книги из ГПНТБ / Мищевич, В. И. Гидродинамические исследования поглощающих пластов и методы их изоляции

под действием создаваемого перепада давления в поглощающий пласт) будет

=V'

Граница раздела тампонирующая смесь — жидкость Я2 должна находиться в течение III этапа не ниже открытого конца буриль­ ных труб. При несоблюдении этого условия опускающийся ниже открытого конца бурильных труб столб жидкости Я2 будет пере-

100

мешиваться с тампонирующей смесью, выходящей из бурильных труб.

Минимально допустимое давление Др2 в конце III этапа, не­ обходимое для сохранения постоянной величины Я2, будет

При этом жидкость, замещенная тампонирующей смесью в

объеме Vt. c= V t. c, залавливается в поглощающий горизонт под действием перепада давления, создаваемого тампонирующей смесью.

Время закачки продавочной жидкости U при сохранении в кон­ це III этапа минимального перепада давления (Лр2)тш для под­ держания неизменной величины Я2 и избежания разбавления там­ понирующей смеси жидкостью, находящейся в затрубном прост­ ранстве, будет определяться на основании индикаторной линии, ха­ рактеризующей изолируемый поглощающий горизонт Q=f(Ap2). Следовательно, в конце III этапа столб жидкости в затрубном про­ странстве будет равен Я2, перепад давления на поглощающий го­ ризонт (Ap2)mm, тампонирующая смесь будет находиться полностью в стволе скважины ниже открытого конца бурильных труб. Продавочная жидкость будет полностью находиться в бурильных трубах. Причем по высоте она будет равна Я2 (рис. 44,111 этап).

Под действием перепада (Ар2)тш в скважине, оставленной в состоянии покоя, начнется процесс восстановления давления. По­ скольку давление, созданное столбом жидкости и тампонирующей смесью, выше пластового давления поглощающего горизонта, будет продолжаться задавливание в поглощающий горизонт жидкости, находящейся ниже тампонирующей смеси. При этом столб жидко­ сти Я2 и тампонирующая смесь будут опускаться по стволу сква­ жины.

При полном восстановлении давления, т.е. когда (Ар2)min== 0, тампонирующая смесь займет положение против поглощающего горизонта, так как в скважине обеспечено условие, выраженное формулой (60). Время /4 , необходимое для восстановления дав­ ления в скважине, будет определяться на основании индикаторной линии, характеризующей изолируемый поглощающий горизонт

рассчитываемой до начала процесса согласно формуле (60), там­ понирующая смесь расположена против поглощающего горизонта, перепад давления на поглощающий горизонт (Ар2)тш=0. Тампо­ нирующая смесь твердеет после окончания IV этапа, находясь в

101

6 ) V t . C < V t . c .

Впроцессе закачки в бурильные трубы тампонирующей смеси

вконце I этапа

^гУп .р / Дт.сУт.с-

Для сохранения равенства (6 8 ) в конце I этапа необходимо после закачки тампонирующей смеси в бурильные трубы закачать

Следовательно, I этап будет состоять из закачки полного объе­ ма тампонирующей смеси и продавочной жидкости в объеме Уп.р-

II этап аналогичен рассмотренному случаю, когда Ут.c = V T . с- III этап заключается в закачке продавочной жидкости в

объеме

В I этапе для сохранения равенства по формуле (6 8 ) необхо­ димо затворить и закачать в бурильные трубы тампонирующую

смесь в объеме VT. с.

II этап аналогичен описанным выше в случаях а и б.

IIIэтап состоит из закачки в скважину тампонирующей смеси

вобъеме

Минимальный перепад давления для расчета времени и закачки U тампонирующей смеси в объеме V 'т.с определится по формуле

0,7854

102

Минимальный перепад давления для расчета времени закачки ta" продавочной жидкости в объеме Уп. ж находится по формуле

(78)

IV этап аналогичен описанным выше случаям а и б.

В рассмотренных вариантах величина Я2 сохраняется постоян­ ной, если изоляционные работы проводить по отдельным этапам,

будет создавать перепад давления на поглощающий горизонт, под действием которого жидкость, находящаяся ниже тампонирующей смеси, будет залавливаться в поглощающий пласт. Максимально возможный перепад давления может быть определен согласно рис. 46.

Когда Ят. с ^ Я у СТ,

Время процесса затворения в I этапе t\ при закачке тампони­ рующей смеси через переводник не ограничено и может быть оп­ ределено в зависимости от количества взятых для процесса цемен­ тировочных агрегатов и смесителей. При закачке тампонирующей смеси через открытый ствол скважины не следует допускать пере­ лива тампонирующей смеси через устье скважины.

II этап. Закачиваемая продавочная жидкость занимает часть скважины выше тампонирующей смеси. Максимально возможный

103

перепад давления во II этапе определится по формуле (81) для случаев с^^-^^уст и Н<$фс^^-^-^ст*

(Ара)шах = 0,1 [Ят.сут.с + (Я —Ят.с) 7 п.р — (Я — Яуст) уп.р]• (82)

Под действием перепада (А/7г)тах столб жидкости в скважине будет опускаться (рис. 46, III этап).

Минимальное время закачки продавочной жидкости

Ят-0-Яу0Т /Утс>/УуСТ

104

лится на основании индикаторной кривой, характеризующей изо­ лируемый горизонт, Q=f(Ap).

I l l этап. В скважине устанавливается равновесие между дав­ лением столба жидкости, находящейся в скважине, и пластовым давлением поглощающего горизонта. Время восстановления дав­ ления определяет индикаторная кривая, характеризующая изоли­ руемый горизонт, Дp = f(t).

При восстановлении давления тампонирующая смесь займет положение против поглощающего горизонта (рис. 46, III этап).

Тампонирующая смесь, находясь без движения, твердеет в зоне-

поглощения.

Определение времени проведения изоляционных работ по отдельным этапам.

Время на изоляционные работы в I этапе t\ для всех рассмот­ ренных случаев определяется в зависимости от принятого количе­ ства цементировочных агрегатов:

qn

Vt. c— объем тампонирующей смеси, закачиваемой в I этапе; q — производительность цементировочного агрегата; п — число одно­ временно работающих цементировочных агрегатов.

Ограничение скорости затворения и ее закачки может быть лишь при закачке тампонирующей смеси через ствол скважины, когда Ят. с> Я уст, в целях избежания перелива смеси через откры­ тое устье скважины (если процесс ведется без установки перевод­ ника на устье скважины).

Время восстановления давления во II и IV этапах при закачке тампонирующей смеси через бурильные трубы и в III этапе при закачке тампонирующей смеси через ствол скважины определяется по индикаторным линиям, характеризующим изолируемый погло­ щающий горизонт, так как при их определении в процессе заме­ ров фиксируется зависимость Дp = f(t).

Имея текущие точки расходов Q„, Qn-i и соответствующие ин­ тервалы изменения перепада давления Др„, Арп-\, по формуле

0,785d*H°n

можно вычислить соответствующие участки времени:

о д а х

(84)

Просуммировав tn при изменении перепада давления по от­ дельным интервалам от Дри=о до Дрп, получим время восстанов­ ления давления для изменения перепада давления от Дрп до. Дрп=о:

105

Время Т определяется по фактическим индикаторным линиям. Определим время ведения изоляционных работ в III этапе при закачке тампонирующей смеси через бурильные трубы (Щ t2, t2") и во II этапе при закачке тампонирующей смеси через ствол сква­ жины t2. Как было рассмотрено ранее, тампонирующая смесь, за­ нимающая часть ствола скважины (при выходе тампонирующей смеси из бурильных труб), создает за счет разности удельных весов тампонирующей смеси и жидкости, находящейся в скважине,

перепад давления на поглощающий горизонт Ар2.

Под действием созданного перепада давления жидкость, на­ ходящаяся ниже тампонирующей смеси, будет залавливаться в поглощающий горизонт. При этом тампонирующая смесь будет опускаться. Скорость снижения уровня тампонирующей смеси бу­ дет зависеть от коллекторских свойств поглощающего горизонта.

Следовательно, по индикаторной линии, характеризующей изо­ лируемый поглощающий горизонт, зная диаметр скважины, можно определить скорость снижения уровня тампонирующей смеси в

Определив время ведения процесса в данном этапе и зная ко­ личество продавочной жидкости, подлежащей закачке в данном этапе (обеспечивающее вытеснение тампонирующей смеси из бу­ рильных труб при закачке ее через бурильные трубы), можно вы­ числить необходимое для процесса количество цементировочных

Vn. ж — объем продавочной жидкости в м3; q — максимальная про­ изводительность одного цементировочного агрегата.

§19. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ПРЕИМУЩЕСТВА

ИНЕДОСТАТКИ СПОСОБОВ ЗАКАЧКИ ТАМПОНИРУЮЩЕЙ

СМЕСИ В ЗОНЫ ПОГЛОЩЕНИЯ

При закачке тампонирующей смеси через ствол скважины время, необходимое для ведения процесса, не влияет на изменение величины Н2, обеспечивающей качество изоляционных работ. Сле-

106

довательно, согласно расчетам, для изоляционных работ может быть взято минимальное число цементировочных агрегатов и сме­

сителей.

При закачке тампонирующей смеси через бурильные трубы для сохранения неизменной величины Я2 необходимо придерживаться расчетных величин по каждому отдельному этапу. Следовательно, для изоляционных работ число цементировочных агрегатов и сме­ сителей берется строго по расчетам, приведенным ранее. Исклю­ чение составляет лишь случай, когда ут. с = Уп. р, так как создавае­ мый перепад давления на поглощающий горизонт, согласно фор­

Отсюда можно сделать вывод, что при закачке смеси через буриль­ ные трубы разница в удельных весах тампонирующей смеси и жидкости, находящейся в скважине, должна быть минимальной.

При уг. c = Yn.p число цементировочных агрегатов может быть минимальным и зависит от качества применяемой тампонирующей смеси, т. е. от начала схватывания ее и примененных инертных

трубами и последней промежуточной колонной (кондуктором) не­ обходимо герметизировать, чтобы предотвратить перелив через устье скважины.

Таким образом, из сказанного выше следует, что способ закач­ ки тампонирующей смеси в зоны поглощения через ствол скважи­ ны имеет преимущества перед другими способами.

К недостаткам данного способа следует отнести перемешивание тампонирующей смеси при движении с жидкостью, находящейся в скважине (при расположении поглощающего горизонта на боль­ шой глубине).

Преимуществом способа закачки тампонирующей смеси через бурильные трубы является сохранение смеси от разбавления при движении по бурильным трубам независимо от глубины их спуска. Недостаток — сложность сохранения величины Я2 постоянной по отдельным этапам.

С учетом изложенного способ закачки тампонирующей смеси через ствол скважины может быть рекомендован в случаях, когда глубина залегания поглощающих горизонтов незначительна и не превышает 600—800 м. При большей глубине должен быть принят способ закачки тампонирующей смеси через бурильные трубы.

Для сокращения числа цементировочных агрегатов и смесите­ лей тампонирующую смесь необходимо подбирать по удельному

107

весу, близкому к удельному весу жидкости, находящейся в сква­ жине. Если невозможно подобрать тампонирующую смесь нужного удельного веса, интенсивность поглощения данного горизонта мож­ но уменьшить намывом в зону поглощения инертных материалов или закачкой в скважину жидкости большего удельного веса (глинистый раствор, минерализованная вода и др.).

Более простым решением вопроса может быть применение спо­ соба закачки тампонирующей смеси в зоны поглощения через бурильные трубы с применением пакера. Изоляция затрубного про­ странства с помощью пакера позволяет сохранять величину Н2 неизменной, т. е. ликвидируется основной недостаток — сложность сохранения во время процесса неизменной величины # 2. Таким образом, способ закачки тампонирующей смеси через бурильные трубы с установкой пакера сочетает преимущества двух ранее рассмотренных способов, исключая в то же время их недостатки.

Глубина установки пакера

Расчет этого процесса закачки тампонирующей смеси аналоги­ чен расчету процесса закачки смеси через ствол скважины.

§ 20. ТАМПОНИРУЮЩИЕ СМЕСИ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ

1. Начало схватывания. Тампонирование будет наиболее каче­ ственным, когда время начала схватывания смеси равно времени, необходимому для доведения ее до зоны поглощения. Следова­ тельно, время начала схватывания тампонирующей смеси для изоляции поглощающего горизонта определяется:

при закачке через ствол скважины

процессе изоляционных работ величины # 2 постоянной и сохране­ ния тампонирующей смеси от разбавления разница удельных ве­ сов тампонирующей смеси и жидкости, находящейся в скважине, должна быть минимальной. В идеальном случае

Ут. с = Yn. р .

Кроме того, тампонирующая смесь, находящаяся против погло­ щающего горизонта, в конечном этапе изоляционных работ будет иметь меньшую растекаемость, если Yt. c = Y n.p-

3. Растекаемость. Тампонирующая смесь должна иметь мини­ мальную растекаемость. Чем больше размер каналов фильтрации,

108

тем меньше должна быть растекаемость. При наличии крупных каналов фильтрации у поглощающих горизонтов, представленных трещиноватыми, кавернозными породами, в зону поглощения не­ обходимо намывать инертные наполнители для снижения интен­ сивности поглощения. Как показывает зарубежный опыт [54, 60[, наибольший эффект от применения наполнителей в том случае, если одновременно применяются гранулярные, хлопьевидные и волокнистые наполнители. Гранулярные наполнители следует под­ бирать в зависимости от размера поглощающих каналов.

§ 21. ЗАМЕНА ПРОМЫВКИ ЗАБОЯ ВОДОЙ ПРОМЫВКОЙ ГЛИНИСТЫМ РАСТВОРОМ

В восточных нефтяных районах страны основная часть разреза скважин бурится с применением технической воды в качестве про­ мывочного раствора. Нижнюю часть ствола скважины при вскры­ тии продуктивной толщи бурят с использованием глинистого раствора. Так как зоны поглощения приурочены к интервалу сква­ жины, где используется техническая вода, возникает вопрос об определении возможности перехода с промывки забоя водой на промывку глинистым раствором, потому что расход глины и хи­ мических реагентов для приготовления раствора, а следовательно, и длительность бурения нижнего интервала скважины будут за­ висеть от степени подготовленности скважины, т. е. от качества проведенных изоляционных работ.

Таким образом, подготовка ствола скважины, вскрываемого с применением технической воды, заключается в полном вскрытии всех зон поглощения и их надежной изоляции. Степень надежно­ сти изоляционных работ определяется расходом промывочного раствора (воды) согласно индикаторной линии.

Общий закон фильтрации для структурированной жидкости выразится аналогично закону фильтрации для воды с вводом коэф­ фициентов, учитывающих относительное отличие параметров гли­ нистого раствора от воды:

тывающий относительное различие вязкостей глинистого раствора и воды; Ки К2, Къ — коэффициенты продуктивности (приемистости) трех сред (см. гл. IV); Ар — перепад давления на поглощающий горизонт.

Определим перепад давления на поглощающий горизонт при заполнении скважины глинистым раствором Арр. При заполнении

109