Способ изоляции зоны поглощения

.Ф.Полковников8) р, Применение для изоляции ощения буроворение, вып. 1 он го197 ОГЛОЩЕНИЯ к области скважинтивностьСпособ ключае ведение раство однброд- продавпласта. полимер в раст соли поливалентного меалла порциями через сос тиями. Затем выдерживаю с отверего до ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТ 3800526/22-0303.09.8430,05,87. Бюл.Красноярский отания скважин Воучно-исследоватгеологии, геофисырьяВ.Н.Понявин и Л622.245,42(088.Ильясов Е.П. икриламидных паснтенсивно о погствора. РНТО Бс. 18 и 19.(54) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ЗОНЫ(57) Изобретение относитсябурения нефтяных и газовыхи позволяет повысить эффекизоляции зоны поглощения. образования капсул с последующим разрушением их в скважине в интервалезоны поглощения. Капсулы приготавливают из раствора полимера и растворасшивающего агента, Состав готовятследующим образом. Растворяют в водопроводной воде раствор хлорногожелеза и получают полиакриламид,Наливают его в сосуд, а сверху - слойдизельного топлива, Сверху сосудаустанавливают емкость с отверстиями,нижний край которой отстоит от поверхности дизельного топлива. В емкость наливают полиакриламид дляполучения капельноо истечения изотверстий. Капли, пройдя через слойтоплива, попадают в раствор хлорногожелеза, выдерживают в нем 10-20 мин,За это время образуются капсулы.Онипромываются, затем добавляются враствор из тампонажного цемента и перемешиваются до получения ной смеси. Полученную смесь ливают в каналы поглощающег 2 ил. 3 табл, 1314011Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к изоляции эоны поглощения бурового раствора,Цель изобретения - повышение эффективности изоляции эоны поглощения.П р и м е р 1, Для получения капсул берут раствор полимера и раст вор сшивающего агента. Опыты прово 1 дили с гелеобразным полиакриламидом(ПАА) (ТУ 95-182-73) и гипаном гидролизованный полиакрилонитрил ТУ 801166-74). ПАА растворяли в водопроводной воде до 2-37-ной концентрации, гипан использовали в товарномвиде 107.-ной концентрации.В качестве сшивающего агента дляПАА использовали раствор хлорногожелеза 3,87-ной концентрации, раствор сернокислого железа 207,-ной концентрации, алюмоаммиачные квасцы157.-ной концентрации,В качестве сшивающего агента длягипана использовали водный растворхлорного кальция 407.-ной концентрации и раствор сернокислого железа 207-ной концентрации,Для приготовления капсул в лабораторных условиях использовали несколько разновидностей простых установок и способов в зависимости от необходимых требований к получаемым капсулам и разновидностей используемых полимеров и сшивающих агентов.При использовании полимера с плотностью большей, чем плотность сшивающего агента, полимер порциями определенного объема (в некоторых случаях каплями) подавали с определенной высоты в раствор сшивающегоагента непосредственно или через слой разделительной жидкости, служившей в данном случае средством для формирования сферической формы капсул.Для получения капсул диаметром 2-15 мм использовали сосуд диаметром 30-40 мм, высотой 300 мм, который заполняли раствором сшивающего агента на 50 мм ниже верхнего края сосуда, либо на высоту 150 мм раствором сшивающего агента и на 100 мм дизельным топливом. Полимер годавали каплями через отверстия диаметром 3-5 мм с высоты 50-100 мм, Прн необходимости по:гучить капсулы большего объема полимер подавали черпаком необходимо о объема. Если плотность полимера меньше плотности раствора сшивающего агента, то полимер вводили снизу через специальныеотверстия либо через трубочку грушей под слой сшивающего агента.5 При плотности полимера, примерно равной плотности раствора сшивающегоагента, либо утяжеляли раствор полимера введением барита или солейне реагирующих с полимером, либоповышали плотность раствора сшивающего агента, и в зависимости отэтого применяли либо первую (Фиг. 1),либо вторую (фиг. 2) схему приготовления капсул. Первым способом получали капсулы иэ 37-ного ПАА,вторымиз гипана 107,-ной концентрации в 407 ном растворе хлористого кальция. Высота слоя хлористого кальция в этомслучае составляет 200-300 мм в сосуде диаметром 120 мм,Толщина слоя дизельного топливавлияет на форму капсул. Капсулыпо Форме, близкой к сферической,получаются при слое дизельного топ 25лива 100 мм. Слой толщиной более100 мм на Форму практически не влияет, так как скорость падения капельстабилизируется. Однако эта величина меняется в зависимости от вязкости дизельного топлива, его плоскости и высоты введения полимера,При введении полимера (37.-ногоПАА) в раствор сшивающего агента каплями с высоты 400 мм получаются кап 35 сулы овальной формы с небольшиминитями полимера, при введении полимера с высоты 200 мм - капсулы разнойФормы с длинными хвостиками формы.Диаметр, Форма и толщина оболоч ки капсул на свойства тампонажногосостава не влияют при условии одинакового объема находящегося в капсулах полимера, Диаметр капсул, форма и толщина оболочки влияют на проч ность капсул и возможность доставкипоследних к разрушающему устройству,Испытывали капсулы из 37.-ного ПААдиаметром 4-5 мм с выдержкой 15 мин в 3,87.-ном растворе хлористого желе за при вращении в консистометре КЦ.С увеличением диаметра и отклонением Формы от сферической прочность капсул уменьшалась.Влияние количества и типа сшиваю щего агента, а также времени выдержки полимера в сшивающем агенте напрочность оболочки показана в табл, 1Конпентраг:,ия и тип сшивающегоа ента влияют на скорость обраэова 3 13140 ния оболочки капсул, Для получения одинаковой толщины оболочки приразных концентрациях сшивающего агента необходимо изменять время нахождения полимера в растворе. Для 3,87. - ного и 7,67-ного хлористого железа и 37-ного ПАА при условии получения одинаковой прочности капсул время обработки их должно быть соответственно 12-15 и 5-7 мин. 10При испытании на консистометре тампонажных составов на основе тампонажного цемента с добавлением 107 капсул из ПАА различной формы с разным временем вьдержки в сшивающем 15 агенте получены следующие данные (см. табл 2).Испытание на консистометре моделирует движение смеси по трубам при цементрировании. Время загустевания смеси, замеренное на консистометре, определяют возвожность протекания смеси по трубам в течение этого времени.Из табл. 2 видно, что смеси со 25 сферическими капсулами более длительное время сохраняют способность прокачиваться по трубам, причем при увеличении времени вьдержки сшивающего агента время безопасного прокачивания больше,П р и м е р 2. Приготавливали 3,07.-ньгй раствор ПАА из товарного растворением в водопроводной воде 3,87-ного раствора хлорного железа (ГеС 1 з). В сосуд высотой 450 мм наливали приготовленный раствор хлорного железа до отметки 150 мм, поверх него - слой дизельного топлива толщиной 200 мм. Сверху сосуда уста навливали емкость с отверстиями4-7 мм, нижггий край которой отстоит от поверхности дизельного топлива на 50-100 мм. В емкость наливали ПАА с целью получения капельного ис течения жидкости из отверстий. Капли полимера, пройдя черей слой дизельного топлива, попадали в раствор хлорного железа, вьдерживались в нем 10-20 мин, За это время образо валась оболочка необходимой толщины. Полученные капсулы извлекали,промывали водой и хранили в воде до смешивания с тампонажным раствором.По стандартной методике приготавливали 55 цеметный раствор из 500 г тампонажного цемента с водоцементным отношением равным 0,5. Затем к смеси добавляли 80 см (насыпных) капсул и 11 4,перемешивали. Во время перемешивания капсулы раздавливались до получения однородной системы. Получилась нерастекаемая смесь, имеющая пластическую прочность через 5 мин.7,3 г/см ,через 30 мин 16,7 г/см , через 60 мин221 г/см. При добавлении 80 см насыпных капсул к раствору, приготовленному из 425 г тампонажного цемента, 75 г глинопорошка и 250 смЗ воды, получилась нерастекаемая смесь, имеющая пластическую прочность через 5 мин 5,7 г/см , через2 30 мин 74,8 г/см 2, через 60 мин 162,3 г/см . Варьируя тип и количест 2во компонентов, можно получать смеси с различной скоростью нарастания пластической прочности и ее максимальным значением. Свойства тампонажных составов попредлагаемому способу в сравнениис прототипом приведены в табл. 3,П р и м е р 3, (осуществлениепредлагаемого способа в промысловыхусловиях). Пусть в скважине на глубине 700 м вскрыта зона интенсивного поглощения. На основании гидродинамических и геофизических исследований определяют, что раскрытостьканалов поглощающего пласта равна20 мм. Пластическая прочность тамонажной смеси согласно РД 39-2-68482 должна быть в пределах 5-10 кПа.При объеме тампонажной смеси Я мзакачивание тампонажной смеси в поглощающий пласт занимает 17 мин(при работе цементировочного агрегата ЦАм на 4 скорости с подачей8 л/с). По лабораторным данным определяют,какие тампонажные смеси и скакими добавками капсул имеют скорость роста и пластической прочности не ниже требуемой (не менее 5 кПаза 15-20 мин). Этим условиям удовлетворяют, например, смеси 1 и 2,указанные в табл. 2,Затворение и закачивание смесипо трубам 114 мм и существующей техники занимает не более 30 мин, Из зависимости, построенной по лабораторным данным, время загустевания раствора по замерам на консистометревремя обработки полимера в сшивающем агенте, находится необходимоевремя обработки в сшивающем агенте.(например, смеси 1,5 и 6 в табл. 2Подобранную смесь проверяют наскорость роста пластической прочнос134011 20 25 поглощения Таблица 1 Времявыдержки всшивающем комПрочность Примечание на сжатие кгпоненте,мин То же 30 То же 15 О,бб 100 Более 1,б 30 37-ный раствор То же 20 ти, сроки схватывания и прочностныехарактеристики,На забой спускается компановкабурильного инструмента с гидравлическим устройством, содержащим шту 1 цер, создающий струю, направленнуюна жесткий экран. Расстояние насадки от экрана должно быть в пределах14-15 диаметров, а диаметр насадкивыбирается из расчета получения скорости струи 50- 100 м/с. Затворяетсяцементный раствор и закачивается вскважину. Одновременно через воронку, установленную на устье, в необходимом объеме добавляются капсулы. Тампонажную смесь продавливаютдо гидромониторной насадки и в расчетном режиме прокачивают через насадку. При этом капсулы разрушаютсяи полимер смешивается с тампонажнымраствором. Полученную тампонажнуюсмесь продавливают в каналы поглощающегоо пласта.Капсулы можно приготавливать непосредственно на буровой установке,подобной лабораторной. В емкость,заТип и количество полимера и сшивающего агента 37-ный водный раствор ПАА 15 3,87-ный раствор хлорного железа 37-ный водный раствор ПАА 207-ный растворсернокислого железа ПАА 152-ный раствор алюмоаммиачных квасцов полненную сшивающим агентом и дизельным топливом (например, в емкость цементировочного агрегата), через редкое сито с отверстиями нужного размера можно подавать ПАА,Скорость получения капсул зависит отчисла отверстий (т,е. от площадиемкости) и дпя реальных условийсоставляет 0,5-2 м капсул за 8 ч,3 Формула изобретенияСпособ изоляции зоны поглощения,включающий введение раствора полимера в раствор соли поливалентного металла и закачивание полученной тампонажной смеси в скважину в интервал зоны поглощения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности изоляции зоны поглощения, введение раствора полимерав раствор соли поливалентного металла порциями через сосуд с отверстиями и выдерживают до образования капсул с последующим разрушением их в скважине в интервале зоны Более 1,6 Лиаметр капсул 4 мм15 гипана 403-ный раствор хлористого кальция 107-ный водный растворгипана О, 190 То же 207.-ный раствор сернокислого железа О, 135 15 Таблица 2 Смесь Время выдержки кап- Форма капсул Время загустесул в сшивающем вания, ч/мин агенте, мин 2-15 Каплевидная 0-15 То же 30 0-5 Бесформенная 45 0-5 Сферическая 3 - 05 То же 30 5-10 45 Таблица 3 Пластическая прочность,г/см , черезРастекаемость Растекаемость смеси дораздавливания кап после раздавливания капсул,мм 5 мин 30 мин 60 мин сул, мм Тампонажный цементСпасского завода10 ч. капсул 7,3 16,7 21 125 Нет 1 ч. воды 5 ч. Тампонажный цементСпасского завода85 ч.,глинопорошокЧерногорского завода15 ч, капсул 10 чводы 50 ч,74,8 162,3 100 5,7 НетРастекаемостьсмеси до РастекаеЪмос ть Состав тампонирующей смеси5 мин 30 мин 60 мин раздавливания кап 0,5 Условная 0,1 0,15 Нет вязкость26 с Тампонажная паста попрототипу 160 Нет 0 3,9 П р и м е ч а н и е Во всех опытах использовали капсулы из 37-ного ПАА. 147-ный глинистый раствор из глинопорошка Черногорского завода 10 чкапсул чпосле разданливаниякапсул,мм Продолжение табл. 3 Таблица 31314011 Составитель В.Борискина Техред Л. Олейник Корректор Г,Решетник Редактор Е.Копча Заказ 2189/33 Тираж 533 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4