4.5.2. Способы намыва наполнителей по закрытой нагнетательной линии

В настоящее время получили распространение две технологические схемы: намыв с помощью цементировочного агрегата (ЦА) и с применением специальной технологической емкости.

Первый способ получил широкое распространение по следующим причинам. Большинство зон поглощения при бурении скважин через известняки представлены поглощающими каналами мелкого и среднего размера (1-2 мм и 5-7 мм). В связи с этим буровые предприятия снабжаются большей частью наполнителями с малыми размерами частиц. Наибольшее распространение из них имеют: опилки, кордное волокно. Большой объем применения этих наполнителей определил цементировочный агрегат как наиболее оперативная техника для их намыва.

Кроме того, много скважин бурятся с точек, имеющих низкую альтитуду. Процесс бурения на них обычно сопровождается водопроявлениями, что не позволяет проводить намыв наполнителя без утяжеленного раствора через воронку, установленную на устье. Дополнительное преимущество использования цементировочного агрегата - его способность задавливать раствор с наполнителем в скважину под высоким давлением с малой производительностью, не вызывая гидроразрыва пласта. Такой процесс изоляции обычно требуется там, где ствол подготавливается для бурения с тяжелым глинистым раствором или в скважинах, в которых при цементировании обсадных колонн происходят гидроразрывы породы.

На рисунке 4.7 приведена схема намыва наполнителей при приготовлении глинистого раствора с помощью СМН-20. Наполнитель при использовании этой схемы доставляется в малую тампонажную емкость непосредственно под струю глинистого раствора. В условиях разведочного бурения скважин целесообразно намыв наполнителей производить одним цементировочным агрегатом. Для этого через малую тампонажную емкость с помощью основного и вспомогательного насосов создается циркуляция воды. В нее постепенно добавляется глинопорошок и приготавливается глинистый раствор, который порциями закачивается с наполнителем в скважину.

Рис. 4.7

Каждая порция приготавливается в малой тампонажной емкости. В этом случае используется просеянный наполнитель, имеющий малый размер частиц. Добавка его в тампонажную емкость доводится до 30-40 % по весу к объему раствора. Эффективность изоляционных работ повышается при использовании глинистого раствора с добавкой цемента. Получается достаточно вязкая паста, которая прокачивается насосами ЦА. Для этого по описанной схеме приготавливается сначала глинистый раствор. Затем при его круговой циркуляции в него вводят цемент. В зависимости от плотности глинистого раствора и типа глинопорошка, взятого при его приготовлении, добавка цемента может колебаться в пределах от 30 до 50 кг на 1 м³ раствора.

Добавка цемента в глинистый раствор может практиковаться и при использовании для его приготовления СМН-20. Однако при этом ввод цемента должен быть равномерным и в количестве, не позволяющем уменьшить объем ввода наполнителя.

Способ намыва наполнителей с помощью ЦА целесообразно применять до получения первых признаков начала снижения интенсивности поглощения: при намыве наполнителей через открытый конец до восстановления частичной циркуляции, а при намыве через пакер до получения избыточного давления порядка 0,5-1,0 МПа.

Возможна также технология намыва наполнителей под давлением при бурении поглощающих скважин, когда вскрыто несколько проницаемых пластов. Для этого, после достижения проектной глубины в скважине, производятся опрессовки ствола снизу вверх. Установку пакера обычно производят после каждого отдельного горизонта, сложенного проницаемыми породами, чтобы можно было сразу выделить осложненный горизонт и изолировать его.

На основе обобщений практического материала было установлено: давление опрессовки должно приближаться к той величине, которая будет создаваться при цементировании обсадной колонны в данном интервале. Известны экспериментальные зависимости (для каждого района могут быть разные в зависимости от гидродинамической характеристики поглощающих горизонтов), на которые следует ориентироваться при опрессовках ствола скважины при подготовке его к бурению с промывкой утяжеленным раствором (плотностью 1400-1500 кг/м³):

; , (4.1)

где - максимальная величина давления опрессовки, МПа;

- глубина залегания подошвы опрессовываемого горизонта, м;

- допустимая приемистость на 100 м опрессовываемого интервала, м³/ч.

Намыв наполнителя под давлением производится большей частью в проницаемые пласты, характеризующиеся наличием начального градиента давления, при котором через них фильтруется жидкость. Особую сложность представляет ликвидация поглощения жидкости при начальных градиентах давления от 2,0 МПа до 3,0 МПа в породах, сложенных трещиноватыми и раздробленными породами. При намыве мягких наполнителей под давлением каналы ухода раствора в таких породах расширяются. Расширение происходит за счет временного уплотнения отдельных трещин раздробленного на плиты скелета породы и за счет упругого сжатия во всех трещинах перемычек из наполнителя. При этом каждый раз при очередном намыве образуется, по видимому, один и тот же канал, по которому наполнитель с раствором уходит вглубь пласта, перекрытие которого на большом расстоянии от ствола скважины может быть длительным процессом. В таких случаях рекомендуется при намыве под давлением применять следующие основные технологические приемы:

- применять несколько типов наполнителей, отличающихся по свойствам, и прежде всего комплекты из мягких, волокнистых, пластинчатых, жестких и упругих наполнителей, например опилки, кордное волокно, мелкая слюда-чешуйка, тонкий песок, мелкая резина. Композиция состава наполнителей подбирается, исходя из наличия их типов;

- при высокой величине начального градиента давления (от 4,0 до 5,0 МПа), когда возникают поглощения в изолируемом пласте, закачивать раствор с наполнителями рекомендуется непрерывным процессом, выполняя последовательно следующие операции: закачку воды, глинистого раствора, глинистого раствора с наполнителями. Указанная последовательность операций позволяет доставить в пласт более крупные частицы наполнителя за счет создания режима последовательного расширения высоты трещин в изолируемом пласте.

Одним из способов увеличения эффективности изоляционных работ с применением наполнителя является приготовление в специальных технологических емкостях "мягких" пробок, представляющих собой буровой раствор с высокой концентрацией наполнителя. Благодаря тому что приготовление "мягких" пробок ведется с помощью бурового насоса, глинистый раствор удается насыщать более крупным наполнителем, чем в случаях работы с ЦА.

При использовании большого количества "мягких" наполнителей (типа кордного волокна) рекомендуется для использования эффекта "скользкой" воды вводить в раствор до 2 % полиакриламида, что позволяет резко в 1,5-2 раза повысить процент ввода наполнителей и снизить гидравлические сопротивления при прокачивании пульпы через трубы в скважину. Эффект "скользкой" воды повышает закупоривающую способность пульпы в 1,5-2 раза.

В качестве технологической емкости могут использоваться гидромешалки различных типов. Более удобны специальные емкости для приготовления из глинопорошка глинистого раствора с последующим его обогащением наполнителем.

На рисунке 4.8 приведена схема обвязки технологической емкости. Технологическая емкость 10 смонтирована на специальном блоке. С буровым насосом № 1 она обвязывается трубопроводом 2, по которому завезенный заранее глинистый раствор из приемного амбара закачивается в мерную емкость 10. Одновременно под струю глинистого раствора в емкость загружается наполнитель и, таким образом, в ней приготавливается порция тампонажного раствора, называемого "мягкой" пробкой. Закачивание глинистого раствора с наполнителем из мерной емкости в скважину через манифольдную линию 9 осуществляется буровым насосом № 2 с помощью всасывающего шланга 7.

Гидросмеситель с бункером 1 позволяет приготовить глинистый раствор на буровой из глинопорошка.

Если при приготовлении "мягких" пробок не использовался крупный наполнитель, который может осесть или всплыть в бурильных трубах, несколько объемов из технологической емкости могут быть закачаны в бурильные трубы и затем продавлены в зону поглощения. В практике борьбы с поглощениями объем "мягких" пробок, закачиваемых в скважину, колеблется в широких пределах от 10 м³ до 100 м³ и более.

Рис. 4.8