Способ изоляции зоны поглощения бурового раствора

 

Использование: при бурении нефтяных и газовых скважин Сущность изобретения: очищают и промывают ствол скважины с помощью наддолотного реактивного смесителя . Закачивают первый компонент-смесь 5-10%-ного водного раствора гидролизованного нитронного волокна и 15-20%-ного водного раствора перекиси водорода. Перед закачкой первого компонента в него вводят нейтральный утяжелитель Задавливают через другой агрегат упругий разделитель , который содержит смесь синтетического полимера - 3%-ный водный раствор гидролизованного гидроксидом натрия полиакрилнитрила и нефти. Содержание нефти в разделителе составляет 5-10% от обьема раствора полиакрилнитрила Закачивают второй компонент - 5-10%-ный раствор персульфата щелочного металла или аммония. Первый и второй компоненты содержат, мас.%: 3,0-8,0 гидролизованного нитронного волокна, 0,08-0,14 перекиси водорода , 1,0-4,0 персульфата щелочного металла или аммония, вода - остальное. Смешивают компонент поднятием наддолотного реактивного смесителя со скоростью 0,1-0,2 м/с до уровня, превышающего кровлю зоны. Задавливают аналогичный второй упругий разделитель, вытесняют быстрозагустеваюшую смесь буровым раствором . 1 ил., 1 табл СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК сял Е 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТО Р С КО 1АУ С Б Ид Е ТЕЛ Ь СТВ У (jo

00

ГОСУДАPСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4861953/03 (22) 23.08.90 (46) 23.10.92. Бюл, М 39 (71) Среднеазиатский государственный научно-исследовательский и проектный институт газовой промышленности (72) Э.У.Мамаджанов, Р.Д.Пулатов, У,Д.Мамаджанов, Б.А.Цой и Т.Султанова (56) Авторское свидетельство СССР

М 1244289, кл. Е 21 В 33/13, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N 1193268, кл. Е 21 В 33/13, 1986, (54) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ЗОНЫ ПОГЛОЩЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА (57) Использование: при бурении нефтяных и газовых скважин, Сущность изобретения; очищают и промывают ствол скважины с помощью наддолотного реактивного смесителя. Закачивают первый компонент — смесь

5-10%-ного водного раствора гидролизованного нитронного волокна и 15-20%-ного водного раствора перекиси водорода. ПеИзобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности, к борьбе с осложнениями при строительстве скважин.

Известен способ изоляции зоны поглощения путем закачки буферной жидкости и концентрированной серной кислоты, после чего последовательно закачивают водный раствор алкилрезорциновой смолы ТСД-9 с отвердителем и водный раствор цемента, причем, между указанными агентами закачивают разделительную жидкость из нефти или нефтепродуктов, или пресной воды (1j, !

Ы 1770548 А1 ред закачкой первого компонента в него вводят нейтральный утяжелитель. Задавливают через другой агрегат упругий разделитель, который содержит смесь синтетического полимера — 3%-ный водный раствор гидролизованного гидроксидом натрия полиакрилнитрила и нефти. Содержание нефти в разделителе составляет 5 — 10 от объема раствора полиакрилнитрила. Закачивают второй компонент — 5 — 10 -ный раствор персульфата щелочного металла или аммония. Первый и второй компоненты содержат, мас, : 3,0-8,0 гидролизованного нитронного волокна, 0,08-0,14 перекиси водорода. 1,0-4,0 персульфата щелочного металла или аммония, вода — остальное.

Смешивают компонент поднятием наддолотного реактивного смесителя со скоро. стью 0 1 — 0,2 м/с до уровня, превышающего кровлю зоны. Задавливают аналогичный второй упругий разделитель, вытесняют быстрозагустеваюшую смесь буровым раствором. 1 ил., 1 табл.

Недостатком данного способа является трудность управления началом затвердевания смолы ТСД-9 при введении формалина, т.к. начало затвердевания зависит одновременно и от температуры, и от строгсго соотношения компонентов смеси.

Наиболее близким техническим решением является способ изоляции зоны поглощения бурового сэствора путем последовательной закачки в зону поглощения через колонну бурильных труб двух компонентов и упругого разделителя между ними и после второго компонента, с последую1770548 щим смешением и продавливанием их буровым раствором (2).

Недостатком прототипа является; — сложность его использования в усло- . виях аномально высокого давления, когда 5 приходится утяжелять закачиваемые компоненты; — смешение компонентов быстроэатвердевающей смеси (полимерной смолы М19 и щавелевой кислоты) осуществляется 10 при движении заливочных труб и смесителя сверху вниз. При этих условиях за время. затрачиваемое на смешение компонентов и на подъем заливочных труб, возникает опасность их прихвата, 15

Целью изобретения является повышение эффективности изоляции в условиях аномально высокого давления и повышенных температур (60-200 C).

Поставленная цель достигается тем, что 20 в способе изоляции зоны поглощения бурового раствора путем последовательной закачки в зону поглощения через колонну бурильных труб двух компонентов и уп ругоro разделителя между ними и после второго 25 компонента с последующим смешением и продавливанием их буровым раствором„согласно изобретения, перед закачкой компонентов осуществляют очистку и промывку ствола скважины с помощью наддолотного 30 реактивного смесителя, в качестве первого компонента используют смесь 5 — 10 -ного водного раствора, гидролизованного нитронного волокна и 15 — 20 -ного водного раствора перекиси водорода, в качестве 35 второго компонента — 5-10-ный водный раствор персульфата щелочного металла или аммония, причем, гидролизованное нитронное волокно, перекись водорода, персульфат аммония используют в следующем 40 соотношении, мас. :

Гидролизованное нитронное волокно 3,0-8,0

Перекись водорода 0,08-0,14

Персульфат щелочного 45 металла или аммония 1,0-4,0

Вода Остальное, в качестве упругого разделителя используют смесь синтетического полимера — 37,ный водный раствор гидролизованного 50 гидроксидом натрия полиакрилнитрила и нефти, взятой s количестве 5-10 От Объе-. ма раствора полиакрилнитрила, причем, перед закачкой в зону поглощения в первый компонент вводят нейтральный утяжели- 55 тель, а смешение первого и второго компонентов осуществляют путем nopнятия наддолотного реактивного смесителя со скоростью 0,1 — 0.2 м/с до уровня, превышающего кровлю эоны.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области позволило выявить в них признаки, Отличающие заявляемое решение От прототипа, что позволяет сделать вывод О соответствии критериям "новизна" и "существенные отличия".

На чертеже представлен способ изоляции зоны поглощения бурового раствора.

Перед закачкой компонентов быстрозагустевающей смеси в бурильную колонну 1 бросают пластмассовый шар 2, который через некоторое время сквозь буровой раствор достигает долота 3 и закрывает его промывочные Отверстия. Перекрытие долотных отверстий засекают по изменению давления на буровь;". насосах. Далее, Очистку и промывку ствола скважины осуществляют с помощью наддолотного реактивного смесителя 4. После перекрытия долотных отверстий смеситель начинает вращаться под воздействием пары сил, создаваемых струями иэ 12 отверстий 5, вытекающих попарно в противоположных направлениях.

При работающем смесителе бурильная колонна расхаживается по стволу скважины против зоны поглощения 6 со скоростью

0,1-0,2 м/с, Таким Образом, ствол скважины очищают От глинистой корки застойного бурового раствора, застрявшего в кавернах, После очистки ствола скважины при помощи одного иэ цементировочных агрегатов(ЦА), обвязанных со скважиной через стояк 7 и вертлюг 8 закачивают расчетное количество компонента быстрозагустевающей смеси 9. в качестве которого используют смесь 5—

10 -ного водного раствора гидролизованного нитронного волокна и 15-20 -но О водИОГО рвствОра перекиси водорода. Затем. при помощи второго ЦА через тот же стояк задавливают упругий разделитель 10, в качестве которого используют смесь синтетического полимера — 3%-ный водный раствор гидролиэованного гидроксидом натрия полиакрилнитрила ПАН ГП и нефтью. Количество нефти в упругом разделителе составляет 5 — .

10 отобъема ПАНГП.

За упругим разделителем закачивают второй компонент 1 „— 10%ного водного раствора персульфата натрия или персульфата калия или персульфата амМОНИЯ.

Первый компонент из бурильных труб вытесняют после того, как реактивный смеситель устанавливается в нижней части зоны поглощения, а с момента вытеснения второго компонента колонна бурильных труб со смесителем и долотом должна под1770548

55 ниматься до уровня, превышающего кровлю эоны (плюс 50 метров) со скоростью 0.1—

0,2 м/с, За время падьема бурильной колонны реактивный смеситель тщательно размешивает второй компонент с первым компонентам, образуя быстроэагустевающую смесь в течение 10-20 минут в зависимости ат температуры забоя и концентрации персульфата во втором компоненте с последу, ащим увеличением в обьеме 2-2,5 раза. За расчетным количеством второго компонента при помощи ЦА задааливагог второй упругий разделитель 10.

Второй компонент Вместе с упругим разделлтелем ВытеснЯют из бурильной кОлонны буровым растворам 12 при помощи буровых насосов. Перед Вьгтеснением второго компонента превен,ар !3 закрывают, кольцеВое пространство скважины 14 заполняют с устья буровым раствором, Поскольку упругий разделитель ПАНГП, первый компонент — смесь водного раствора гидрализаваннаго китранна"o волокна с перекисью водорода и Второй компонент—

Водный растВар персульфата яВляются совместимыми и вь1саказффективнь!ми стабилизаторами качества бурового раствора, их взаимное смешенле и смешение с буровым раствором является факторам положительным и отрицательно ке скажется при дасти>кении цели изобретения.

После вытеснения из бурильной колонны второго компонента с последующим смешением Всех компонентов, Образующаяся загустевающая смесь при помощи буровых насосов под давлением 0,5 — 1,5 МПа задавливают в трещины и поры поглощающего горизонта 15, Увеличение объема (в

2,0 — 2,5 раза), образуемой в ходе протекания реакции между компонентами под воздействием температуры тампонирующей смеси является дополнительной энергией для эадавливания упругой массы в поры зоны поглощения.

Технологическая последовательность осуществления способа заключается в следующем.

После обнаружения бурового раствора бурильную колонну 7 с долотом приподнимают от забоя бурящейся скважины до кровли поглощающего горизонта. Отвинчивается рабочая труба и через бурильную колонну забрасывают пластмассовый шар. .Шар доходит до низа бурильной колонны и закрывает промывочные отверстия долота, Далее промывку скважины осуществляют через реактивный смеситель, Поскольку при промывке интенсивна вращается корпус реактивного смесителя за счет пары сил, возникающих ат сильных и противоположно направленных струй бурового раствора, то происходит очистка стенок скважины от глинистой корки с последующим вытеснением его из зоны поглощения. Очищают и каверны от застоявшегося загущенкого раствора.

Промывку интервала поглощения осуществляют при расхаживании бурильной колонны со скоростью 0,1 — 0,2 M/c. После очистки ствола скважины От глинистой кОрки в колонну бурильных труб закачивают первый компонект иэ расчета 0,785 (О - d ) (h+ 20), где Π— диаметр скважины с учетом каверн, М;

d — наружный диаметр бурильной колонны, м;

h — высота поглощающей зоны.

Первый компонент закачивают буровым насосом через линию 16. Перед его закачкой s него вводят нейтральный утяжелитель, который утяжеляет первый компонейт до удельного веса бурового раствора, применяемого в данной скважине. Учитывая высокую вязкость компонента, последний заблаговременно закачивают в обвязанную. с буровым насосом мерную емкость, позволяющую точно измерить количество жидкости. При этом, дно емкости должно быть не ниже 1 метра от уровня всасывающих клапанов бурового насоса.

Для закачки этого ксмпонента также может быть использован цементиравочный агрегат.

После закачки первого компонента через линию 17 в бурильные трубы задавливают упругий разделитель. Причем, заранее отмеренный Объем (0,05 — 0,06 мз) ynpyroro разделителя поддерживают на линии 17;

Вслед за упругим разделителем при помощи ЦА закачивают второй компонент (через ту же линию 17), который в отмеренном количестве поддерживают в мерной емкости

ЦА. Объем второго компонента равняется объему смеси первого компонента и определяют его по той же вышеприведенной формуле. Вводимые компонента нагреваются в пределах б0 — 200 С за счет пластовай энергии. После закачки второго компонента эадавливают через линию 17 вторую порцию (0,05-0,0б) м упругого разделителя. Затем, при помощи того же ЦА закачивается точно измеренный объем бурового раствора. соответствующий внутреннему объему бурильной колонны. При этом, буровой раствор В емкость ЦА подают буровым насосом. Тщательное смешение двух компонентов осуществляют путем поднятия наддолотного реактивного смесителя со скоростью 0,1—

0.2 м/с до уровня, превышающего кровлю зоны.

1770548

В период подвема бурильной колонны при помощи ЦА через линию 18 кольцевое пространство скважины заполняется буровым раствором, К концу заполнения скважины буровым раствором закрывается превентор. Тут же после смешения двух компонентов загустевшую смесь при помощи ЦА через линию 17 под давлением 0,51,5 мПа задавливают в трещины и поры поглощающего горизонта.

На этом основной технологический процесс изоляции зоны поглощения бурового раствора заканчивают, Далее, проверяют эффективность осуществленной технологической операции. Через 60-90 минут после эадавки быстроэагустевающей смеси колонну бурильных труб с долотом, с проработкой, спускают до забоя. Проработку осуществляют со скоростью спуска инструмента 25-20 м/час при производительности бурового насоса или ЦА не более 8 — 10 л/с.

При этом, смеситель вращается с относительно небольшими оборотами. Через долото промывка отсутствует. Однако, поскольку смеситель установлен непосредственно над долотом, промывка наддолотной зоны обеспечивается. При производительности насоса 8-10 л/с углубление скважины продолжается в течение 1 — 2 часов. При этом, осуществляют постоянное наблюдение эа выходом циркуляции на устье. Если циркуляция нормальная, инструмент поднимается на поверхность. снимают пластмассовый шар и реактивный смеситель.

Бурильную колонну с новым долотом спу. скают в скважину для нормального бурения.

Если же циркуляция не восстанавливается, бурильный инструмент не поднимается и повторяется весь технологический процесс по получению быстрозагустевающей смеси и его эадавки в зону поглощения.

8 таблице приведены конкретные примеры на значения концентрации используемыхх компонентов с указанием количественного соотношения их в смеси.

Экономическая эффективность от реализации способа заключается в повышении эффективности изоляции эоны поглощения бурового раствора и существенной эконо15

45 мии средств, времени и материалов, необходимых для ликвидации катастрофических поглощений бурового раствора в процессе бурения нефтяных и газовых скважин на месторождениях с аномально высоким давленлем и повышенных температурах, Формула изобретения

Способ изоляции зоны поглощения бурового раствора путем последовательной закачки в зону поглощения через колонну бурильных труб двух компонентов и упругоro разделителя между ними л после второго компонента с последующим смешением и продавливанием их буровым раствором, отл и чающий с ятем, что, сцельюповышения эффективности изоляции в условиях аномально высокого давления и повышенных температур, перед закачкой компонентов осуществляют очистку и промывку ствола скважины с помощью наддолотного реактивного смесителя, в качестве первого компонента используют смесь 5-10%-ного водного раствора гидролизованного нитронного волокна и 15-20%-ного водного раствора перекиси водорода, в качестве второго компонента — 5 — 10%-Hût водный раствор персульфата щелочного металла или аммония, причем глдролизованное нитронное волокна, перекись водорода, персульфат аммония используют в следующем соотношении, мас,%: гидролизованное нитронное волокно 3,0 — 8,0: перекись водорода 0 08 — 0,14; персульфат щелочного металла или аммония 1,0 — 4,0; вода остальное, в качестве упругого разделителя используют смесь синтетического полимера — 3,4ный водный раствор гидролизованного гидроксидом натрия полиакрилнлтрила и нефти, взятой в количестве 5-10;4 от объема раствора полиакрилнитрила, причем перед закачкой в зону поглощения в первый компонент вводят нейтральный утяжелитель, а смешение первого и второго компонентов

Осуществляют путем поднятия нащолотного реактивного смесителя со скоростью 0,1-0,2 м/с до уровня, превышающего кровлю зоны.

17?0548

Составитель Р.Пулатов

Редактор Е,Полионова Техред M.Moðãåíòýë Корректор Н.Ревская

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

Заказ 3722 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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