книги / Решение практических задач при бурении и освоении скважин

г) столб цементного раствора, закачиваемого на IV скоро­ сти,

д) объем этого раствора

V!J p =0,0129-250 = 3,22

е) остальное количество раствора, закачиваемое на V ско­ рости,

VvHP =27,6-3,87-3,22 = 20,51 л/3;

ж) постоянные коэффициенты цементирования:

/„ =2750-592 =2158л/,

592 15 _ 112м/АШа;

1 5,18

з) высота столбов продавочной жидкости, закачиваемой на различных скоростях агрегата, в м:

hvnp =2158+ 112(4,35-7,1) = 1850,

h'nvP =112(5,6-4,35) = 140,

h'/j'p =112(10,0-5,6) = 490,

h%p =112(12,28-10,0) = 255;

и) количество продавочной жидкости, закачиваемое на раз­ личных скоростях агрегата, в м3:

ЕУп_р, =35,3 л*3 совпадает с объемом, полученным в п. 4 рас­ чета.

8. Время цементирования в мин. при условии работы од­ ного агрегата

381

Тц = 14,5 + 23,4 + 6,5 + 44,5 = 88,9 мин.

9.Температура забоя скважины

=15+ 275050 = 70°С.

Необходим цемент для горячих скважин.

10. Потребное количество цементировочных агрегатов: а) по времени схватывания

б) по технически необходимой скорости подъема цементно­ го раствора в затрубном пространстве

2,0-0,0337-1000 , . п——---------------- +1 =5.

16,6

Для цементирования первой и второй ступеней достаточ­ но пяти агрегатов.

11. Потребное количество цементосмесительных машин: а) по производительности

б) по грузоподъемности при бц = 26,3+36,6=62,9т ;

т = 62,9 = 4.

20

Для двухступенчатого цементирования необходимо пять цементосмесительных машин с емкостью бункера 20 т каж­ дая.

5.7. ВЫБОР БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

(Spacers selection)

5.7.1. ТИПЫ БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

(Spacer typ es)

Выбор типов буферных жидкостей (БЖ) осу­ ществляется с учетом исходной горно-геологической инфор­ мации по табл. 5.18.

Ниже представлены наиболее часто применяемые составы БЖ, их параметры и свойства, область применения, способы приготовления.

382

1. Низковязкие буферные жидкости

Низковязкие БЖ, кроме основной своей функ­ ции разделения бурового и тампонажного растворов, способ­ ствуют повышению степени вытеснения бурового раствора там­ понажным и смыву рыхлой части глинистой корки.

1.1. Вода

Воду в качестве буферной жидкости рекомен­ дуется применять при цементировании скважин с устойчивы­ ми породами.

При использовании утяжеленных буровых растворов при­ менять в качестве буферной жидкости воду, во избежание вы­ падения утяжелителя в осадок, запрещается.

1.2. М оющ ие буф ерные жидкости на водной

основе

БЖ на основе ПАВ (сульфонол, дисольван, СМС) и добавок к ним применяют для улучшения смыва остатков бу­ рового раствора и рыхлой части фильтрационной корки.

Моющая БЖ МБП-М-100 (рецептура НПО «Бурение») на основе смеси полифосфатов (ГМФКа и ТПфЫа) и неонола (оксизтилированного алкилфенола со степенью оксиэтилирования 12—25) обладает высокой устойчивостью моющего действия в условиях глинонасыгцения, что обеспечивает эф ­ фективную очистку заколонного пространства от остатков бурового раствора.

Приготавливают моющую БЖ в мерниках цементировоч­ ных агрегатов (ЦА) из расчета на 1 м3 технической воды 0,5% смеси полифосфатов и 0,5% неонола АФ-12 или АФ-25.

1.3. М оющие буф ерны е жидкости на неф т яной основе

БЖ на нефтяной основе необходимо исполь­ зовать лишь в тех случаях, когда бурение осуществляется на нефтеэмульсионных буровых растворах или ствол скважины цементируется нефтезмульсионными тампонажными раство­ рами.

Моющие БЖ на нефтяной основе приготавливаются из неф­ тепродуктов (дизтопливо, нефть) и эмульсий типа «вода-диз­ топливо», «дизтопливо-ПАВ».

БЖ на нефтяной основе способствует улучшению условий турбулизации в зоне смешения их с буровым раствором и уве­ личению коэффициента вытеснения.

383

384

2. Структурированные буферные жидкости

Структурированные БЖ с низкой водоотдачей предназначены для цементирования скважин, при бурении ко­ торых используются утяжеленные буровые растворы, с целью исключения образования седиментационных пробок или сме­ шивания их между собой, а также для цементирования сква­ жин с низкими значениями градиентов пластового давления (АНПД), неустойчивыми глинистыми породами и наличием пластов с высокой проницаемостью.

Представителями этого класса БЖ являются растворы, получаемые из порошкообразных материалов: МБП-С-100, БП-100, БП-150, БПС-170.

2.1. Материал БП-100 представляет собой по­ рошкообразную смесь, состоящую из 88,5% лигнина, 10% каль­ цинированной соды и 1,5% КМЦ-600.

БЖ готовится путем смешения БП-100 с водой при массо­ вом соотношении БП-100 и воды 1:3 с последующим доутяжелением в случае необходимости. Исходная водоотдача БЖ после перемешивания в течение 1 часа не превышает 15 см3/30 мин. по прибору ВМ-6 при вязкости по ПВ-5 20—25 с.

Буферная жидкость из БП-100 пригодна для разделения всех типов буровых растворов на водной основе с минерализацией до 1% при температуре 0—100°С.

Плотность БЖ регулируется в пределах 1020—2100 кг/м3,

2.2. Материал буферный порошкообразный БПС-170 предназначен для получения термосолестойкой БЖ с регулируемой плотностью от 1050 до 2100 кг/м3, служащей для разделения различных по составу и плотности тампонажных и буровых растворов и эффективного вытеснения их из сква­ жин с динамической температурой от 0 до 17СГС.

БПС-170 — порошкообразный материал, получаемый сов­ местным перемешиванием кальцинированной соды, лигнина, карбоксиметилцеллюлозы, нитрилотриметилфосфоновой кис­ лоты и пенозола.

БЖ из порошкообразных материалов приготавливается с помощью гидромешалок, фрезерно-струйных мельниц, цемен­ тировочной техники, а также гидравлических диспергаторов типа «струя в струю»: последние позволяют значительно уско­ рить приготовление жидкости и повысить ее качество.

БЖ типа БП можно утяжелять баритом или другим гидро­ фильным утяжелителем непосредственно перед началом це­ ментирования.

2.3. Порошкообразный материал МБП-С-100.

МБП-С-100 разработан на основе компаунда, со­ стоящего из смеси УЩР, КМЦ и НТФ. Для приготовления БЖ используется 10%-ный раствор МБП.

Раствор МБП-С-100 может приготавливаться непосредствен­ но перед цементированием. На 1т порошка берется 954 кг УЩР, 45 кг КМЦ и 1 кг НТФ.

По показателям БЖ из МБП-С-100 должна соответствовать следующим основным требованиям:

—вязкость — 20—25 с по ПВ-5; —плотность — 1040—2000 кг/м3 (регулируется введением

гидрофильного утяжелителя);

— водоотдача — 20 см3/30 мин. по прибору ВМ-6.

3, Вязкоупругие буферные жидкости

Для цементирования наклоннонаправленных скважин, интервалов повышенной кавернозности и желобов, пластов, склонных к интенсивному поглощению, предназначе­ ны вязкоупругие БЖ (ВУБЖ) на водной основе. Объем ВУБЖ для цементирования скважин составляет 1—2 м3 при плотно­ сти 1030—2160 кг/м3.

3.1. ВУБЖ (рецептура НПО «Бурение») вязко­ стью 150—200 с по ПВ-5 приготавливают в мерниках ЦА из рас­ чета ввода 1,5—2,0% порошкообразного ПАА, растворяемого в подогретой до 30—40°С воде, в которую предварительно вводят 2% поваренной соли (NaCl) и 2% сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ). Время гелеобразования регулируют добавлением 0,8—1% бихромата натрия (Na2Cr20 7), который предварительно раство­ ряют в 15—20 л воды и вводят при круговой циркуляции в те­ чение 20 мин. перед закачиванием в скважину.

Применяется при температурах до ЮО'С.

3.2. ВУБЖ (рецептура ВолгоградНИПИнефти)

приготавливают в мерниках ЦА при расходе на 1 м3 1%-ного раствора ПАА, 0,125 м3 флотореагента Т-66 и 0,025 м3 10%-ного раствора глинозема A12(S04)3. Перемешивают состав при круго­ вой циркуляции в течение 5—10 мин. и закачивают в скважину непосредственно перед затворением тампонажного раствора.

4. Аэрированные буферные жидкости

Аэрированная БЖ представляет собой суспен­ зию, состоящую из воды, кварцевого песка, цемента, поверх­ ностно-активного вещества и газа (воздуха).

386

Для приготовления БЖ на 1 м3 технической воды расходуют 500 кг песка, 300 кг портландцемента, 5 кг ПАВ (сульфонол, мы­ лонафт, изолят А и др.). Многофазную систему аэрируют. Сте­ пень аэрации должна быть в пределах 10—20. Объем газовой фазы рассчитывают исходя из учета забойной температуры, давления и плотности бурового раствора. Приготавливают аэрированную буферную жидкость с помощью ЦА, СМН и компрессора.

Применяются в интервале температур 0—60°С.

5. Эрозионные буферные жидкости

Применение водопесчаных эрозионных БЖ це­ лесообразно при цементировании скважин, ствол которых име­ ет большие каверны или желобные выработки.

Добавление в воду кварцевого песка в пределах 400 кг на 1 м3 способствует турбулизации потока при низких скоро­ стях нагнетания продавочной жидкости и делает БЖ абразив­ ной для глинистой корки.

Плотность БЖ —в пределах 1200—1400 кг/м3. Температурная область применения —0—50°С. Стабилизация твердой фазы в жидкости достигается добав­

кой КМЦ и цемента. Дозировка их подбирается лабораторным анализом по скорости оседания частиц в суспензии.

Так, при добавке в водопесчаную смесь портландцемента и КМЦ соответственно в пределах 150—200 кг и 1 кг на 1 м3 ско­ рость оседания твердой фазы не превышает 20 см/мин., что удовлетворяет условиям применения БЖ.

Эрозионные БЖ готовятся с помощью СМН, воронки-сме­ сителя или непосредственно в приемном чане ЦА.

При первом способе приготовления водопесчаной смеси пе­ сок загружается механически, при двух последующих —вруч­ ную.

Дозируется твердая фаза подбором режимов работы ЦА и СМН или специальным дозаторным устройством.

6. Водные растворы солей

БЖ на основе водных растворов солей NaCl, СаС12 и других характеризуются относительно высокими плот­ ностями по сравнению с водой и нефтепродуктами. Особенно эффективно применение подобных жидкостей в геологических разрезах с наличием солевых отложений.

В любом случае такие БЖ способствуют удалению филь­ трационной корки бурового раствора за счет предварительно­ го ее обезвоживания.

Плотности водных растворов солей могут изменяться в диа­

пазонах от 1000 до 1200 кг/м3 — для растворов NaCl; от 1000 до 1400 кг/м3 — для растворов СаС12; от 1000 до 1570 кг/м3 — для ZnCl2 и т.д.

Работоспособны при температурах до 100°С.

7. Растворы кислот

Растворы кислот, как буферная жидкость, пред­ назначены для удаления фильтрационной корки и остатков бу­ рового раствора со стенок скважины в интервале продуктивно­ го пласта. Рекомендуются к применению при цементировании скважин, к изоляции которых предъявляются особо высокие требования. Это относится, в частности, к скважинам, пробу­ ренным с промывкой карбонатно-глинистым раствором на неф­ тяных месторождениях, имеющих водоплавающую залежь, или в случаях, когда нефтеносный пласт отделен от водонос­ ного пропластком пород малой мощности. Объем БЖ для раз­ рушения фильтрационной корки должен быть не менее объема кольцевого пространства скважины в интервале продуктивно­ го пласта, но не более [У6ж].

Применяют 8—15%-ный раствор соляной кислоты или вод­ ный раствор сульфаминовой кислоты 20%-ной концентрации.

Плотность БЖ — в пределах 1100—1200 кг/м3. Применяются при температурах до 90°С.

При применении растворов кислот в качестве БЖ порядок работ следующий:

—закачивают вязкоупругий разделитель в объеме, соот­ ветствующем 6—10 м высоты затрубного пространства;

—закачивают и продавливают раствор кислоты в интер­ вал продуктивного пласта;

—в течение 15—30 мин. раствор кислоты оставляется в по­ кое для обеспечения реакции с карбонатами фильтрационной корки;

—закачивают и продавливают цементный раствор по обыч­

ной технологии.

В качестве тампонажных растворов в этом случае рекомен­ дуется применять пластифицированные цементные или цемен­ тобентонитовые растворы с пониженным показателем филь­ трации.

8. Комбинированные буферные жидкости

8.1. Комбинированная БЖ с тампониру свойствами (РТС) —табл. 5.19.

Комбинированная БЖ с тампонирующими свойствами применяется при цементировании скважин, про­

388

буренных в высокопроницаемых породах с низкими гради­ ентами пластовых давлений и в диапазоне температур О — 50°С. Применяется для предупреждения аномального роста продавочного давления в результате обезвоживания тампо­ нажных растворов на проницаемых стенках ствола скважи­ ны при цементировании.

Комбинированная БЖ с тампонирующими свойствами (РТС) включает 6—10%-ный водный раствор сернокислого алюминия A12(S04)3 и л и техническую воду объемом 10—12 м3, затем рас­ твор РТС объемом 5—10 м3. Раствор Al2(SOJ3 выполняет роль коркоудаляющего агента, раствор РТС обеспечивает формиро­ вание на стенках скважины тонкой затвердевшей корки с по­ вышенными адгезионными свойствами.

Водные растворы A12(S04)3 н РТС готовят с помощью ЦА в период подготовительных работ к цементированию колонн и закачивают последовательно.

8.2. Комбинированная буферная жидкость с вязкоупругим разделителем.

Обладает наряду с высокими вытесняющими также вымывающими свойствами.

Применение вязкоупругого разделителя в значительной мере предохраняет смешение жидкой фазы комбинированной БЖ с буровым раствором.

Комбинированная БЖ состоит из вязкоупругого раздели­ теля в головной части и любой из перечисленных выше БЖ в остальной.

Последовательность операций:

—в обсадную колонну закачивается вязкоупругий разде­ литель из расчета 20—25 м длины кольцевого пространства;

—в скважину подается расчетный объем БЖ любого со­ става, приемлемого в данном районе.

Использование БЖ с вязкоупругим разделителем целесо­ образно и эффективно в скважинах, осложненных каверна­ ми и желобами.

389

9. Специальные буферные жидкости

К специальным БЖ относятся химически ак­ тивные жидкости, способные отверждать глинистую корку или сами отверждаться при оставлении их в заколонном про­ странстве скважины. Это, как правило, различные полимер­ ные составы, водные растворы сернокислого алюминия, хло­ ристого кальция и др.

10. Незамерзающие буферные жидкости

Незамерзающую БЖ, состоящую из 30%-ного раствора диэтиленгликоля в воде и кварцевого песка с размером зерен 0,1—0,15 мм в концентрации 40 г/л (температура замер­ зания такой суспензии примерно минус 30°С), приготавливают непосредственно на буровой перед цементированием скважи­ ны. Для этого в мерную емкость ЦА подают необходимое ко­ личество воды и смешивают с 100%-ным диэтиленгликолем в соотношении 7:3. Затем на приготовленном водном растворе дизтиленгликоля с помощью цементосмесителя непосредственно перед затворением тампонажного раствора затворяют песча­ ную суспензию и закачивают в скважину.

5.7.2. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО ОБЪЕМА И ПЛОТНОСТИ

БУФЕРНОЙ ЖИДКОСТИ

(Required volume and density calculation of spacer)

Определение необходимого для цементирования объема БЖ производится исходя из следующих положений.

1. Гидростатическое давление составного столба бурового раствора и БЖ должно превышать пластовое давление в плас­ те с наибольшим модулем градиента пластового давления це­ ментируемого интервала.

2.Для кондукторов, промежуточных, в том числе секцион­ ных колонн, ниже которых не ожидается вскрытия газовых и газоконденсатных, а также водоносных и нефтяных пластов

сАВПД, необходимо принимать объем буферной жидкости из расчета заполнения затрубного пространства протяженностью 150-200 м.

3.Для кондукторов, промежуточных, в том числе секций и

потайных колонн, ниже которых ожидается вскрытие газовых и газоконденсатных пластов независимо от АВПД, а также во­ доносных и нефтяных пластов с АВПД, объем БЖ принима­

390