Способ изоляции поглощающих и водонасыщенных пластов

(19 59 4 Е 21 В 33/138 КОМИТЕТ СССРКИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРСТВЕНН пО делАмизО ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ениеправлеК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(46) 30.0686. Бюл. У 24 (71) Производственное обьедин "Иангышлакнефть" и Узенское у ние буровых работ(56) Авторское свидетельство СССР У 825864, кл. Е 21 В 33/138, 1979.Авторское свидетельство СССР , У 933963, кл. Е 21 В 43/32, 1980. (54)(57) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ПОГЛОЩАЮЩИХ И ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ПЛАСТОВ, включающий последовательную закачку в скважину буферной жидкости в виде низкоконцентрированного 0,001- .0,053-ного водного раствора полиак"риламида и раствора минеральноговяжущего, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения эффективности изоляции за счет увеличенияинтервалов плотного сцепления цементного камня с колонной и породой,и обеспечения требуемои высоты подь"ема цемента за колонной, перед закачкой в скважину буферной жидкостии раствора минерального вяжущего закачивают .раствор полиакриламида сконцентрацией 0,2-0,57., а плотностьраствора минерального вяжущего составляет 1,10-1,20 г/смИзобретение относится к бурениюскважин,.в частности,к способам изоляции призабойной зоны поглощающих и водонасьпценных пластов в процессе крепления скважин.Цель изобретения - повьппение эффективности изоляции за счет увеличения интервалов плотного сцепления цементного камня с колонной и породой и обеспечение требуемой высоты подъема цемента за колонной.Сущность способа заключается вследующем.Полимерный раствор с концентрацией полиакриламида (ПАА) 0,2-0,5 вес.адсорбируется и коагулирует с материалом глинистой корки, образуя при этом вязкоупругий разделитель (ВУР), который в свою очередь снимает глинистую корку механическим способом.Последующая закачка ПАА с концентрацией 0,001"0,05 вес,имеет параметры по вязкости, близкие к воде, и свободно проникает в призабрйную зону проницаемых пластов через поры и каналы очищенной от. глинистой корки стенки скважины. Сюда же проникает разбавленный до удельного веса 1,1-1,20 г/см тампонажный раствор, при встрече которого с ПАА происходит коагуляция в порах призабойной части пласта и ее надежная изоляция от водопритоков и поглощений тампонажного раствора в процессе цементирования обсадной колонны.В промысловых условиях способ осуществляют следующим образом.Перед цементированием колонны наЭ скважину бойлером завозится 5 м ПАА 0,2%-ной концентрации. В емкость цементировочного агрегата ЦАМ. набирают 2,5 м технической воды и смешивают ее с 0,5 м ПАА 0,2% кон 9центрации путем перекачивания из бойлера с последующей круговой циркучяцией. После перемешивания в течение 10-15 мин в цементировочном агрегате образуется полимерный раствор с концентрацией ПАА 0,04 вес. . В9 скважину закачивают из бойлера 4,5 м ПАА с концентрацией 0,2 вес, , затем 3 м 1 ПАА с концентрацией 0,04 вес. , после чего 3-5 м тампонажного растэ3 вора с удельным весом 1,1-1,2 гс/см В качестве тампонажного материала использовался цемент ОЦГ.Эффективность изоляции поглощающих и водонасьпценных пластов в процессе крепления скважины определена коэффициентами Ки ККоэффициент поглощения К представляет собой отношение объема це 5 мента, израсходованного в кольцевомпространстве необсаженного интерваласкважины к объему затрубного пространства в этом же интервале.Меньший коэффициент .К характерии10 зует более высокую степень изоляциипоглощающих пластов в процессе крепления скважины, что позволяет снизить расход тампонажного материалаи улучшить качество цементированияза счет снижения обезвоживания тампонажного раствора и ожидания затвердевания цемента.Коэффициент качества цементирования Кп представляет собой отношение20 .длины с плотным сцеплением цементногокамня на исследуемом: участке к длинеэтого участка.Примеры конкретного выполнения.П р и м е р 1. На скважине В 7193коэффициент кавернообразования составил 1,49 при бурении под кондуктор.Диаметр кондуктора 245 мм, толщинастенки 9 мм, глубина спуска кондуктора 305 м. Длина эксплуатационной30 колонны 1250 м, диаметр 139,7 мм,диаметр долота 0 215,9 мм. Было9введено 51 м тампонажного раствора.Перед закачкой тампонажного растворав качестве буферной жидкости быловведено 4,5 м частично гидролизованЭного полиакриламида 0,2 концентрациии 3 м ПАА 0,04% концентрации,и 3 м иОЦГ (облегченный цемент) последовательно. В процессе продавки цемента40 из скважины вьппло 3,7 м ОЦГ,ЭК =Ч (Ч =39,7/36,9=1,075В интервале Х 111 продуктивногогоризонта 1217-1230 м коэффициенткачества цементирования (коэффици 45 ент сцепления цемента с колонной)составил К=0,585,зП р и м е р 2. На скважине Р 843коэффициент кавернообразования прибурении из-под кондуктора составил50 1.,37 .Кондукторшей 245 мм, толщинойстенки 9 мм сйущен на глубину 300 м.Диаметр долота при бурении под эксплуатационную колонну 215,9 мм, эксплуатационная колонна139,7 спуще 55 на на глубину 1680 м. Было введеноэ69 м тампонажного раствора, В качестве буферной жидкости был использован способ изоляции с составомз 1240и в последовательности, указанной впримере 1. В процессе продавки иэскважины вышло 12,5 м тампонажногораствора.КЮЧ /Чс =49/47 9 М 1 9023 5В интервале ХХ 1-а продуктивногогоризонта 1570-1640 м К=0,771,П р и м е р 3, На скважине У 853коэффициент кавернообраэования прибурении из-под кондуктора составил 101,326Кондуктор 41245 мм с толщинойстенки 9 мм спущен на глубину 321 м.Эксплуатационная колонна 1 р 139,7 спущена на глубину 1704 м. Диаметр используемого долота при бурении под 15эксплуатационную колонну 216 мм.Было введено 68 м тампонажного растэвора. В качестве буферной жидкостибыл использован способ, аналогичныйпримеру 1. В процессе продавки из 20эскважины вышло 13,5 м тампонажногоцемента,К=Ч /Ч,-46, 5/45,8-1,015В интервале ХХ 1 продуктивногогоризонта 1570-1654 м К=1,0.25В интервале Х 1 Х продуктивного горизонта 1430-1515 м Кь=1,0.В табл. 1 представлены граничныепараметры раствора полиакриламида итампонажного цемента. 30Из табл, 1 видно, что с увеличением концентрации полиакриламидаусловная вязкость по стандартномуполевому вискозиметру (СПВ) возрастает, причем наиболее интенсивнопри концентрации вьппе 0,5 Х.Практическими наблюдениями установлено, что при концентрации ПАА1,0-2,0 Х происходит такое же снятиеглинистой корки со стенок скважины, 40как и при концентрации ПАА 0,2-0,5 Х,причем ПАА 1,0-2,03 концентрации создает с твердой фазой снимаемой гли- ;нистой корки труднопрокачиваемуюсмесь, способствующей увеличению 45гидравлических сопротивлений и поглощению тампонажного раствора при цементировании.С целью экономии дорогостоящегоматериала ПАА и снижения гидравли" 50ческих сопротивлений, оптимальнойдля снятия глинистой корки являетсяконцентрация ПАА 0,2-0,57. с условнойвязкостью по СПВ-50-75 с, на 10303 превьппающей условную вязкость 55промывочного бурового раствора,Условная вязкость тампонажногораствора (ОЦТ) и его растекаемость,868 4 показанные в табл. 1, возрастают скачкообразно, начиная с плотности1,40 10 кг/м , но в связи стем,эчто промысловые испытания показали неэффективность использования тампонажного раствора с плотностью меэ энее 1,10 10 кг/м в процессе цементирования скважины затруднен,.то оптимальной является плотность 1 10 э1,20 10 кг/мЭ.Ниже приводятся примеры подтверждающие граничные значения параметров,приведенных .в формуле изобретения.П р и м е р 1. Скважина 9 7218 месторождения Узень имеет конструкцию, кондуктор 245 ммф 205 м. Скважинапод эксплуатационную колонну 139,7 мм" 250 м пробурена долотом с диаметром 215,9 мм. По кавернометрии коэффициент кавернообразования соста-вил 1,097. В скважины закачали в качестве буферной жидкости 4 м ПАА 0,2 Х концентрации с условной вязкостью по СПВ(стандартный полевой вискозиметр) равным 50 с и 6 м техэ нической (морской) воды, после чего закачано 30 м ОЦГ с плотностьюэ1,40 г/см и 11 м ПЦГ с плотностьюэ э1,83 г/см . Из скважины в конце проэдавки .вьппло 4 м ПАА с вязкостьюэ250 с и с плотностью 1,15 г/см .Э Цементный раствор из скважины не вышел. По замеру геофизического прибора АКЦвысота подъема цемента (ВПЦ) составила 240 м, плотное сцепление цементного камня с колонной и породой в продуктивной части (с 1160 м) составило 37,5 Х, Проницаемыми пластами было поглощено 63,8 Е цементного раствора от объема скважиныТаким образом ПАА 0,23 концентрации интенсивно снимает глинистую корку со стенок скважины. Смесь ПАА с глинистой коркой не создает непрокачиваемой смеси. ПАА 0,23 концентрации не создает изолирующего экрана. П р и м е р 2. Скважина В 3319 месторождения Уэень имеет следующую конструкцию: кондуктор 245 мм 197 м. Скважина под эксплуатационную колонну 146 мм 1352 м пробурена долотом П 2159 мм. Коэффициент кавернообразования составил 1,189, В скважину закачали 5 м технической воды и 3 м ПАА 0,57 концентрации в качестЭве буферной жидкости, после чего закачано 35 м ОЦГ с плотностьюэ1,40 г/смэ и 9 мЭ ПЦГ с плотностью 1 83 г/смЭ. Из скважины в конце проЭэдавки вышел весь буфер и 0,5 м цементного раствора. Условная вязкость закачиваемого раствора ПАА 75 с, а выходящая иэ скважины смесь ПАА с глинистой коркой имела условную вязкость "не течет", хотя по желобной системе визуально имела хорошую про качиваемость. Плотность выходящей из скважины смеси ПАА с глинистой коркой составила 1,14 г/см . В проэ.цессе продавливания буферной жидкости и цементного раствора роста 15 давления сверх ожидаемого не наблюдалось.По замеру АКЦВПЦ=О (устье), плотное сцепление цементного камня с колонной и породой в продуктивной 20 части (с 1112 м) составило 100%.Проницаемыми пластами было поглощено 32,4 от объема скважины цементного раствора. ПАА 0,5% концентрации интенсивно снимает глинистую корку. 25 Смесь ПАА с глинистой коркой не создает непрокачиваемой смеси и не приводит к росту давления прокачивания. ПАА 0,5 концентрации не создает изолирующего экрана в прискважинной зоне З 0 проницаемых пластов. П р и м е р 3. Скважина В 3227 месторождения Узень состоит из кондуктора 245 мм 184 м. Скважина под эксплуатационную колонну пробурена35 долотом с диаметром 215,9 мм, В скважину спущена эксплуатационная колонна 146 мм 1335 м. Коэффициент кавернообразования скважины в интервале 184-1335 составил 1,116. В40 скважину закачали 5 м раствора поэлиакриламида 1,0% концентрации и 3 м технической воды в качестве буферной жидкости, после чего закачано 41 м ОЦГ с плотностью 1,40 г/смэ э 45 и ПЦГ 14,7 м с плотностью 1,83 г/см, Из скважины вышел 1,0 м ПАА в смесиэс глинистой коркой в виде нетекучей массы после чего на последних .кубо 50 метрах продавочной жидкости циркуляция из скважины прекратилась, таким образом без выхода циркуляции было закачано 4,5 м продавочной жидкостиЭдо получения момента "Стоп". В про-цессе продавливания буферной жидкос ти наблюдался рост давления сверх ожидаемого на 20-30 кг/см . По замеру АКЦ"4 ВПЦ О (устье), плотное сцеплние цементного камня с колонной и породой в продуктивной части (с 1170 м) составило 20%. Проницаемыми пластами было поглощено 86,3% цементного раствора от объема скважины. ПАА 1,0% концентрации интенсивно снимает глинистую корку. Смесь ПАА 1,0 Ж с глинистой коркой создает труднопрокачиваемую смесь, что приводит к росту давления и к гидроразрыву пластов. ПАА 1,Оконцентрации не создает изолирующего экрана в прискважинной зоне проницаемых пластов. В виду высокой вязкости 1,0%-ного раствора ПАА, равной (по СПВ) Т=200 с, затрудняется приготовление и транспортировка полимерного раст, о= ра от места приготовления к скважинеУдельный вес цементной суспензии подбирался опытным путем на основе промыслового материала, причем цементная суспензия закачивалась после 4 м ПАА 0,2 концентрации.ЭП р и м е р 4. Нагнетательная скважина 9 5130 с конструкцией, содержащей кондуктор 245 582 м, пробу" рена долотом с Р=215,9 мм под спущенную в нее эксплуатационную колонну 168 мм 1150 м. Коэффициент каверно" образования скважины в интервале 582-1150 м равен 1,179. В качестве буферной жидкости в скважину закачали 5 м суспензии ПЦГ с плотностью 1,20 г/смЭ, после чего закачано 30 м ЦПГ с плотностью 1,83 г/смэ э Из скважины при продавке цементного раствора вышло 2,0 м буферной жидкости. Условная вязкость цементной суспензии, равная (для ПЦГ с плотностью 1,20 г/см ) Т=20 с при выходеэиз скважины практически не изменилась, за исключением зоны смешения начальных 1-1,5 м . В процессе про 3давливания буферной жидкости и цементного раствора роста давления сверх ожидаемого не наблюдалось.По замеру АКЦВПЦ=О, плотное сцепление цементного камня с колон" ной и породой в продуктивной части с 1076 м) составило 97,5%. Проницаемыми пластами было поглощено 90,4 цементного раствора от объема скважины в интервале 582-1150 м.П р и м е р 5. Скважина М 6564 с конструкцией кондуктора 245 ммх 315 м пробурена долотом с диаметром 215,9 мм под спущенную в нее эксплуатационную колонну 140 ммк 1805 м, Ко1240868 Результаты сравнительных испытанийпредлагаемого способа по сравнениюс известным, приведены в табл. 2,Таблица 1олиакриламида и тампонажного(ОЦГ) Граничные параметры раствора пцемента Параметры тампонажного раствора (ОЦГ) Концентрация полиакриламида (ПАА), вес.3 Условная вязкость Растекаемость, см Условная Плотность,гс/см1 раствораполиакриламида, вес Х (по СПВ) вязкость по СПВ,с 0,0010,05 16 18 16 25 1,05 1,10 Не замеряется эффициент кавернообразования скважины в интервале 315-1805 м составил 1,251. В качестве буферной жидкости закачали 3 мп ПАА 0,23 концентрации и 3 м ОЦГ с плотностью 1,10 г/см9 иэзатем закачано 35 м ОЦГ с плотностью 1,40 г/см и 26 м ПЦГ с плотУ уностью 1,83 г/см . Из скважины вьппеливесь буфер и 0,5 м ПЦГ. По замеру 1 О АКЦВПЦ-О, плотное сцепление цементного камня с колонной и породой в продуктивной части (с 1143,6 м) составило 383. Проницаемыми пластами было поглощено 21,47 цементного раст вора от объема скважины в интервале 315-1805 м.П р и м е р 6. Скважина В 7043 с конструкцией, содержащей кондуктор 245 мм 198 м,пробурена далее доло том с диаметром 215,9 мм под спущенную в нее эксплуатационную колонну 140 мм 1150 м. Коэффициент кавернообраэования скважины в интервале 198-1150 м составил 1,125. В качест ве буферной жидкости закачали 5 м технической (морской) воды и 3 м ОЦГ с плотностью 1,30 г/см , послеУ чего закачано 35 м ОЦГ с плотностью 1,35-1,40 г/см и 10 м ПЦГ с.плот- ЗОностью 1,80 г/см . При продавке буферный и цементный раствор из скважины не вышел. Анализ диаграммы АКЦпоказывает высоту подъема цемента до 210 м от устья, плотное сцепление цементного камня с колонной и породой в продуктивной части (с 1093 м) составило 92,2 . Проницаемыми пластами быпо поглощено 83,57 цементного раствора от объема скважины в интервале 198-1150 м.П р и м е р 7. Скважина У 5748 с конструкцией кондуктора 245 ммф 256 м пробурена долотом с диаметром 215,9 мм под спущенную в нее эксплуатационную колонну 140 1335 м, Коэффициент кавернообразованияскважины в интервале 256-1335 м составил 1,111В .качестве буферной жидкости закачали 4 м ПАА 0,27-ной концентрации, 6 м ПАА 0,047-ной концентра 9ции, 4 мп ОЦГ с плотностью 1,40 г/см после чего закачано 30 м ОЦГ с плотностью 1,43 г/см и 10 м ПЦГ сЭплотностью 1,80 г/смз. При продавке из скважины вьппел весь буфер и 1,5 м ОЦГ с плотностью 1,43 г/см. По диаграмме АКЦВПЦ=О, плотное сцепле" ние цементного камня с колонной и породой в продуктивной части (с 1111 м) составило 32,7 Е. Проницаемыми пластами было поглощено 177 цементного раствора от объема скважины в интервале 256-1335 м.Иэ приведенных примеров видно, что цементные суспенэии не обладают закупоривающими (кольматирующими) свойствами по отношению к проницаемым породам. Как цементные суспензии с плотностью 1,10-1,30 г/см , так и цементный раствор с плотностью 1,40 г/см способны проникать в9проницаемые коллектора призабойной зоны скважины. После последовательного прокачивания объемов концентрированного и низкоконцентрированного растворов ПАА цементные растворы с плотностью 1,30-1,40 г/см не созЪ дают непроницаемого экрана в прискважинной зоне в районе проиицаемых коллекторов. Цементные суспенэии с плотностью 1,10-1,20 г/смэ без применения ниэкоконцентрированного ПАА неэффективны в отношении закупоривающих свойств.1240868 10 Продолжениетабл.1 Усповная вязкость Условнаявязкостьпо СПВ,с Растекаемость,см Плотность,гс/см9 0,10 35 1,20 н.20 20 О., 20 50 и 1,30 0,50 1,40 1,0 200 таблица 2 Опытные скваммны (с мснояъзованиеиразработанного срособа изоляции) вавящ Конструкция хе амины(по СПВ) цементного камна, Зепро духтиемой част Параметры тампонажного раствора (ОЦГ) Контролъные скэамины (по ирототмну) Резулътаты цементнрования ноесцелление цемент ногокамняХ э про дуктие мой час12 1240868 Продолжение табл, 2 контрольные скванины (по прототип Опытныа скванины (с использованиемразработамното способа изоляции) результаты ценентированмя Скваимиа, р Конструкцияскважины Результаты ценен"тнрования монстр скваям Сква" иийа от внц н цене уктивойч 554 245 321,5 20,0 3971 245 2,2 1397166620 Вне 11,7 нен: 139 . 41 80 Составитель Е. Тангалычев Редактор Ю. Середа Техред О.Сопко Корректор А. Зимокосоак ПодписноСССР 4 5 а роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная Плотноесцеплениеценен"тногокамняЗаиро Тираж 548КИПИ Государственного комитпо делам изобретений и откр035, Москва, Ж, Раушская цепсинеейент ф оноеФФв дроуктнв" ной чести