: изоляция пластов в бурении нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения; между порциями цементного раствора закачивают буферную

Изобретение относится к бурениюскважин, в частности к способам изоляции пластов с аномально-высокими пластовыми давлениями (АВПД).

Известен способ изоляции пластов с

АВПД, включающий закачку в заколонное пространство во время цементирования обсадной колонны между порциями цементного раствора гелеобразующего состава с размещением его над изолируемым пластом., Недостатком этого способа является

его малая эффективность при изоляции пластов с АВПД из-за применения нестойкого . к разбавлейию гелеобразующего состава, Уменьшение в период ОЗЦ гидравлического давления цементного раствора на пласто„„ Ы„;, 1740631 А1 жидкость,. затем последовательно солярополимерную смесь, порцию сшивающего агента и буферную жидкость, В качестве полимера используют, например, полиакриламид. Соляро-полимерную смесь размещают над изолируемым пластом.,Плотности соляро-полимерной смеси и сшивающего агента берут равными плотности цементного раствора. Для регулирования плотности используют. например. берит. бентонит.

Высоту способа сшивающего агента рассчитывают по формуле Нбс =. P/(1+ ф п+

+ 0,5йБ)/гт, где p — минимально необходимое отношение объема суспензии сшивающего агента к объему соляро-полимерной смеси, 4 — длина пакера, he — высота столба буферной жидкости, c — величина максимального относительного отстоя суспензии сшивающего агента. 2 ил., 4 табл. вый флюид вызывает при АВПД приток его в заколонное пространство в цементный раствор, вытесняя его жидкую фазу в вышележащую порцйю гелеобразующего состава, который разбавляется фильтратом. теряет свои изоляционные свойства. Вследствие этого могут возникать заколонные перетоки флюида.

Наиболее близким к предлагаемому яв- Ф ляется способ изоляции пластов, включающий закачку в заколонное пространство между порциями цементного раСтвора соляро-полимерной смеси (СПС) в интервале залегания водоносного пласта, Недостатком этого метода является его ,малая эффективность при отсутствии над иэолируемым пластом водоносных пластов.

1740631 поскольку поступающая вода из водоносного пласта в CflC играет в известном способе главную роль в создании изоляционно-спо.собного полимерного тампона.

Когда в нужном интервале нет водоносных пластов, образование полимерного тампона возможно только за счет поступления жидкой фазы на нижней пачки цементного раствора. Однако в этом случае объем последнего должен быть достаточно большим, чтобы избытка его жидкости затворения хватило на полную реакцию с полимером.

Так, например, при использовании в качестве соли СА сернокислого хрома на 1 м

CI1C требуется примерно 2 м раствора соли. С учетом расхода воды на гидратацию цемента объем цементного раствора нормальной плотности (1700 — 18500 кг/мз) при этом должен быть 4-5 мэ. Такой минимальный объем должен предшествовать объему

СПС и .располагаться выше изолируемого пласта. Протяженность интервала, заполняемого им, составит примерно 300-500 м, Герметичность этого ийтервэла заколонного пространства, очевидно, будет плохой из-за значительного обезвоживания цементного раствора и насыщения его пластовым флюидом.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляции пластов солярно-полимерными смесями при отсутствии в разрезе над изолируемым пластом водоносных пластов за счет обеспечения полимера необходимым объемом водной фазы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изоляции пластов, включающем закачку в заколонное пространство между порциями цементного раствора порции солярно-полимерной смеси с размещением ее над иэолируемым пластом, после солярополимерной смеси в колонну эакачивают объем суспензии утяжелителя в водном растворе соли сшивающего агента. . Способ осуществляется следующим образом, Перед спуском обсадной колонны тщательно прорабатывают выбранный интервал установки жидкостного пакера долотом или расширителем, на обсадную колонну на границах интервала установки жидкостного пакера устанавливают пружинные центраторы, после спуска обсадной колонны выбранный интервал тщательно промывают от выбуренной породы.

Перед цементированием колонны предварительно подбирают составы гелеобразующего материала в виде суспензии соляро-полимерной смеси (СПС) и суспензии утяжелителя (в данном случае — бэрита) в растворе соли сшивающего агента — баритовая суспензия (БС), Таким образом, чтобы их плотности были равны заданной плотности цементного раствора, а растекаемость близка к нижнему допустимому пределу (16-18 см), Плотности суспензией СПС и БС регулируются добавкой утяжелителя, растекаемость СПС вЂ” добавкой полимера, а скорости осаждения в них твердой фазы

10 добавкой бентонита. На фиг. 1 и 2 приведены условные схемы изоляции и в табл, 1 и 2 соответственно показана зависимость коэффициента Р от плотности соляро-пол15 имерной смеси для различных солей СА и расход материалов для приготовления 1 м баритовой суспензии на растворе СА. В табл, 3 даны примеры соляро-полимерной фазы добавкой бентонита. В табл, 3 даны

20 примеры соляро-полимерной смеси различной плотности.

В интервале установки жидкостного пакера в процессе цементирования обсадной колонны закачиваются между двумя порци25 ями цементного раствора 1 порции СПС 3 и

БС 4. Для уменьшения в процессе цементирования колонны возможности смешения

СПС с цементным раствором и БС перед

СПС и после нее эакачивают буферную жид30 кость (БЖ) по 0,5 м — дизельное топливо, з утяжеленное баритом и тампонэжным цементом (или бентонитом) до плотности цементного раствора. Кроме разделительной роли, верхняя порция БЖ в заколонном про35 странстве выполняет дополнительную функцию, которая заключается в том, что входящий в ее состав утяжелитель, осаждаясь, увлекает за собой более легкий полимер, ускоряя процесс сепарации.

40 По окончании продавки 2-й порции цементного раствора жидкости в заколонном пространстве располагаются в порядке, показанном на фиг, 1, В состоянии покоя, под действием грэ45 витационных сил происходит сепарация тяжелых и легких компонентов суспенэии.

Легкая углеводородная жидкость перемещается вверх относительно полимера увлекаемого утяжелителем верхней порции

50 буферной жидкости вниз. Одновременно происходит осаждение утяжелителя в БС 4 и образование баритовой пробки 7 (см. фиг.

2). Отстой раствора соли сшивающего агента (СА) в БС смешивается с осаждающимся

55 в него полимером, образуя вязкоупругий " тампон.

Нормальный ход процесса осаждения зависит не только от наличия необходимого зазора между колонной и стенками сквэ>кины в интервале цементирования, но и от его

1740631 равномерности. Нижние слои должны оседать с большей скоростью, чем верхние, тогда не будет образовываться пробка, препятствующая осаждению и смешению всего объема полимера с раствором соли в

БС. Поэтому скорость осаждения барита в

БС должна быть несколько больше скорости осаждения твердой фазы в СПС и в нижней порции БЖ.

Экспериментальная оценка повышения эффективности рекомендуемого способа по сравнению с селективным способом без наличия водоносного пласта была проведена для всех видов солей СА. Для этого были использованы стеклянные трубки длиной

1,5 м. В одних случаях закачивали последовательно СПС, БЖ и цементный раствор без суспензии соли СА, а в других случаях с суспензией соли СА утяжеленной баритом.

Последовательность и процесс закачки происходит подобно тому, что в случаях заполнения скважин (см. фис. 1). Общая качественная оценка результатов приводится с табл. 4, Расчет необходимых объемов БС и СПС и БЖ осуществляют в следующем порядке.

Выбирают интервал установки пакера In (см. фиг. 2). Рассчитывают высоту столба

СПС в заколонном пространстве (см. фиг. 1) по формуле пспс = In/(1 + P, (1) где P= Vp/Vñïñ . отношение минимально необходимого объема раствора сели к объему СПС, которое определяется из таблицы.

Рассчитывают исходную высоту столба

БС в заколонном пространстве по формуле

hec = — (In+ 0,5he) (2) с д 1 фу пр/пбс, . где hp — абсолютное значение отстоя, м, йбс — ИСХОдНая ВЫСОта СтОЛба СуСПЕНЗИИ в измерительном цилиндре, м.

Необходимые объемы CllC и БС рассчитывают по формулам

Vcnc = 0,785 вцспс(бс (к ) . (3)

Чбс = 0,785 Ьбс(бс d» ) (4) где dc уточненный после расширения диаметр скважины в интервале установки пакера,м, Ỡ— диаметр обсадной колонны, м.

После этого рассчитывают объемы нижней и верхней порций цементного раствора.

Пример. В скважину глубиной 3200 м и диаметром 0,214 м, вскрывающую пласт с

АВПД, спущена обсадная колонна диаметром 0,178 м. Необходимо изолировать пласт с АВПД, кровля которого находится на глубине 3000 м. Цементный раствор плотно20

25 стью 1600 кгlм по проекту должен быть поднят до устья.

Полагаем, что для изоляции пласта необходимо установить выше его кровли жид5 костной пакер на основе СПС, В качестве сшивающего агента берем 1%-ный раствор

К2СггОт.

По табл. 2 для плотности БС 1600 кг/м определяем расход компонентов на 1 м; .з, 10 БС: 0,786 кг 1%-ного раствора К2Сг20т, 760 кг барита и 80 кг бентонита.

Относительная величина максимального отстоя такой суспенэии а = 0,75.

Длину пакера устанавливаем 1 = 100 м.

15 По табл, 1 длЯ Рбс = 1600 кг/м находим

P=Q,64.

Рассчитываем высоту столба СПС по формуле (1).

10 пспс= +0 = 61 к.

Рассчитываем высоту столба порции буферной жидкости, принимая ее объем 0,5 з

he = 0,5 0,785(0,244 — 0.178 ) =

0,5 — 45

0,0111

Рассчитываем высоту столба БС по формуле (2).

30 бс = — (100+0,545)= 82 м, 1 . 064

0,75 1 + 0,64

Рассчитываем объем СПС и БС по формулам (3) и (4)

Чспс=61 00111=68м

Чбтр=82 0,0111 =9,1 м

Окончательные объемы увеличиваются на 10 — 20% (в зависимости от глубины скважины) с учетом потерь при закачке их в скважину. формула изобретения

40 Способ изоляции пластов, включающий закачку в заколонное пространство между порциями цементного раствора порции соляро-полимерной смеси, разделенных порциями буферной жидкости, и размещение

45 соляро-полимерной смеси над изолируемым пластом, отличающийся .тем, что, с целью повышения эффективности изоляции при отсутствии водоносных пластов в изолируемом интервале, закачивают суспензию сшивающего агента с высотой столба, определяемой по следующей формуле:

НБС = — (ln+ 0,5"б), 1 а 1+ где a — величина максимального относительного отстоя суспензии сшивающего агента;

P — минимально необходимое отношение объема суспензии сшивающего агента» объему соляро-полимерной смеси;

1740631

Таблица 1

Зависимость коэффициента Рот плотности СПС для различных растворов солей СА

Таблица 2

Расход материалов для приготовления 1 м баритовой суспензии на 1 %-ный раствор Сг2(304)з или КгСг207 и на 20 -ный раствор CuS04

Таблица 3

Примеры соляро-полимерной смеси различной плотности

1 — длина пакера, м;

h5 — высота столба буферной жидкости. причем плотность соляро-полимерной смеси и суспензии сшивающего агента выбирают равной плотности цементного раствора.

1740631

Таблица 4

Результаты сравнения эффективности рекомендуемого и известного способов изоляции пластов

i — градиент давления прорыва воды через образуемый тампон т — напряжение сдвига тампона относительно стенок трубки диаметром 18 мм.

Составитель Т.Ясенева

Редактор В,Фельдман Техред M.Ìîðãåíòàë

Карре кто р А. В о равич

Заказ 2061 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

М

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101