Drilling

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5

ВИЗНАЧЕННЯ ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ТАМПОНАЖНИХ СУСПЕНЗІЙ

Мета роботи: вивчення методики і приладів для визначення розтічності тампонажної суспензії, термінів схоплення тампонажної суспензії.

5.1 Визначення розтічності тампонажного розчину

Одна з найважливіших умов успішного цементування обсадних колон – забезпечення необхідної рухливості тампонажного розчину, тобто зберігати здатність текти до закінчення процесу цементування. Отже, розтічність – це умовна міра рухливості або прокачування свіжоприготованого розчину. Вимірюють її з допомогою приладу, який називається конусом АзНДІ (рис. 5.1). Прилад складається зі зрізаного конуса, який має такі розміри: внутрішній діаметр верхньої

основи 37 0,5мм, нижньої 70 0,5мм, висота 60 0,5мм, об’єм 120 см3. Конус встановлюють на скло, під яким розташований круг з нанесеними концентричними кільцями. Мінімальний діаметр кільця 70 мм і максимальний - не менше 250 мм. Ціна поділки шкали не повинна бути більша 5 мм. Двома регулювальними гвинтами шкалу встановлюють в горизонтальне положення, що контролюють вмонтованим в центрі шкали рівнем. Маса конуса повинна становити не менше 300 г для попередження передчасного самовільного підняття і відриву його від шкали при заповненні цементним розчином. Внутрішня поверхня конуса відполірована.

Цементний розчин вважають достатньо рухливим, якщо його розтічність, згідно ДСТУ Б В.2.7-88-99 (портландцементи І і ІІ типів) для непластифікованого цементного розчину становить не менше 20 см і не менше 22 см - для пластифікованого. Для портландцементів ІІІ типу розтіч-

ність повинна бути в межах 18 22 см. Розтічність залежить від тонкості помелу цементу. Її збільшують підвищенням водоцементного відношення або введенням у розчин реагента – понижувача в’язкості (пластифікатора).

31

5.2 Визначення термінів схоплення тампонажної суспензії

При проведенні цементувальних робіт необхідно знати час, протягом якого цементний розчин в умовах даної свердловини зберігає рухомість, а також час, який необхідний для перетворення розчину в камінь. Найшвидше схоплення цементного розчину відбувається в тому випадку, коли після замішування він залишається у стані спокою. Швидкість схоплення в статичних умовах оцінюють приладом Віка шляхом періодичного вимірювання глибини занурення у твердіючий цементний розчин голки стандартного розміру під дією сталого навантаження. Відразу після замішування, коли цементний розчин знаходиться в рідкому стані, голка занурюється в розчин на всю його глибину. Але в міру схоплення розчину рух голки значно сповільнюється і нарешті настає момент, коли вона під дією ваги стержня не доходить до дна посудини з розчином. При подальшому схопленні настає такий момент, коли голка не може зануритися в цементний розчин на помітну глибину. За цим методом швидкість схоплення характеризується так званими термінами схоплення – терміном початку і кінця схоплення.

Час, що пройшов від моменту замішування цементного розчину до того моменту, коли голка не доходить до дна посудини з розчином на 1-2 мм, називають терміном початку схоплення, а час, що пройшов від моменту замішування до моменту, коли голка занурюється в розчин не більше, ніж на 1 мм – терміном кінця схоплення.

Цей найпростіший метод не дає кількісної характеристики структурно-механічних властивостей твердіючих суспензій.

З допомогою приладу Віка визначають терміни схоплення при температурі до 90оС і атмосферному тиску. При високих температурах (до 250оС) і тисках (до 100 МПа) для визначення термінів схоплення використовують установку УС-1.

Швидкість схоплення залежить від компонентного складу суспензії та умов її формування.

1.Опускаючи стержень приладу до дна пластинки, перевіряємо відповідність нульової поділки шкали позначці на стержні. При відхиленні регулюють прилад.

2.Змастити машинним мастилом внутрішню стінку конічного кільця і донну пластинку.

3.З допомогою мірного циліндра відміряти необхідну кількість води.

4.Зважити 400 г попередньо просіяного цементу та висипати його у сферичну чашку.

5.Приготувати тампонажний розчин.

6.Залити розчин в конічне кільце до верхнього краю.

7.Перше вимірювання виконати через 1 год. після замішування портландцементу з водою, наступні – не раніше як через кожні 15 хв. При дослідженні швидкотвердіючих сумішей, які ви-

32

користовуються для ізоляції зон поглинання промивальної рідини, голку необхідно занурювати через кожні 5хв., починаючи з моменту замішування.

8.Перед зануренням голку необхідно встановити на рівні розчину і закріпити стержень затискним гвинтом. Відпускаючи затискач дають голці можливість вільно опускатися в розчин.

9.Після кожного занурення голку витирають, а кільце повертають так, щоб голка занурювалась кожен раз в нове місце.

10.Результати вимірів заносять в таблицю 5.2.

Якщо необхідно визначити терміни схоплення при температурі більшій від кімнатної, то розчин заливають в кільце з деяким надлишком. Надлишок зрізають лінійкою і кільце накривають металевою або скляною пластинкою, яка змащена мастилом. Пластинку притискують до кільця спеціальним пристроєм. Кільце, закрите пластинкою, занурюють у водяний термостат із за-

даною температурою (+30 +90оС). Перше занурення голки проводять через 1 год. після замішування, наступні – через кожні 5 хв. до завершення дослідження.

Перед кожним зануренням у воду кільце з цементним розчином накривають пластинкою, вимірюють температуру води і записують результат.

При температурі дослідження меншій +40оС задана температура повинна підтримуватись

з точністю 2оС, при температурах +40 +90оС – з точністю 3оС.

У кінці роботи робиться загальний висновок за кожним пунктом.

Таблиця 5.2 – Результати виміру термінів схоплення

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.Що розуміють під розтічністю тампонажного розчину?

2.Які фактори впливають на розтічність тампонажного розчину?

3.Дайте визначення початку і кінця схоплення тампонажного розчину.

4.Які фактори впливають на терміни схоплення?

5.З якою метою визначають терміни схоплення?

6.Яким чином регулюють основні властивості тампонажних суспензій?

7.Взаємозв’язок основних властивостей тампонажних матеріалів.

33

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6 АНАЛІЗ ПРОЦЕСУ ВИПРОБУВАННЯ ПЛАСТА ЗА ДІАГРАМАМИ ТИСКІВ

Мета роботи: навчитися розшифровувати діаграми відновлення тисків та визначати параметри пласта

Теоретичні відомості 6.1 Розшифрування діаграм відновлення тисків

Для надійної інтерпретації результатів випробування необхідно якісно зафіксувати зміну тиску на певних глибинах в інтервалі випробування. Для цього використовують глибинні манометри, які фіксують зміну тиску на діаграмах протягом всього процесу проведення операції, розпочинаючи із спуску обладнання у свердловину і заповнення колони труб і вузлів випробувального обладнання, герметичність пакерування, якість запису процесу випробування пласта і можливої надійної оцінки його перспективності (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 – Характерна діаграма кривих від-

новлення тисків з допомогою КВІ-2М-146

1-2; 2-3; – спуск інструмента; 1-2 – технологічні зупинки;

т. 3 – посадка інструмента на вибій; т. 4 – створення осьового навантаження (20-30 т); 4-5 – розкриття пакера;

5-6 –відкриття впускного (головного) клапана (різке зниження тиску); 6-7 – перший відкритий період припливу (тривалість періоду 0,5-2,5 год.); т. 7 – закриття запірно-поворотного клапана; 7-8 – перший закритий період припливу (тривалість періоду 0,5-2,5 год.);

8-9 – відкриття запірно-поворотного клапана (зниження тиску, в результаті чого пластовий флюїд попадає всередину пластового випробувача);

9-10 – другий відкритий період припливу (тривалість періоду 0,5-2,5 год.); т. 10 - закриття запірно-поворотного клапана;

10-11 – другий закритий період припливу (кінцева крива відновлення тиску) (тривалість періоду 0,5-2,5 год.);

т. 11 – формально завершується процес випробування; 11-11’ – зрив пакера;

11’-12 – технологічна пауза, під час якої здійснюється промивання свердловини; 12-13 – підйом випробувального інструмента із свердловини.

Тиск у точках 8 і 11 не повинен перевищувати пластовий.

Різниця тисків Pд між точками 4-8 характеризує репресію на пласт при бурінні свердло-

вин, різниця тисків між точками 6-8 Pр характеризує депресію у процесі випробування. За діаграмами тисків визначають:

спуск КВІ у свердловину і кількість зупинок для доливання рідини у колону труб;

відкриття впускного клапана випробувача і реєстрація першої кривої припливу флюїду;

34

закриття запірно-поворотного клапана і запис початкової кривої відновлення тиску (КВТ);

відкриття запірно-поворотного клапана і реєстрація КВТ другого відкритого періоду;

закриття припливу флюїду і реєстрація кінцевої КВТ при застосуванні багато циклового випробувача перевіряють наявність всіх решти періодів припливу і відновлення тиску;

процес зняття пакера з місця пакерування свердловини;

підйом КВІ на поверхню;

включення циркуляційного клапана, промивання колони труб від флюїду.

6.2 Визначення параметрів пласта за діаграмою тисків

Основною метою є визначення за допомогою діаграми тисків таких параметрів пласта: пластового тиску, коефіцієнта привибійної закупорки та гідропровідності. В основу всіх розрахунків покладено розв'язок рівняння Хорнера:

де pt - тиск на вибої свердловини, Па; pпл - пластовий тиск, Па;

Qm - дебіт пластового флюїду, м3/с; μ - в'язкість флюїду, Па.с;

k - проникність порід продуктивного пласта, м2; h - потужність пласта, м;

T - час припливу пластового флюїду, хв.;

t - час закритого періоду (час запису КВТ), хв.

Величини T, t, Pt визначають безпосередньо з діаграми, записаної глибинним манометром. Кожен студент отримує індивідуальне завдання згідно з таблицею 6.1, тому крива віднов-

перетину отримаємо значення пластового тиску, оскільки згідно з виразом (6.3) у=а при х=0. Нахил прямої характеризується коефіцієнтом b, який знаходять з побудови

Якщо величина Кз>1,5, то привибійна зона продуктивного пласта забруднена, при 0,8>Кз>1,5 можна вважати, що проникність привибійної зони не змінилась, а при Кз<0,6 вважають, що проникність порід у привибійній зоні краща, ніж у віддаленій частині пласта.

Приклад розрахунку за методом Хорнера згідно з варіантом 1 (таблиця 6.1).

Для інтерпретації КВТ беруть другу криву і визначають за формулою 6.2 координати то-

чок:

35

36

Таблиця 6.1 - Варіанти завдань

Продовження таблиці 6.1

37

Продовження таблиці 6.1

38

Продовження таблиці 6.1

39

Закінчення таблиці 6.1

40