способ изоляции зон катастрофических поглощений бурового раствора при бурении нефтяных и газовых скважин

Формула изобретения

Способ изоляции зон катастрофического поглощения бурового раствора в скважине, включающий определение интервала изолируемого поглощающего пласта, спуск до зоны поглощения колонны бурильных труб и закачку в скважину с помощью цементировочного агрегата твердеющего тампонажного раствора-носителя с наполнителем из волокнистого материала, вводимого в тампонажный раствор-носитель в процессе закачки его в скважину через воронку, установленную на верхнем конце колонны бурильных труб, отличающийся тем, что перед началом приготовления раствора-носителя штуцер горшка смесителя цементосмесительной машины, по которому подают воду затворения под давлением струйным насосом цементировочного агрегата ЦА-320М, заменяют на штуцер с меньшим диаметром 8-9 мм, обеспечивающим приготовление и закачку в скважину раствора-носителя из цемента или гельцемента, или глинистого раствора, в объеме 7-8 м ³ за один час, а ввод наполнителя, в качестве которого используют кордоволокно, отходы производства хлопка - улюк, производят из расчета 25-50 кг на 1 м³ раствора-носителя, а после прекращения подачи тампонажной смеси отсоединяют воронку от колонны бурильных труб и вместо нее устанавливают герметизирующую головку, после чего тампонажную смесь продавливают в поглощающий пласт под давлением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и найдет применение при изоляции катастрофических зон поглощения бурового раствора твердеющим тампонирующим раствором, приготовленным из цемента, гельцемента или глины в смеси с наполнителями из волокнистых материалов типа кордоволокна, отходов производства хлопка (улюк) и т.п.

Известен способ изоляции поглощающих пластов бурового раствора [см. книгу Крылова В.И. Изоляция поглощающих пластов в глубоких скважинах, М.: Недра, 1980, стр.127-128, 200-201], заключающийся в предварительном намыве в них на воде или глинистом растворе гранулированного и волокнистого наполнителей и последующей закачки в эти пласты тампонирующего раствора с твердеющими свойствами.

Его недостатком является то, что он требует больших затрат времени и труда на намыв наполнителя, а также материалов- наполнителей и жидкости их транспортирования. Кроме того, из-за трудностей подбора оптимальных размеров наполнителей расход тампонирующего раствора с твердеющими свойствами, закачиваемого после намыва наполнителей, остается неоправданно большим.

Известен также способ изоляции поглощающих пластов [Патент РФ №2042781, Е 21 В 33/13, БИ №24, 1995 г.], представленных крупными трещинами и полостями с интенсивным и катастрофическим поглощениями бурового раствора, включающий определение интервала изолируемого поглощающего пласта, спуск до зоны поглощения колонны бурильных труб и закачку в скважину с помощью цементировочного агрегата твердеющего тампонажного раствора-носителя с наполнителем из волокнистого материала, вводимого в тампонажный раствор-носитель в процессе закачки его в скважину через воронку, установленную на верхнем конце колонны бурильных труб.

Указанный способ по технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

Его недостатком является то, что он не учитывает количественное соотношение тампонирующего раствора-носителя и вводимого туда волокнистого материала, что технологический процесс становится неконтролируемым, приводя к неоправданно большим затратам тампонирующего раствора-носителя, а также наполнителя, поскольку насос цементировочного агрегата не может качать волокнистые материалы, и, как следствие, снижая эффективность изоляционных работ. Кроме того, выполнение волокнистого наполнителя в виде колец определенного диаметра, соединенных в цепочки, вызывает ряд трудностей, связанных с организацией их выпуска в промышленном масштабе, с несколькими технологическими линиями для создания различных типоразмеров наполнителей. Выполнение гранулированного наполнителя разной фракции с плотностью, равной плотности тампонажного раствора, вызывает также ряд технологических трудностей.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности изоляционных работ, а также сокращение затрат времени и материалов.

Поставленная задача решается описываемым способом, включающим определение интервала изолируемого поглощающего пласта, спуск до зоны поглощения колонны бурильных труб и закачку в скважину с помощью цементировочного агрегата твердеющего тампонажного раствора-носителя с наполнителем из волокнистого материала, вводимого в тампонажный раствор-носитель в процессе закачки его в скважину через воронку, установленную на верхнем конце колонны бурильных труб.

Новым является то, что перед началом приготовления раствора-носителя штуцер горшка смесителя цементосмесительной машины, по которому подают воду затворения под давлением струйным насосом цементировочного агрегата ЦА-320 М, заменяют на штуцер с меньшим диаметром 8-9 мм, обеспечивающим приготовление и закачку в скважину раствора-носителя из цемента или гельцемента или глинистого раствора в объеме 7-8 м³ за один час, а ввод наполнителя, в качестве которого используют кордоволокно, отходы производства хлопка - улюк, производят из расчета 25-50 кг на 1 м³ раствора-носителя, а после прекращения подачи тампонажной смеси отсоединяют воронку от колонны бурильных труб и вместо нее устанавливают герметизирующую головку, после чего тампонажную смесь продавливают в поглощающий пласт под давлением.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

После окончания подготовительных работ, заключающихся в предварительном определении интервала изолируемого поглощающего пласта, его приемистости и приближенной оценки раскрытия поглощающих каналов, выбирают оптимальный способ доставки тампонажного материала в поглощающий пласт - по стволу скважины или по колонне бурильных труб с применением пакера. Далее после разобщения поглощающего пласта пакером от вышележащей части ствола скважины на верхнем конце колонны бурильных труб на устье скважины устанавливают воронку. Затем штуцер горшка смесителя цементосмесительной машины, по которому подают воду затворения под давлением струйного насоса агрегата ЦА-320М, заменяют на штуцер с меньшим диаметром, равным 8-9 мм, для обеспечения приготовления тампонажного раствора-носителя в объеме 7-8 м ³ за один час.

Как известно, при традиционной технологии приготовления раствора-носителя цементного раствора или гельцементного (ГЦР) с использованием штуцера 12-14 мм СМН-20 и ЦА-320М 10 м³ раствора приготавливался за 15-20 мин с производительностью 30-40 м³/час. За такое короткое время рабочий успевал добавить в тампонирующий раствор-носитель всего 25 кг улюка-наполнителя, т.е. его содержание в 1 м³ составило всего 2,5 кг, что вынуждало технологов сначала прибегнуть к намыву наполнителя.

Далее по предлагаемому способу через воронку, установленную на устье скважины на верхнем конце колонны бурильных труб, в зону поглощения закачивают тампонирующий раствор-носитель самоизливом при одновременном вводе туда наполнителя из волокнистых материалов типа кордоволокно, отходов производства хлопка - улюк и т.п. Ввод вышеперечисленных наполнителей производят из расчета 25-50 кг на один кубический метр (1 м³) тампонирующего раствора-носителя, которые подают в воронку в объеме 7-8 м³/час. После прекращения подачи тампонажной смеси отсоединяют воронку от колоны бурильных труб и вместо нее устанавливают герметизирующую головку, после чего тампонажную смесь продавливают в поглощающий пласт под давлением. В завершающей стадии закачивания тампонажной смеси в раствор-носитель желательно ввести ускорители схватывания цемента.

Способ не исключает использование и глинистого раствора в качестве раствора-носителя наполнителя.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.

Способ испытан в промысловых условиях ОАО "Татнефть". Его использование повышает эффективность изоляционных работ, приводит к сокращению затрат времени на ликвидацию зоны поглощения, а также материальных средств. Способ технологичен в осуществлении, не требует дополнительных технических средств сложной конструкции.