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

и снятия перепада давления в трубах после среза шпилек 19, удер­ живающих башмак и связанные с ним детали в корпусе при спуске устройства в скважину. Шар 21 предназначен для перекры­ тия отверстия в башмаке с целью создания избыточного давления для среза шпилек 19. Башмак, шар, верхний и нижний патрубки изготавливают из разбуриваемого материала (сплав Д16Т).

Конструкция устройств УПП-4Б, УПП-5Б, УПП-8 Б показана на рис. 57. Основными деталями являются переводник 2, корпус 3, центральная труба 9, перфорированная труба 23 с сеткой 12, фо­ нарь 7, башмачный патрубок 17 с башмаком 19. Многие детали имеют такое же назначение, что и в устройствах типа УПП-А.

Центральная труба, кроме обеспечения промывки и прокачки тампонирующего раствора, служит для центрирования бурильной колонны при расхаживании ее в процессе перекрытия зоны погло­ щения. Перфорированная труба является остовом, на котором кре­ пится сетчатая оболочка. Большие отверстия в ней предназначены для прохода цементного раствора с наполнителем, а малые (в ниж­ ней части) —для выпуска промывочного и цементного растворов и выравнивания давления в трубах и затрубном пространстве при изоляционных работах. Фонарь 7 центрирует верхний конец пер­ форированной трубы в корпусе. Чтобы исключить порыв сетки при ее переполнении, сверху устанавливают сетку с ячейками боль­ шого размера.

Т е х н о л о г и я п р и м е н е н и я п е р е к р ы в а ю щ и х у с т ­ ройст в . Перед проведением изоляционных работ в скважине с помощью перекрывающих устройств необходимо выполнить сле­

дующие работы:

а) определить интенсивность поглощения и мощность погло­ щающего интервала;

б) провести замеры электротермометром и каверномером ин­ тервала поглощения;

в) провести контрольный замер длины бурильной колонны, которая должна соответствовать фактической глубине скважины; г) установить искусственный забой (если нет естественного) на 1—1,5 м ниже подошвы зоны поглощения путем закачки цемент­

ного раствора с ускорителем; д) пробурить зумпф на 1—1,5 м для получения надежной связи

перекрывающего устройства с искусственным забоем, таким обра­ зом, будет получен забой на 1—1,5 м ниже зоны поглощения;

е) расширить ствол скважины в интервале зоны поглощения, если необходимо.

Длина сетки должна быть в 1,5—3 раза больше мощности зоны поглощения, а ее диаметр равен максимальному диаметру кавер­ ны или больше его.

Перед спуском устройства необходимо подобрать длину буриль­ ной колонны таким образом, чтобы можно было обвязать устье скважины и прокачивать жидкость через ведущую трубу, буровой шланг и нагнетательную лйнию заливочных агрегатов. Обвязка

130

должна обеспечить подъем колонны от забоя на расстояние, рав­ ное длине перекрывающего устройства. Устройство спускают в скважину на бурильных трубах, устанавливают на 0,5—0,8 м от забоя, и скважину промывают.

Во избежание преждевременного среза шпилек не допускается вращение бурильной колонны при спуске. После промывки отвин­ чивают ведущую трубу, и в трубы бросают шар. При закачке жид­ кости с помощью цементировочных агрегатов срезаются штифты, удерживающие башмак, и колонну немедленно приподнимают на длину сетчатой оболочки. Корпус от забоя поднимается при одно­ временной подкачке в бурильные трубы 1—1,5 м3 воды, за которой закачивают цементный раствор, приготовленный из 1,5—2 т це­ мента, а затем остальное количество цементного раствора с до­ бавлением 3—4% кожи-«гороха» от веса сухого цемента при растекаемости 12—16 см по конусу АзНИИ. После закачки там­ понирующей смеси с наполнителем ее продавливают расчетным количеством промывочного раствора. Для обеспечения минималь­ ного перепада давления на сетку при ее заполнении давление продавки должно быть таким, чтобы суммарное гидростатическое давление столбов жидкостей в трубах было незначительно больше пластового давления. Продавливать тампонирующую смесь необхо­ димо жидкостью, удельный вес которой равен удельному весу про­ мывочного раствора, находящегося в скважине.

Если перед подъемом бурильной колонны в период продавки уровень промывочного раствора в бурильных трубах и затрубном пространстве находится у устья, то необходимо закачать дополни­ тельно некоторое количество промывочного раствора из расчета полного вытеснения смеси из бурильных труб. Затем колонну под­ нимают на 100—120 м и промывают трубы. После промывки бу­ рильную колонну частично поднимают (на 200—300 м), доливают жидкость и расхаживают колонну в течение 6 — 8 ч. Если возмож­ ны прихваты, колонну сразу же полностью поднимают с обяза­ тельным доливом и оставляют скважину на ОЗЦ (24—36 ч).

Для контроля необходимо через 12 ч ОЗЦ замерять в скважине статический и динамический уровни. Разбуривать цементный мост

иперекрывающее устройство следует при минимальных нагрузке

идавлении. Если весь интервал зоны поглощения не перекрыт, в

цементном мосту роторным способом бурят зумпф на 1—1,5 м и повторяют заливку с перекрывающим устройством.

Промысловые испытания показали, что в результате примене­ ния УПП были получены цементные мосты там, где при обычных заливках через бурильные трубы их получить не удавалось. В отдельных случаях были поглощения промывочного раствора после некоторых успешных заливок с применением УПП. Объяс­

этому в подобных случаях необходимо предварительно расширять каверны.

9* 131

и з о л я ц и я ЗОН ПОГЛОЩЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МЕШКОВ

. Для ликвидации поглощения в зонах, имеющих каверны, и в зонах обвалов с целью предохранения заливаемого в скважину цементного раствора от разбавления водой и растекания его в зоне поглощения на месторождениях Саратовской области приме­

ника 3 и обратного клапана 2 и спускают в скважину на необхо­ димую глубину. Во время спуска бурильные трубы через каждые 200—300 м следует заполнять промывочным раствором. После спуска труб закачивают, а затем подавливают цементный рас­ твор, при этом в бурильных трубах создается давление, вслед­ ствие чего сбрасывается кольцевая диафрагма и перфорированная труба с мешком выходит из обсадной трубы до упора центрирую­ щей втулки в стоп-кольцо.

132

При дальнейшем повышении давления разрывается вторая диафрагма, перекрывающая полость перфорированной трубы, и в нее начинает поступать сначала промывочный раствор, а затем

цементный.

После прокачки расчетного количества продавочной жидкости

вают к ушкам трубы; г) собранную трубу с мешком устанавливают в корпус и кре­

пят срезными винтами.

После спуска перекрыватель располагают в скважине так, чтобы нижний конец был у кровли поглощающего интервала. В бурильные трубы закачивают 0,2—0,3 м3 цементного раствора, а затем бросают эбонитовый шар 8 и закачивают остальное количе­ ство цементного раствора. При продавке раствора шар садится в гнездо башмака, при давлении 35 кгс/см2 винты 3 срезаются и труба с мешком выходит из корпуса до упора поршня в стоп-коль­ цо. Дальнейшее повышение давления до 65 кгс/см2 приводит к сре­ зу винтов 7 башмака, который вместе с мешком опускают на за­ бой (или на предварительно установленныйцементный мост в подошве зоны поглощения). Через открывшееся отверстие трубы мешок заполняется цементом.

133

После закачки продавочной жидкости бурильные трубы подни­ мают, крепление обрывают, и мешок, заполненный цементным раствором, остается в скважине. Если ствол скважины вертикаль­ ный, а зона поглощения или обвалов расположена близко от баш­

заливают цементный раствор. Затем систему доводят до интерва­ ла поглощения, мешок выпрессовывают, заполняют цементом и отсоединяют путем поворота бурильной колонны.

В ТатНИИ была предложена и испытана схема транспортиров­ ки мешка в скважину по колонне бурильных труб (рис. 60). На конец бурильных труб 1 навинчивают переводник 3, спускают в скважину и устанавливают на 0,5—1 м выше кровли зоны погло­ щения. Затем в трубы 1, предварительно заполненные жидкостью до устья, бросают перфорированную насосно-компрессорную тру­ бу 4 с надетым на нее мешком 8, который по всей длине крепят шпагатом. Головка 2 перфорированной трубы подходит к седлу переводника и останавливается. Закачиваемый в бурильные трубы цементный раствор проходит через отверстия 5 насосно-компрес­ сорной трубы и заполняют мешок. Излишки цементного раствора выходят через верхний свободный конец мешка. После закачки расчетного количества продавочной жидкости бурильную колонну

134

медленно поднимают. Шпильки 7, удерживающие башмак 6 при движении насосно-компрессорной трубы, срезаются, и мешок с башмаком остается в скважине, а насосно-компрессорная труба извлекается на поверхность и может быть повторно использована. Башмак изготовляется из разбуриваемого материала.

Изоляцию зон поглощений с помощью проницаемого мешка проводили на месторождениях Татарии, Саратовской области и др.

В США на месторождениях Скалистых Гор при борьбе с ин­ тенсивными поглощениями известняков медисон применяли нейло­ новые мешки диаметром 46—61 см, прикрепленные к перфориро­ ванной трубе при помощи ободов. На каждом конце перфориро­ ванной трубы находятся центраторы из резины или цемента. По всей длине нейлонового мешка через каждые 0,3 м прикреплены резиновые манжеты, предохраняющие мешок от разрушения. При­ способление спускают на бурильных или насосно-компрессорных трубах, а после закачки в него цементного раствора трубы отсое­ диняют вращением и извлекают из скважины.

Нейлоновый мешок хорошо заполняет неровности стенок сква­ жины и в то же время оказывает сопротивление движению цемент­ ного раствора, достаточное для его удержания в стволе. После ОЗЦ разбуривают все части приспособления и цементный мост.

Недостатком приспособления является то, что непроницаемый нейлоновый мешок не обеспечивает связи между цементным кам­ нем и горной породой. Это приводит к разрушению цементного кольца во время дальнейшего бурения и открытию каналов погло­ щающего пласта, поэтому перед спуском нейлонового мешка целе­ сообразно расширить скважину в интервале установки приспо­ собления.

к а с с е т н ы е П Е Р Е К Р Ы В А Т Е Л И

Приспособлениями, предотвращающими распространение там­ понирующей смеси в глубь поглощающего пласта, являются ме­ таллические кассеты для перекрытия стенок скважины в пределах зоны поглощения. Перед спуском кассеты необходимо уточнить глубину и мощность поглощающего горизонта и расширить соот­ ветствующий интервал ствола скважины [23].

На рис. 61 показан кассетный перекрыватель КуйбышевНИИ НП рулонного типа, который прошел опытно-промышленные ис­ пытания на промыслах Куйбышевской области.

Кассетный перекрыватель представляет собой корпус 2, в кото­ рый вставляется труба 6 с поршнем 4. Предварительно на трубу надевают свернутый в рулон дюралюминиевый или стальной лист, который удерживается в таком положении кольцом 5 и пробкой 9, Башмак закрепляется на наконечнике 10 с помощью шпилек. Поршень 4 фиксируется в неподвижном положении шпильками 3. Собранный перекрыватель соединяется через переводник 1 с бу­ рильной колонной и спускается в скважину к месту установки.

135

После промывки скважины в бурильные трубы бросают шар 12 и создают давление. При 50—70 кгс/см2 шпильки 3 срезаются, и поршень вместе с трубой и кассетой 8 перемещается до упора в

скважины внутри ее нагнетанием промывочного раствора создают перепад давления, под действием которого труба приобретает ци­ линдрическую форму. Для герметизации концевых участков и за­ щиты от бурильных труб при спуско-подъемных операциях пере­ крыватель закрепляют тампонирующими материалами. Разбури­ вают затвердевшую смесь обычным способом.

Гофрированные трубы изготовляют из дюралюминиевого сплава.

136

Глава X

Наполнители и тампонирующие материалы

§ 24. НАПОЛНИТЕЛИ

Наполнители различных видов и различных фракционных составов широко применяют при борьбе с поглощениями промывочного раствора. Ввод наполнителей в раствор способствует успешному разбуриванию трещиноватых и кавернозных пород,’ причем предот­ вращаются потери промывочного раствора. При вводе наполните­ лей в тампонирующие смеси значительно повышаются закупори­ вающие свойства смесей и их эффективность при перекрытии по­ глощающих каналов:

В практике применяются наполнители следующих видов: во­ локнистые, пластинчатые и зерйистые.

В о л о к н и с т ы е м а т е р и а л ы . Используются материалы растительного, животного, минерального происхождения, а также ряд синтетических. Тип и размер волокна значительно влияют иа качество работ. Большое значение имеет устойчивость волокон при циркуляции их в промывочном растворе. Такие материалы дают хорошие результаты при закупорке песчаных и гравийных пластов с зернами диаметром до 25 мм, а также при закупорке

скорлупу и др. Большинство зернистых материалов эффективно закупоривает пласты гравия с зернами диаметром до 25 мм. Пер­ лит дает хорошие результаты при закупорке гравийных пластов с

порить трещины в 2 раза большие, чем при применении волокни­ стых или чешуйчатых материалов.

При отсутствии данных о размерах зерен и трещин поглощаю­ щего пласта применяют смеси волокнистых материалов с пластин­

13Г

чатыми или зернистыми, при этом получают удовлетворительные

результаты [26].

Наибольшее распространение нашли следующие наполнители: целлофан, кожа-«горох», кордное волокно, слюда-чешуйка, керам­ зит, резиновая крошка, подсолнечная лузга, перлит, древесные опилки и др. Ниже приведено краткое описание некоторых напол­ нителей.

Ц е л л о ф а н — тонкая прозрачная пленка толщиной 25—60 мк. В качестве наполнителей используют отходы целлофана, получае­ мые на предприятиях, изготовляющих или потребляющих его. Цел­ лофан измельчают путем резки специальным ножом с последую­ щей обработкой в молотковой дробилке (силосорезке). Приме­ няется измельченный целлофан с размером частиц 0,25—12 мм, плотность его 1,15 г/см3, влажность 7—14%.

К о ж а - «г о р о х» — отходы по производству кожемита — пред­ ставляет собой кусочки неразработанной кожи хромового дубле­ ния. «Горох» получается при просеве кожевенного волокна после молотковых дробилок на сите «Трясун». «Горох» должен пол­ ностью просеиваться на этом сите с размером ячеек 1 0 X 1 0 и 8X9 мм; он не должен содержать посторонних включений, влаж­ ность его не должна превышать 30%.

Ко р д н о е в о л о к н о — отходы регенератных заводов хими­

ляет собой пластинки произвольной формы, полученные при меха­ ническом дроблении отходов на слюдяных фабриках. Она должна иметь следующую крупность.

К е р а м з и т — (керамзитовый гравий) — искусственный пори­ стый наполнитель округлой формы размером 0,5—25 мм. Полу­ чают его вспучиванием легкоплавких глинистых пород во вращаю­

* Размеры чешуек на сите не должны превышать 10— 12 мм.

138

щихся печах. В качестве наполнителя при прокачке агрегатом или буровым насосом рекомендуется применять керамзит размером до 5 мм, а при введении его непосредственно на устье скважины через воронку — размером до 25 мм.

Р е з и н о в а я к р о ш к а —отходы заводов резинотехнических изделий (крошка вулканизированной резины). В качестве напол­ нителя крошку рекомендуется применять при:

прокачке ее в смеси с промывочным или цементным раство­

ром— размером до 8 мм; введении ее непосредственно в промывочный или цементный

раствор на устье скважины через воронку — размером до 25 мм. П о д с о л н е ч н а я л у з г а — отходы маслобойных заводов. Важнейшими свойствами инертных материалов являются: оп­

тимальное распределение размеров частиц, форма, вес или плот­ ность частиц, их жесткость и инертность. Максимальный размер частиц определяется сечением поглощающих каналов [26].

Материалы, состоящие из однородных по размерам частиц (шелуха, хлопок и рис), не образуют корки, перекрывающей от­ верстия. Волокнистые материалы, содержащие волокна различных длин и диаметров, образуют непроницаемую корку, но часто во­ локна не выдерживают перепада давлений и разрываются, тогда вновь прекращается циркуляция.

Лучшей смесью для ликвидации поглощения при низких давле­ ниях является высококоллоидный глинистый раствор с добавками волокнистых материалов и листочков слюды. Волокнистые мате­ риалы, откладываясь на стенке скважины, образуют сетку, листоч­ ки слюды укрепляют эту сетку и закупоривают более крупные каналы в породе, а поверх всего этого образуется тонкая и плот­ ная глинистая корка [26].

Гранулированные материалы, частицы которых обычно проч­ ны и инертны, дают лучшие результаты. В таких материалах легче создавать благоприятное распределение частиц по разме­ рам, что позволяет получить непроницаемую корку, не уступаю­ щую по прочности стенке скважины. Такими материалами явля­ ются силикаты, состоящие из стекловидных ячеистых сфериче­ ских зерен. Важной характеристикой материала, используемого для восстановления циркуляции, является вес отдельных частиц.

На основании опыта установлено, что непроницаемая корка из такого материала образуется на поверхности поглощающей формации или на очень небольшой глубине внутри трещин и пор в местах, где задерживаются частицы наибольшего размера [26].

Н А М Ы В н а п о л н и т е л е й в з о н ы и н т е н с и в н о г о п о г л о щ е н и я

П Р О М Ы В О Ч Н О Г О Р А С Т В О Р А

При наличии в скважине зон интенсивного поглощения про­ мывочного раствора целесообразно перед цементированием на­ мыть наполнители, чтобы перекрыть крупные каналы поглощаю­

139