Способ предотвращения поглощения проницаемым пластом

;К; -бавление в скьких фракций Изобретениывающей промпособам предроницаемым ити-суспензии,ючает ь нес об вклжидкоя. жинну полни Спбсоб отл ель добавляетфракции, опред чаетсяя в колляемым аполникаждойием м, ч стве отнош Ч -и(71) Краснбярский филиал Сибирского научно-исследовательского института геологии, геофизики и минерального сырья(56) Крылов В,И, Изоляция поглощающих пластов в глубоких скважинах. Недра, 1980.Грей Дж.Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов. М.: Недра, 1985, (54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕН,ИЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ПРОНИЦАЕМЫМ ПЛАСТОМ (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти и предназначено для предотвращения поглощения проницаемым пластом скважинной жидкости (СЖ) носителя (Н). Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет ускоренного формирования малопроницаемой фильтрационной корки при одновременном уменьшении ее тол щин ы и снижении кольматирующего действия на пласт. Цель достигается одновременным добавлением в относится к нефтегазодо ышленности, в частности отвращения поглощени эстом скважинной жидко Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет ускорен ного формирования малопроницаемой фильтрационной корки .при одновременном уменьшении ее толщины и снижении кольматирующего действия суспензии на пласт,СЖ нескольких фракций Н в количестве по каждой фракции, определяемом соотношеПнием Ч = (К Чн): (,Я К, где- номер фракции в п убывания по размерам;и - число фра Чн - общее количество Н;К 1 = 0,775 дл более крупной по разме 0,51Рам фракции+ 0 225 приболее 1.1 +0,225Причем размеры частиц Н каждой последующей фракции равны 0,155 - 0,225 от размера предыдущей, Размер конечной фракции составляет 13,3 - 19,3 от среднего размера частиц суспензии СЖ, Добавление в СЖ такого количества фракций Н и их размеров позволяет ускоренно сформировать малопроницаемую фильтрационную корку небольшой толщины, через которую не фильтруется в пласт СЖ. Благодаря этому резко снижается кольматирующее действие и СЖ и частиц Н на продуктивный пласт, Способ может применяться для вскрытия или изоляции проницаемых пластов в про юеай цессе строительства скважин или при их глушении в процессе эксплуатации, 2 табл.51015 б =0,225 бь 1,20 б =0,155 би. 25 30 35 40 45 50 55 где - номер фракции в порядке убыванияпо размерам;и - число фракций;Чн - общее количество наполнителя;К 1 = 0,775 для наиболее крупной по раз 0,5меРам фракции, К 1 =+ 0 225 при11причем размеры частиц наполнителя каждой последующей фракции равны 0,155 -0,225 от размера предыдущей-, при этомразмер конечной фракции составляет 13,3 -19,3 от среднего размера частиц суспензиискважинной жидкости.Добавление в скважин ную жидкость такого количества фракций наполнителяи ихразмеров позволяет ускоренно сформировать малопроницаемую фильтрационнуюкорку небольшой толщины, через которуюне фильтруется в проницаемый пласт скважинная жидкость, Благодаря этому резкоснижается кольматирующее действие искважинной жидкости и частиц наполнителя на продуктивный пласт,Регламентация фракций наполнителяпо размеру определяется схемой плотнойукладки крупных частиц в виде шаров и закупоривающей частицы, вписанной в свободное пространство. между ними.Предупреждение фильтрации исходныхсуспензий через фильтрационные корки,сформированные из частиц наполнителя,удовлетворяется в том случае, если все пустоты между частицами размером первогопорядка, в равной мере и между частицамиразмером последующих порядков, заполнены более мелкими частицамисоответствующими по размеру этим пустотам,В методике экспериментов предусмотрен следующий ряд операций: приготовление структурированного раствора-носителятвердых частиц (НТЧ), затем ввод в растворисследуемых фракций наполнителя в насыпном объеме 35 от исходного объемараствора, перемешивание составляющихсмеси пропеллерной мешалкой в течение 15мин (более длительное перемешивание невызывает изменений конечного результатаэкспериментов), определение показателяфильтрации, толщины и времени ростафильтрационной корки в приборе ВГсосменными дисками без фильтровальной бумаги. В экспериментах с частицами наполнителя размером 0,3 - 0,6 мм используютдиск с отверстиями 0,4 мм, размером более1 мм - диск с отверстиями 1 мм.Структурированные растворы жидкости- суспензии готовят из порошковой глины.Типовые параметры растворов: плотность1080 - 1100 кгlм, вязкость по СПВ 25 - 30 с,статическое напряжение сдвига 3 - 4 Па, показатель фильтрации по В М8 - 10 см за 30з мин, РН 7.В качестве наполнителя применяют угольный шлак. Градацию частиц по размерам проводят с учетом размера ячеек сит, с помощью которых наполнитель разделяют по фракциям, Величины очень мелких частиц зол ьного ряда) измеряют под микроскопом.Если в предыдущей фракции наполнителя (диапазон размеров частиц в ней задан размером ячеек двух сит) преобладают частицы более крупные, тяготеющие к размеру ячеек верхнего сита, то пустоты между ними эффективнее закупориваются при соотно- шении где би - размер предыдущей по размерамфракции.В случае преобладания мелких частиц,задержанных на нижнем сите, применимосоотношение Первоначально определяют оптимальное соотношение частиц в смеси двухфракцион ного состава, Результат этого исследования принимают за основу в трех- фракционной композиции. По данным экспериментов проводят корректировку соотношения объемов первой и второй фракции смеси, По этому же принципу заданы, а позднее огкорректированы начальные соотношения объемов фракций в четырех- и пятифракционных смесях.Сведения по основным экспериментам, отражающим фракционные составы и соответствующие им показатели фильтрации, толщины и время формирования фильтрационных корок, приведены в табл, 1 и 2.Как можно заключить по экспериментам 1, 2, 5, 6, 9 и 10 при недостатке частиц мелких фракций в общем объеме наполнителя, т.е. в случаях частичного перекрытия мелкими частицами каналов в скоплениях крупных частиц, отмечен прорыв жидкости в полном объеме прибора с ростом фильтрационных корок до предельных значений.В экспериментах 4, 8 и 12 прорыва растворов через фильтрационные корки не набл юдают. В каждом из перечислен н ых экспериментов через корки профильтровывают 21 - 32 см раствора за 300 с, При этомздостигнуто существенное снижение толщины фильтрационной корки (до 3-12 мм),Наилучшие показатели фильтрации получают по смесям, в которых по сравне35 20 3Чн 100 . - 0,7 м нию с прототипом уменьшен расход мелких фракций наполнителя и соответственно увеличена концентрация крупных частиц (эксперименты 3, 7 и 11). В данных соотношениях фракций по размерам частиц и объему достигаются предельно низкие значения показателя фильтрации 3 - 8 см заз 300 с и минимальные толщины фильтрационных корок 0,5 - 5,0 мм,По данным экспериментов,установлено, что соотношение насыпных объемов частиц определяется соотношением. где К 1 - коэффициент, зависящий от номера фракции в наполнителе, причем К = 0,775,)при 1,Чн - общий объем наполнителя,П - количество фракций,Размер частиц наиболее крупной фракции определяется характером решаемой задачи.Для предотвращения отрицательноговоздействия жидкости глушения на продуктивный пласт размер частиц принимается0,3 от величины фильтрационных каналов впласте, чем достигается формированиефильтрационной корки непосредственно настенках скважины. Для предотвращения по, глощения бурового раствора при первичномвскрытии пласта целесообразно блокировать пласт в прискважинной зоне на небольшую глубину, не допуская глубокойкольматации. В этом случае целесообразноиспользовать первую фракцию размером0,1 - 0,3 от величины фильтрационных каналов,Подбор наполнителя по размеру и количеству для изоляции зоны поглощения, проводится следующим образом.Исходные данные: .обьем исходнойскважинной жидкости с преобладающимразмером (бс) частиц 1,5 мкм, содержаниенаполнителя в растворе 20 по насыпномуобъему к объему исходного раствора, размер поглощающих каналов 8 - 12 мм.Насыпной объем наполнителя Размер наиболее крупных частиц наполнителя для изоляции Каналов с учетомизвестного соотношения б = 0,3 б: б 1 == 0,3 8 - 12) = 2,4 - 3,6 мм,5 Ближайшие размеры ячеек стандартных сит 2 и 4 мм, поэтому размер частиц б 1может быть принят равным 2 - 4 мМ.Размер частиц второго порядка б 2 определяют из соотношения б 2 = (0,155 - 0,225)10 б 1,В объеме первой фракции наполнителяпреобладают крупные (3 - 4 мм) частицы. Поэтому для обеспечения плотной укладки частиц размером б 2 среди частиц размером б 115 принимаемым соотношение б 2 = 0,225 б 1.Тогда б 2 = 0,45-0,90 мм.Размер частиц третьего порядка бз сучетом приведенного соотношениябз = (0,155 - 0,225) б 2,20 Ввиду преобладания во второй фракциинаполнителя частиц 0,6 - 0,9 мм принимаемсоотношение бз = 0,225 б 2 или бз = 0,255(045 - 0,90) = 0,10 = 0,20 м.Размер частиц четвертого порядка б 4 =25 (0,155 - 0,225) бз,По причинам, приведенным выше, б 4 =0,225 бз или б 4 = 0,225 (0,10 - 0,20) = 0,022 -0,045 мм,Размеры частиц последнего порядка на 30 ходят по формуле бп = (13,3 - 19,3) бс(13,319,3) 0,0015 = 0,0200 - 0,0290 мм, что близкосоответствует размеру частиц четвертогопорядка.Таким образом, наполнитель должен35 представлять собой смесь частиц четырехфракций размеров б 1 = 2 - 4 мм, б 2 = 0,45 -0,90 мм, бз = 0,10 - 0,20 мм, б 4 =0,022 - 0,045мм.Объем каждой фракции наполнителя оп 40 КЧнределяют по формуле:Увк,=1 1 +0,225Для частиц первого порядка с учетомзначения К 1 = 0,775, находим 50 0,775Чн0 775 + 0,5 + 0,5 + 0,52,225 3,225 4,2251714082 с целью повышения эффективности способа за счет ускоренного формирования малопроницаемой фильтрационной корки при одновременном уменьшении ее толщины и 5 снижении кольматирующего действия суспензии на пласт, содержание каждой фракции наполнителя определяют по соотношению 0,5Чз 3 225 Чн =Оф 122 Чн 1 1,273 Ч 4Чн = 0,093 Чн 0,5 10 К) ЧнЧ 11) =1 где - номер фракции в порядке убывания по размерам;и - число фракций;Чн - общее количество наполнителя; К 1 - коэффициент, зависящий от номера 20 фракции в наполнителе, причем К 1 = 0,775для наиболее крупной по размерам фракции,0,5 1+ 0,22525 при ) 1причем размеры частиц наполнителя каж дой последующей фракции составляют0,155 - 0,225 от размера предыдущей, а размер конечной фракции - 13,3 - 19,3 от среднего размера частиц суспензии скважинной жидкости.35 Таблица 1 Экспе-Размер астиц наполнителя, мм, по фракциям различногоримент порядкаНасыпной объем наполнителя смз/2 к сумме объемовфракции, по Фракциям различного порядка (1-5) 1)2)3:4(5 2 ) 34 0,04-0,10 0,20-0,40 1-2 0,04-0,100,04-0,10 0,20-0,40 0,20-0,40 0,20-0,40 2 1-2 3 1-2 4 1-2 5 4-ь 6 4-6 Оэ 04-0,10 Оэ 16-0,24 0,03-0,04 0,03-0,04 0,03-0,04 0,03-0,04 1 О/520/1020/1 О30/1510/5 10/5 0,8-1;2 0,8-1;2 О,а,2 0,8-1,2 2 юо 252,0"2,52,0-2,5 0,16-0,240,16"0)240,16-0,240,4-0,5 7 4-66 4-6 002 Оэ 03 002 Оэ 03 0,02"0,03 0,02-0,03 О,од-о 10 0,08-0,10 0,08-0,10 0,08-0,10 10-12 1 О 10-12 11 10-12 12 10-1210/Ь1 О/5 0,4-0,5 0,4-0,5 0,4-0 э 5 1 20/10 1 О/5 20/10 2,0-2,5 П р и м е ч а н и е, В качестве Раствора-носителя твердых частиц применяют глинистый раствор с основным размеромчастиц 1,5 мкм.Эксперименты 8 и 12 состав по прототипу/ Поскольку Чн = 0,7 м, то количество наполнителя по фракциям составляет: Ч.= 0,426 мз; Чу = 0,124 мз; Чз = 0,085 м, Ч 4 = 0,065 мПредлагаемый способ может применяться для вскрытия или изоляции проницаемых пластов в скважине в процессе строительства скважин различного назначения,Экономическая эффективность изобретения обеспечивается предупреждением случаев образования в стволе скважин пробок из наполнителя, повышением надежности изоляционных тампонов в каналах пластов, сохранением коллекторских свойств продуктивных пород. Формула изобретения Способ предотвращения поглощения проницаемым пластом, включающий закачивание в скважину в жидкости-носителе одновременно нескольких фракций наполнителя с наибольшей фракцией размером 0,1 - 0,3 от диаметра фильтрационных каналов в пласте, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,15 О/75 140/70 130/65 120/ьо 130/65 120/60 120/60 100/50 120/60 120/60 110/55 100/55 40/20 10/5 40/20 20/10 40/20 30/1540/20 30/20 40/20 20/10 40/2020/10 30/15 30/15 40/20 30/15 40/20 20/1030/15 34/15 30/15 30/15 30/15 20/1 О9 1714082 10 Таблица 2 Экспе- римент Показатель Фильтрация суспензии Толщинакорки,мм Время фильтрации, с фильтрации,смз через корку напол.нителя Есть Нет Есть Нет Есть Нет 40 45 50 Составитель Л, БестужеваТехред М.Моргентал Корректор Т, Малец Редактор Н. Гунько(Заказ 668 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 2 3 4 5 6 7 8 Э 10 11 12 40 40 25 40 40 7 28 40 40 8 32 Ь,О6,02,03,58,58,03,06,021,020,05,012,0 18 42 300 300 10 28.300 300 12 300 300