Способ изоляции пластов

(51)5 Е 21 В 3 ПИ ЗОБРЕ ЕНИ ЕТЕЛЪСТВУ К АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Московский институт нефти и газа им, И.М.Губкина(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 М 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 пластомНедостатком 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 пластожидкостьзатем 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= ф/(1+ фи+ + 0,5 Ьб)/а, где Р - минимально необходимое отношение объема суспензии сшивающего агента к объему соляро-полимерной смеси, 1 п - длина пакера, Ьб - высота столба буферной жидкости, а - величина максимального относительного отстоя суспензии сшивающего агента. 2 ил., 4 табл. вый флюид вызывает при АВПД приток его 4 в заколонное пространство в цементный 4 Ъь раствор, вытесняя его жидкую фазу в выше- С) лежащую порцйю гелеобразующего соста с, ва, который разбавляется фильтратом, ( р 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.поскольку поступающая вода из водоносного пласта в СПС играет в известном способеглавную роль в создании изоляционно-спо.собного полимерного тампона.Когда в нужном интервале нет водоносных пластов, образование полимерноготампона возможно только за счет поступления жидкой фазы на нижней пачки цементного раствора, Однако в этом случае объемпоследнего должен быть достаточно большим, чтобы избытка его жидкости затворения хватило на полную реакцию сполимером,Так, например, при использовании в качестве соли СА сернокислого хрома на 1 мСПС требуется примерно 2 м раствора соли. С учетом расхода воды на гидратациюцемента объем цементного раствора нормальной плотности (1700 - 18500 кг/мз) приэтом должен быть 4-5 мэ. Такой минимальный объем должен предшествовать объемуСПС и .располагаться выше изолируемогопласта. Протяженность интервала, заполняемого им., составит примерно 300-500 м,Герметичность этого ийтервэла заколонного пространства, очевидно, будет плохой из-за значительного обезвоживанияцементного раствора и насыщения его пластовым флюидом.Целью изобретения является повышение эффективности изоляции пластовсолярно-полимерными смесями при отсутствии в разрезе над изолируемым пластомводоносных пластов за счет обеспеченияполимера необходимым объемом воднойфазы,Поставаенная цель достигается тем, чтов способе изоляции пластов, включающемзакачку в заколонное пространство междупорциями цементного раствора порции солярно-полимерной смеси с размещением еенад иэолируемым пластом, после солярополимерной смеси в колонну эакачиваютобъем суспензии утяжелителя в водном растворе соли сшивающего агента.. Способ осуществляется следующим образом,Перед спуском обсадной колонны тщательно прорабатывают выбранный интервал установки жидкостного пакера долотомили расширителем, на обсадную колонну награницах интервала установки жидкостногопакера устанавливают пружинные центраторы, после спуска обсадной колонны выбранный интервал тщательно промывают отвыбуренной породы.Перед цементированием колонны предварительно подбирают составы гелеобразующего материала в виде суспензиисоляро-полимерной смеси (СПС) и суспен зии 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 - добавкой полимера, а скорости осаждения в них твердой фазы 5 10 добавкой бентонита, На фиг. 1 и 2 приведены условные схемы изоляции и в табл, 1 и 2соответственно показана зависимость коэффициента Р от плотности соляро-пол 15 имерной смеси для различных солей СА ирасход материалов для приготовления 1 мбаритовой суспензии на растворе СА, Втабл, 3 даны примеры соляро-полимернойфазы добавкой бентонита, В табл, 3 даны20 примеры соляро-полимерной смеси различной плотности.В интервале установки жидкостного пакера в процессе цементирования обсаднойколонны закачиваются между двумя порци 25 ями цементного раствора 1 порции СПС 3 иБС 4. Для уменьшения в процессе цементирования колонны возможности смешенияСПС с цементным раствором и БС передСПС и после нее эакачивают буферную жид 30 кость (БЖ) по 0,5 м - дизельное топливо,зутяжеленное баритом и тампонэжным цементом (или бентонитом) до плотности цементного раствора, Кроме разделительнойроли, верхняя порция БЖ в заколонном про 35 странстве выполняет дополнительную функцию, которая заключается в том, чтовходящий 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 заколонномпространстве располагаются в порядке, показанном на фиг, 1,В состоянии покоя, под действием грэ 45 витационных сил происходит сепарация тяжелых и легких компонентов суспенэии.Легкая углеводородная жидкость перемещается вверх относительно полимера увлекаемого утяжелителем верхней порции50 буферной жидкости вниз. Одновременнопроисходит осаждение утяжелителя в БС 4и образование баритовой пробки 7(см. фиг,2), Отстой раствора соли сшивающего агента (СА) в БС смешивается с осаждающимся55 в него полимером, образуя вязкоупругий "тампон.Нормальный ход процесса осаждениязависит не только от наличия необходимогозазора между колонной и стенками сквэкины в интервале цементирования, но и от егоравномерности. 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 1 и (см. фиг. 2). Рассчитывают высоту столба СПС в заколонном пространстве (см. фиг. 1) по формулевцспс =и/(1+ ф, (1) где ф = Чр/Чспс - . отношение минимально необходимого объема раствора сели к объему СПС, которое определяется из таблицы.Рассчитывают исходную высоту столба БС в заколонном пространстве по формулеЪбс = - ( 1 и+ 0,5 ъб) (2)с1+опЯ = Пр/пбс, .где Ьр - абсолютное значение отстоя, м,йбс - ИСХОдНая ВЫСОта СтОЛба СуСПЕНЗИИ в измерительном цилиндре,м.Необходимые объемы СПС и БС рассчитывают по формуламЧспс = 0,785вцспс(бс - бк ) . (3) Чбс = 0,785Ьбс(бс - бк ) (4) где бс- уточненный после расширения диаметр скважины в интервале установки пакера,м,б - диаметр обсадной колонны, м.После этого рассчитывают объемы нижней и верхней порций цементного раствора. П р и м е р, 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 плотно 20 25 стью 1600 кг/м по проекту должен бытьподнят до устьяПолагаем, что для изоляции пласта необходимо установить выше его кровли жид 5 костной пакер на основе СПС, В качествесшивающего агента берем 1-ный растворК 2 СГ 207.По табл. 2 для плотности БС 1600 кг/мопределяем расход компонентов на 1 м;з10 БС: 0,786 кг 1-ного раствора К 2 Сг 207,760 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 находимф=О,64,Рассчитываем высоту столба СПС поформуле (1).10вцспс= +0 = 61 к.Рассчитываем высоту столба порции буферной жидкости, принимая ее объем 0,5зЬб = 0,5 0,785(0,244 - 0,178 ) =0,50,0111Рассчитываем высоту столба БС по формуле (2).30 "Бс (100+ 0,545)= 82 м,Рассчитываем объем СПС и БС по формулам (3) и (4)Чспс = 61 0,0111 = 6,8 мЧвс = 82 0,0111 = 9,1 м35 Окончательные объемы увеличиваютсяна 10 - 20 О/ (в зависимости от глубины скважины) с учетом потерь при закачке их вскважину.Формула изобретения40 Способ изоляции пластов, включающийзакачку в заколонное пространство междупорциями цементного раствора порции соляро-полимерной смеси, разделенных порциями буферной жидкости, и размещение45 соляро-полимерной смеси над изолируемым пластом, о т л и ч а ю щ и й с я .тем, что,с целью повышения эффективности изоляции при отсутствии водоносных пластов визолируемом интервале, закачивают сус 50 пензию сшивающего агента с высотой столба, определяемой по следующей формуле:НБС = - ( и+ 0,5"б),1а 1+где а - величина максимального относи 55 тельного отстоя суспензии сшивающегоагента;,р - минимально необходимое отношение объема суспензии сшивающего агента кобъему соляро-полимерной смеси;1740631 Таблица 1 Зависимость коэффициентами от плотности СПС для различных растворов солей САТаблица 2 Расход материалов для приготовления 1 м баритовой суспензии на 1 -ный раствор Сг 2(504)з или КгСг 207 и на 20 -ный раствор СоЯОа3 а л Примеры соляро-полимерной смеси различной плотности 1 п - длина пакера, м;й 6 - высота столба буферной жидкости,причем плотность соляро-полимерной смеси и суспензии сшивающего агента выбирают равной плотности цементного раствора.1740631 10 Таблица 4 Результаты сравнения эффективности рекомендуемого и известного способов изоляции пластовградиент давления прорыва воды через образуемыи тампоннапряжение сдвига тампона относительно стенок трубки диаметром 18 мм. Составитель Т.Ясен Техред М,Моргентал актор В,фельдм оррек оро изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина аказ 2061 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5