7.4 Естественная кольматация

Кольматация гранулярных коллекторов происходит естественным образом при Р_с >Р_пл в зоне работа долота и калибраторов, где образующаяся фильтрационная корка постоянно разрушается, что создает условия для проникновения твердой фазы промывочной жидкости ОСЗП. Исследования образцов керна, отобранного из стенок скважин Ромашкинского месторождения в Татарстане, вскрытых с промывкой глинистым раствором и представленного песчаниками, показали, что твердая фаза проникает в песчаник на 1 – 2 см, а степень проницаемости не превышает 5 (рис 2), отсюда следует, что естественная кольматация не может существенно повлиять песчаников на фильтрационные процессы в системе «скважина-пласт».

Рисунок 7.2 - Зависимость коэффициента закупорки пор (К₁/К₀) от проницаемости материнской породы (скважина 555 Ромашкинского месторождения)

Естественная кольматация трещинных пород с раскрытием трещин больше 2мм может происходить, если после их вскрытия продолжается углубление скважины и часть бурового шлама, поднимаемого потоком жидкости в кольцевом пространстве, поступает трещины, кольматируя их естественно, продолжение углубления скважины после вскрытия поглощающих трещинных пород возможно, если интенсивность поглощения невелика и отсутствует опасность скопления шлама в стволе скважины.

Практика бурения показывает, что таким образом удается изолировать поглощения небольшой интенсивности.

7.5 Искусственная кольматация

Поскольку естественная кольматация не всегда приводит к нужному эффекту и не везде применима, разработаны методы искусственной кольматации.

Для кольматации песчаников разработаны методы струйной и вибрационной кольматации.

При струйной кольматации в переводнике над долотом устанавливается гидромониторная насадка, гидромониторная струя истекающая из наддолотного переводника, размывает фильтрационную корку на стенках скважины и способствует нагнетанию бурового раствора и его твердой фазы в поры стенок скважины, что приводит к их кольматации. Скорость гидромониторной струи должна быть достаточной для размыва фильтрационной корки и в то же время не разрушать горную породу.

а) б)

а) компоновка инструмента

б) гидромеханическое воздействие струи на стенку скважины

1 – бурильная колонна; 2 – кольматационный переводник;

3 – гидромониторная струя

Рисунок 7.3 - Схема струйной кольматации стенок скважины

Практика показывает, что при струйной кольматации гидромониторная струя должна воздействовать на каждую точку стенки скважины не менее 10 раз. Для этого скорость осевого перемещения бурового инструмента должна быть не более

(7.3)

где – диаметр гидромониторной струйки, – частота вращения гидромониторного переводника, – количество гидромониторных насадков в переводнике.

При вибрационной кольматации в скважину на бурильной колонне спускается вибратор, создающий в скважине пульсации давления.

Если амплитуда колебаний давления , то в моменты, когда

Р_с >Р_пл происходит отрыв фильтрационной корки, что создает условия для проникновения твердой фазы бурового раствора в поры пласта.

Искусственная кольматация трещинных пород может осуществляться двумя способами. При нагнетании в трещины растворов, содержащих твердую фазу крупных размеров, происходит кольматация трещины по схеме на рис 2б.

При нагнетании в трещины раствора с высокой концентрацией твердой фазы происходит кольматация трещины за счет смыкания фильтрационных корок. Расчеты и практика бурения показывают, что кольматация трещин по этой схеме так эффективнее (за более короткое время), чем больше концентрация твердой фазы в растворе, чем выше его показатель фильтрации и его вязкость, чем выше интенсивность нагнетания, обуславливающая высокое значение разности P_тр-P_пл.

а) б)

а) компоновка инструмента

1 – бурильная колонна; 2 – вибратор;

б) давление в скважине

1 – статистическое давление; 2 – пластовое давление; 3 – динамическое давление; 4 – моменты отрицательного диф. давления.

Рисунок 7.4 - Схема вибрационной обработки