20. Методы ликвидации поглощений при бурении скважины.

20. Методы ликвидации поглощений при бурении скважины.

При возникновении поглощений бурового раствора прежде всего необходимо определить способ ликвидации в зависимости от интенсивности поглощения и характера поглощающего горизонта. В настоящее время на практике применяется три способа ликвидации поглощений:

- с использованием наполнителей;

- с помощью тампонажных смесей;

- взрывом.

Общие рекомендации по применению того или иного способа в зависимости от интенсивности поглощения и характеристики поглощающего пласта сводятся к следующим.

В поглощающих горизонтах, представленных пористыми и трещиноватыми с небольшим раскрытием трещин горными породами, и при частичном поглощении предпочтительнее применение различных наполнителей бурового раствора.

При полных поглощениях большой интенсивности в трещиноватых породах, склонных к осыпям и обвалом, рекомендуется использовать различные тампонажные смеси.

При катастрофических поглощениях, когда другие методы малоэффективны, может быть использован взрыв.

На практике возможно сочетание различных из этих методов. Так, например, в поглощающий горизонт сначала намывается наполнитель, а затем тампонажная смесь; в тампонажную смесь вводятся различные наполнители; взрыв заряда ВВ производится в тампонажной смеси.

Ликвидация поглощений с помощью наполнителей

 

Этот способ ликвидации поглощений является достаточно эффективным и не требующим больших дополнительных затрат средств и времени. Его сущность заключается в том, что в буровой раствор вводятся наполнители - инертные вещества с соответствующими размерами и формой частиц. В процессе бурения эти частицы проникают в каналы ухода раствора и перекрывают их.

В качестве наполнителя может быть использован практически любой материал, состоящий из частиц сравнительно малых размеров, при вводе которых в буровой раствор, он может прокачиваться насосом. В настоящее время в литературе описано применение более 700 видов наполнителей. Наиболее известные из них - опилки различных материалов, стружка, торф, изрезанная солома, резиновая крошка, отходы переработки хлопка, дробленая скорлупа орехов, слюда, асбест, отруби, изрезанные куриные перья, кожа – горох, рыбья чешуя и т. д.

Все наполнители можно подразделить на три группы:

- волокнистые;

- пластинчатые;

- зернистые.

Волокнистые наиболее эффективны при закупорке песчаных и средней зернистости гравийных пластов, мелких трещин, пластинчатые – в крупнозернистом гравии и трещиноватых породах с раскрытием трещин до 2, 5 мм. Зернистые наполнители используются для закупорки более крупных трещин. В реальных случаях рекомендуется использовать комбинацию различных наполнителей.

Оптимальная концентрация наполнителей при роторном способе бурения составляет 20-30 кг на кубометр бурового раствора, при турбинном способе – 5 кг/м³. Имеется опыт использования растворов с концентрацией до наполнителя 200 кг/м³.

Размеры частиц наполнителей выбираются с учетом того, что в канал круглого сечения свободно проходят частицы, размер которых меньше 1/3 диаметра канала, а в щель - меньше 1/2 ее раскрытости. Общепризнанно, что наиболее эффективная закупорка каналов ухода бурового раствора может быть получена при использовании наполнителей с разным размером частиц. Для определения этих размеров существуют различные методики расчета, номограммы. Так, например, по рекомендациям БашНИПИнефть при среднем диаметре каналов ухода бурового раствора 9 мм, средний диаметр частиц должно быть 4, 5 мм, максимальный – 6, 4 мм, минимальный 3, 2 мм.

Ликвидация поглощений с помощью тампонажных смесей

 

Тампонажные смеси – это смеси, которые попадая в каналы ухода бурового раствора, перекрывают их, а затем теряют подвижность. Общие требования к тампонажным смесям сводятся к следующим:

- сохранение хорошей текучести во время закачивания и продавки;

- возможность регулирования сроков схватывания;

- малое сопротивление при движении в трубах и большое в трещинах;

- устойчивость к пластовым жидкостям;

- стабильность при скважинных давлениях и температурах;

- долговечность, прочность, не токсичность, дешевизна.

Все многообразие используемых в настоящее время тампонажных смесей можно подразделить на следующие виды:

- смеси на основе неорганических вяжущих материалов (цемент, гипс, алебастр);

- смеси на основе макромолекулярных соединений (фенолформальдегидные, мочевинформальдегидные, эпоксидные смолы, гипан, ПАА);

- смеси на основе латексов;

- битумные смеси;

- отверждаемые глинистые растворы.

В настоящее время в подавляющем большинстве случаев для изоляции поглощающих горизонтов используются тампонажные смеси на основе цемента. Это связано с тем, что исходные материалы легкодоступны, имеется необходимая техника для приготовления смеси и доставки ее в скважину (цементосмесительные машины, цементировочные агрегаты). Сроки схватывания смеси регулируется в широких пределах от нескольких минут (быстро схватывающиеся смеси БСС) до нескольких часов. В качестве ускорителя схватывания чаще всего используется хлорид кальция СаСl₂. Для этих целей могут быть применены поваренная соль NaCl, кальцинированная сода Na₂CO₃, каустическая сода NaOH и др. Концентрация ускорителей колеблется в пределах от 2 до 10 %. Наиболее распространенными замедлителями схватывания являются триполифосфат натрия, КМЦ, ССБ в концентрации до 1 %. Для снижения стоимости работ в смеси вводиться наполнители (бентонит, песок и др. ) в количестве до 50 %. Наполнители также улучшают закупорку каналов ухода бурового раствора и снижают растекаемость тампонажной смеси. Некоторые из них повышают прочность цементного камня. Вместо цемента могут быть использованы гипс, алебастр, но чаще их смесь с цементом. В этом случае сроки схватывания очень малы, что важно при интенсивных поглощениях.

Неорганические вяжущие материалы могут затворяться на углеводородной жидкости (чаще всего дизельном топливе). Это исключает схватывание смеси в трубах при ее доставке в зону поглощения. В скважине дизельное топливо замещается водой и происходит схватывания смеси. Для облегчения отделения дизельного топлива в смесь вводят ПАВ до 1 %. Используются наполнители.

Тампонажные смеси на основе макромолекулярных соединений имеют ряд существенных преимуществ. К их числу относятся:

- малая плотность;

- высокая прочность, особенно при ударных нагрузках;

- высокое адгезионные свойства;

- химическая стойкость;

- низкая проницаемость;

- возможность регулирования сроков схватывания в широких пределах.

В качестве отвердителя в зависимости от вида смолы используются соляная и щавелевая кислоты, хлорное железо, концентрация которых подбирается в соответствии с желаемым сроком отверждения. В смеси практически всегда вводятся наполнители (опилки, резиновая крошка, песок и т. д. ).

Латексы (отходы производства синтетического каучука) при смешивании с солями двух – трехвалентных металлов (чаще СаСl₂) коагулируют с образованием эластичной каучуковой массы. В смеси вводятся наполнители – опилки, резиновая крошка и др. в количестве до 120 кг на м³. Коагуляция латекса может производиться на поверхности, а затем смесь закачивается в скважину, либо в скважину закачивается порциями сначала 3 % раствор хлорида кальция, а затем латекса. Количество порций латекса не менее трех. Между порциями латекса и хлорида кальция закачивается буферная жидкость – вода в количестве до 500 л. Один из недостатков латексов – большое (более 50 %) содержание воды, поэтому хранение их в зимних условиях затруднено.

Битум в качестве тампонажной смеси, несмотря на существенные преимущества (не размывается водой, минимум времени на отверждение, малая растекаемость, нет ограничений по условиям и сроку хранения), используются редко, и только при катастрофическим поглощениях. Это связано с трудностью доставки его в скважину в разогретом виде. При таком виде тампонирования битум разогревается до температуры 200-250°С, заливается в контейнер и опускается в скважину на кабеле. Выдавливание битума из контейнера производится взрывом. Для предотвращения в последующем налипания битума на бурильные трубы вводится наполнители – песок, глина, цемент в количестве до 50 %.

При добавлении в качественный глинистый раствор, приготовленный на основе бентонита, хромпика (бихромата натрия Na₂Cr₂O₇ и ССБ, получаемая смесь переходит в резиноподобную массу. Хромпик используется в виде 30 % водного раствора, ССБ должна иметь плотность не менее 1, 2 г/см³, а глинистый раствор – 1, 3 г/см³. Соотношение компонентов принимается 1: 1: 2. Сроки схватывания зависят от доли хромпика в смеси и температуры, и колеблется в пределах от нескольких минут до нескольких часов. В место ССБ может быть использован лигносульфонат кальция. Этот метод может быть применен при температуре в скважине не более 90°.

Аналогичные физико‑ химические процессы происходят при добавлении в глинистый раствор гипана или ПАА. При этом в растворе обязательно наличие хлорида кальция. Концентрация компонентов подбирается предварительно в зависимости от свойств глинистого раствора. Образующимся при этом пастообразные смеси имеют низкую растекаемость и достаточно высокую термостойкость.

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: