 |
10.7. Способы тампонирования с целью устранения поглощений.
|
|
|
|
Ликвидация поглощений промывочных жидкостей осуществляется разными методами. Выбор способа ликвидации поглощения зависит от размеров каналов ухода промывочной жидкости и интенсивности поглощения.
Данные о характеристиках поглощающего горизонта (глубине его залегания, мощности, интенсивности поглощения) можно получить на основании гидродинамических исследований методом налива воды или с помощью расходометрии.
В зависимости от интенсивности поглощения подразделяются на слабые (до 0, 3 м3/ч), средние (0, 3-0, 9 м3/ч), полные (0, 9-3 м3/ч) и катастрофические (> 3 м3/ч).
В пористых и слаботрещиноватых породах при небольшой интенсивности поглощения (до 0, 3 м3/ч) для ликвидации поглощения достаточно повысить реологические свойства раствора: вязкость, статическое напряжение сдвига.
При поглощении средней интенсивности в промывочную жидкость добавляют наполнители в виде асбеста, опилок, кожи-гороха, резиновой крошки с целью закупорки трещин.
Причиной потери промывочной жидкости является превышение давления жидкости в стволе скважины над пластовым. Сбалансированности давления в скважине можно достичь за счет уменьшения плотности промывочной жидкости путем ее аэрации или применения аэрированных растворов. Использование пен, сжатого воздуха также способствует ликвидации поглощений.
Для ликвидации поглощений широко используются тампонажные смеси на основе цемента, глиноцементные нетвердеющие смеси, быстросхватывающиеся смеси (БСС) с добавками ускорителей схватывания, битумы, синтетические смолы. Все эти смеси в зависимости от их состава обладают различными сроками схватывания и используются для ликвидации поглощений различной интенсивности.
|
|
|
Технология ликвидации поглощений тоже весьма разнообразна. Тампонажные смеси с продолжительными сроками схватывания закачиваются в зону с помощью насоса свободно через колонну бурильных труб или под давлением с установкой пакера над поглощающим горизонтом.
Для осуществления надежного тампонирования интервала поглощения целесообразно использовать пакерную закачку тампонажной смеси в проницаемые горные породы (рис. 10. 5).
Рис. 10. 5. Схема пакерной закачки тампонажной смеси.
Пакер (рис. 10. 5) не извлекается на поверхность до набора необходимой прочности смеси. Процесс твердения смеси происходит при условии равновесия системы пласт-скважина, которое достигается закачиванием в скважину расчетного объема продавочной жидкости. Условие равновесия в скважине:
gρ тhт+ gρ прhх=Рп, (10. 18)
где: ρ т и ρ пр – плотность соответственно тампонирующей смеси и продавочной жидкости; hт=20÷ 30 м – превышение уровня тампонажной смеси над кровлей зоны поглощения; hх – высота столба продавочной жидкости над тампонажной смесью.
Из уравнения (10. 18) можно определить требуемую плотность продавочной жидкости:
ρ пр=(Рп-gρ тhт)/ghх, (10. 19)
где: Рп – давление поглощения.
Перед выполнением тампонажных работ в скважине проводятся расходометрические исследования поглощающего интервала с целью определения глубины его залегания, мощности и оценки проницаемости.
По данным исследований выбирается состав и количество тампонажной смеси, технологическая схема выполнения тампонажных работ. Критерием выбора этих параметров является коэффициент поглощающей способности:
Кт=Q/ 
, (10. 20)
|
|
|
где: Q – раход жидкости при исследовании или бурении скважины, м3/ч; hс и 
– соответственно статический и динамический уровни жидкости в скважине, м.
Этот коэффициент широко используется в практике тампонажных работ для оценки проницаемости поглощающих горизонтов и лег в основу классификации зон поглощений, предложенную В. Г. Ясовым и А. А. Волокитенковым.
Категория зон погло-
щения……………… I II III IV V VI
Вид поглощения…... Частич- Полное Интенсивное Катастрофическое
……………………... ное
Коэффициент Кт ….. < 0, 6 0, 6-2, 0 2, 0-4, 0 4, 0-10, 0 10, 0-15, 0 > 15, 0
Схемы выполнения тампонажных работ для ликвидации поглощений различной интенсивности приведены на рис. 10. 6.
Рис. 10. 6. Схемы тампонирования поглощающих горизонтов (по Л. М. Ивачеву).
Схема «а» рекомендуется для ликвидации поглощений, относящихся к I-III категориям по величине Кт. По этой схеме тампонажная смесь закачивается в скважину через колонну бурильных труб, нижний конец которой устанавливается на 3-2, 5 м выше кровли зоны поглощения. Чем выше интенсивность поглощения, тем меньше должно быть это расстояние. При водопроявлениях нижний конец бурильных труб спускают до подошвы проницаемой зоны.
Тампонирование по схеме «б» проводится при частичных поглощениях и слабых водопроявлениях. Закачка тампонажной смеси под избыточным давлением обеспечивает ее надежное проникновение во все трещины проницаемой зоны. Эта схема рекомендуется для зон поглощений, залегающих на глубине 150-200 м, так как при прохождении тампонажной смеси по стволу происходит загрязнение скважины смесью.
При более глубоком залегании поглощающего интервала используется схема «в». В этом случае устье скважины герметизируется и тампонажный раствор закачивают в скважину через колонну бурильных труб, опущенных до кровли поглощающего горизонта. При закачке тампонажный раствор поднимает промывочную жидкость под герметизатор, создавая гидравлический затвор. Эта схема тампонирования уменьшает загрязнение ствола скважины и снижает расход тампонажного и бурового раствора. Схема рекомендуется при глубине залегания поглощающего горизонта 200-400 м и при статическом уровне до 50 м.
|
|
|
В схеме «г» ствол скважины перекрывается пакером, который устанавливается выше поглощающего горизонта, и тампонажная смесь закачивается по колонне бурильных труб под давлением. В данном случае достигается минимальное загрязнение ствола скважины и более эффективная изоляция поглощающего горизонта, а также обеспечивается надежный контроль процесса закачивания тампонажной смеси. Эта схема рекомендуется при глубине залегания поглощающего горизонта более 200 м в зонах I, II, реже III категории.
Тампонирование по схеме «д» производится в случае возникновения поглощения намного выше забоя при гидроразрыве пород или некачественно выполненной ранее изоляции поглощения промывочной жидкости. В скважине устанавливается двойное пакерующее устройство, и смесь закачивается под давлением в зону поглощения.
Схема «е» применяется для изоляции высокоэффективных поглощений (Кт=4), которые относятся к III-IV, реже V категории. При частичном или полном поглощающего горизонта БСС спускается в скважину в колонковой трубе, и вследствие выдавливается насосом и за счет некоторого избыточного давления смесь заполняет трещины таким образом, что она начинает схватываться сразу после выдавливания из колонковой трубы. После твердения смеси скважину разбуривают.
Схема «ж» применяется для изоляции зон поглощений, относящихся к III-IV категориям. Тампонажная смесь доставляется в скважину в специальном тампонажном снаряде с раздельным расположением вяжущего вещества и отвердителя. Смесь выдавливается и готовится непосредственно в проницаемой зоне. БСС имеет короткие сроки схватывания, заполнение ею трещин происходит за счет избыточного давления, создаваемого в момент выдавливания смеси и гидростатического давления.
Схема «з» применяется для перекрытия каверн, размеры которых превышают три диаметра скважины. Перекрывающее устройство изготовлено из эластичного материала, который при заполнении тампонажной смесью приобретает конфигурацию каверны и обеспечивает надежное ее перекрытие. После схватывания смеси скважина разбуривается.
|
|
|
Для оперативного тампонирования скважин используются быстросхватывающиеся смеси, которые доставляются в интервал поглощения с помощью снарядов с раздельным размещением ускорителя схватывания и вяжущего материала.
Известен метод «сухого» тампонирования, включающий технологический комплекс в виде технологических средств, сухих быстросхватывающихся смесей (СБСС), способа доставки и переработки их в тампонажный раствор в скважине. Разработаны разнообразные составы СБСС. Эти составы с помощью специального вибрирующего устройства упаковываются в полиэтиленовые цилиндрические пакеты, которые свободно помещаются в колонковую трубу для их доставки в скважину.
В состав СБСС входят следующие компоненты: глиноземистый цемент, гипс, активные добавки в виде трепела, диатомита или синтетического кремнегеля. Разработана полимерная тампонажная смесь ТСП-1.
ВИТР совместно с институтами «Гипроцемент» и «Южгипроцемент» создали тампонажные смеси «талцем» и «таюгцем».
Первая смесь предназначена для изоляции поглощающих пластов и закрепления отдельных интервалов разрушенных пород. В ее состав входят портландцемент, глиноземистый шлак и неочищенный коагулянт.
Вторая смесь служит для крепления сильнотрещиноватых пород и ликвидации поглощений и имеет следующий состав: портландцементный клинкер, гипсовый камень и полимерная добавка. Начало схватывания у всех СБСС – не более 10 мин. Время начала бурения от момента переработки СБСС в скважине 1, 5-4 ч. Прочность на одноосное сжатие через 1 ч составляет 2 МПа.
Доставка и переработка сухих БСС в скважине осуществляется следующим методом. Пакетированные СБСС доставляются к месту твердения в колонковых трубах или специальных контейнерах, из которых пакеты с СБСС выдавливаются промывочной жидкостью. Буровой инструмент извлекается, и в скважину опускается специальное устройство (рис. 10. 7). Снаряд для переработки СБСС состоит из шарошечного долота 1, обратного клапана 2, отражателя 3 в виде левого шнека и затирочного элемента 4, выполненного в виде переходника с эластичными лопастями.
Рис. 10. 7. Снаряд для переработки сухих быстросхватывающихся смесей.
При разбуривании сухая БСС в скважине смешивается с водой до образования водного раствора или пасты. Наличие в устройстве левого шнека обеспечивает нагнетание тампонажного раствора в стенки скважины. Затирочный элемент «загоняет» тампонажный раствор в трещины и калибрует ствол скважины. Интервал одноразового крепления не превышает 3-5 м. Затраты времени на одно крепление составляют 1, 5-2 ст-ч.
|
|
|
Порционный метод сухого тампонирования наиболее эффективен в скважинах глубиной до 300-500 м и для изоляции зон поглощений промывочной жидкости незначительной мощности. Для изоляции более мощных зон требуется многоразовая доставка СБСС в скважину (при зоне более 15 м – до 2-3 раз), что снижает надежность тампонирования и его производительность. Схема тампонирования скважин с использованием снаряда для сухого тампонирования приведена на рис. 10. 8.
Рис. 10. 8. Схема тампонирования скважин:
а – доставка СБСС в скважину; б – процесс тампонирования; в – затампонированный участок; 1 – контейнер доставки СБСС; 3 – поглощающие участки скважин; 4 – снаряд для переработки СБСС
|
|
|
