WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

2. Экспресс-испытания ствола гидромеханическим давлением.

Метод предназначен для промысловой оценки технической подготовленности ствола к стабилизации технологических процессов бурения и заканчивания скважин.

Технологическое требование – определение фильтрационно-прочностных характеристик ствола, достаточных для стабилизации технологических процессов при строительстве скважин.

3. Оперативный контроль и регулирование режимов гидроизоляции проницаемых стенок ствола скважины.

Назначение метода – реализация механизма воздействия на проницаемые среды в процессе изоляции.

Технологические требования – совместимость с процессом бурения и адекватность фильтрационным характеристикам флюидонасыщенных пластов.

Выполнение этих требований приводит к нелинейному росту как промежуточных, так и конечных показателей качества и эффективности буровых работ, т. е. к переходу на более высокий уровень их развития. Достигается это в результате совершенствования организации и управления буровыми технологическими процессами.

Большое внимание в работе уделено развитию в технологии борьбы с поглощениями системных решений. На примере иерархической схемы «скважина – поглощающий пласт» рассмотрены основные части и комплекс элементов этой системы, их взаимосвязь и взаимозависимость (рис. 1 и 2). Такой научно-методический подход позволяет выявить и эффективно использовать в технологии изоляционных работ внутрисистемные эффекты (в нашем случае – механизмы снижения проницаемости поглощающих и флюидопроявляющих пластов). Причем функциональные связи (прямые и обратные на рис. 2) основных частей системы и комплекса ее элементов подчинены решению главной задачи – эффективной реализации механизма гидроизоляции анизотропных проницаемых пород. Понятно, что каждому механизму снижения проницаемости пород-коллекторов будут соответствовать только ему присущие параметры технологического процесса – режимы гидромеханического воздействия, изолирующие свойства тампонажных растворов и время, необходимое для изоляции проницаемого объекта.


Рис. 2. Схема взаимосвязи комплекса элементов
геолого-технической системы «скважина n пластов»

Как показывает обзор публикаций за последние 5–7 лет, в области борьбы с осложнениями недопустимо мало внимания уделяется механизмам изоляции проницаемых пород и способам их реализации в промысловой практике. Тогда как результаты промысловых исследований показывают, что механизмы снижения проницаемости поглощающих и газонефтеводопроявляющих пластов являются технологической основой всех работ по борьбе с осложнениями. Далее рассматриваются основные механизмы изоляции проницаемых пород и области их эффективного применения.

Механизм коагуляционного структурообразования большинства нетвердеющих тампонажных растворов с использованием химреагентов различен и определяется, прежде всего, природой взаимодействующих фаз дисперсных систем, и условиями, в которых этот процесс протекает. Большинство нетвердеющих тампонажных растворов на основе глин и полимеров являются агрегативно неустойчивыми. Избыток в этих системах поверхностей энергии активизирует процесс самопроизвольного укрупнения дисперсных частиц глины – коагуляции. Образуется объемная структура с равномерно распределенной в ней дисперсной фазой. Явление коагуляции в гетерогенных системах связано с процессами адгезионного взаимодействия частиц глины между собой и макроповерхностями. Основными технологическими характеристиками глинистых суспензий являются объемные свойства структурированных систем – вязкость, пластичность и упругость. Регулирование исходных значений вязкости, динамического и статического напряжения сдвига, пластической прочности обеспечивают высокие закупоривающие свойства нетвердеющих растворов и паст. Влияние этих реологических характеристик на гидравлические сопротивления при движении раствора в проницаемых каналах различно и зависит от их раскрытости и протяженности, а также подачи насосов. Разумеется, чем меньше раскрытость трещин, тем большее влияние на гидравлические сопротивления в призабойной зоне пласта в процессе нагнетания оказывает вязкость суспензии. С увеличением раскрытости трещин возрастает роль динамического напряжения сдвига и пластической прочности. Повышение расхода нагнетания и радиуса проникновения глинистого раствора при низких и средних раскрытостях трещин приводит к росту гидравлических сопротивлений. В условиях покоя гидравлические сопротивления структурированных растворов при сдвиге определяются предельным статическим напряжением сдвига и скоростью формирования структуры (тиксотропия).

Структурирование тиксотропных растворов и смесей с образованием в их объеме пространственной решетки интенсифицируется повышением дисперсности коллоидных частиц и концентрации твердой фазы. С одной стороны это увеличивает суммарную поверхность активного взаимодействия глинистых частиц с водой за счет роста суммарного количества гидратированных ионов вблизи этих поверхностей. С другой – уменьшение расстояния между частицами глины приводит к росту сил молекулярного притяжения и отталкивания. Поэтому использование в этих системах некоторых химических реагентов позволяет регулировать скорость коагуляционных процессов пластичных и тиксотропных растворов и их адгезионные свойства.

Таким образом, основная роль в механизме гидроизоляции каналов фильтрации принадлежит структурно-механическим свойствам глинистых паст и паст-пробок, основными технологическими характеристиками которых являются:

• высокая проникающая способность в трещины различной раскрытости;

• повышенная водоотдача растворов, приводящая к интенсивному росту структурно-механических свойств паст и паст-пробок;

• высокая концентрация твердой фазы, улучшающая закупоривающие свойства тампонажных паст.

Механизм обезвоживания твердеющих смесей, интенсифицирующий процессы коагуляционного и кристаллизационного структурообразования тампонажных растворов при нагнетании их в прискважинную зону поглощающих пород. Интенсификация процесса водоотделения из раствора несвязанной с твердой фазой воды затворения наступает при перепадах давления нагнетания (на радиусе проникновения тампонажного раствора) равных или более 3,0 МПа. Этот процесс сопровождается ростом исходной пластической вязкости цементного раствора в 4–6 раз, предельного напряжения сдвига в 6–7,5 раз, сокращением времени начала схватывания в 2 раза, а конца схватывания – в 1,3–1,55 раза (табл. 3).

Таблица 3

Зависимость тампонажно-технических свойств

цементного раствора-камня от водоцементного отношения

Водоцементное
отношение,
В/Ц

Растекаемость,
см

Плотность,
кг/м3

Пластическая вязкость,
Па с

Напряжение сдвига,

Па

Время схватывания,
час–-мин

Предел прочности,
МПа

начало

конец

при изгибе

при сжатии

0,50

22

1830

0,10

300

6–19

2–06

2,22

4,5

0,45

20

1880

0,12

5–05

2–05

2,63

7,5

0,40

15

1950

0,26

800

4–12

1–45

3,50

11,0

0,35

12

2030

0,60

1750

3–20

1–33

4,60

18,3

Успешное применение этого механизма возможно лишь в условиях, когда закачивание тампонажных смесей в призабойную зону поглощающих пластов происходит в режиме бокового нагнетания, т. е. одновременно по всей их толщине.

В работе раскрыт механизм снижения фильтрационных характеристик поглощающих пластов на радиусе нагнетания тампонажных смесей в «боковом», «переходном» или «донном» режимах, а на рис. 3, 4 и 5 представлены их промысловые аналоги. Рассмотрены преимущества и недостатки этих технологических схем изоляции поглощающих пластов и область их эффективного применения при борьбе с поглощениями.

Рис. 3. Изоляция поглощения интенсивности до 50 м3/ч
в режиме бокового нагнетания тампонажных смесей: 1–2 – глинистая паста;
2–4 – цементный раствор

Рис. 4. Изоляция поглощения интенсивностью 50>80 м3/ч
в переходном режиме нагнетания тампонажных смесей: 1–3 – глинистая паста
и цементный раствор; 3–4 – цементный раствор

Рис. 5. Изоляция поглощения интенсивностью > 80–130 м3/ч
в «донном» режиме нагнетания тампонажных смесей: 1–2 – глинистая паста;
2–3 – цементный раствор; 3–4 – движение смесей в период ОЗЦ

Однако, в промысловой практике не редки случаи вскрытия «катастрофических» поглощений, когда интенсивность поглощений С > 200 м3/ч, раскрытость каналов > 2,5 мм, коэффициент приемистости К > 1,510–2 м3/(с·МПа). Часть таких поглощений может быть изолирована применением комбинированной схемы нагнетания, начиная с «донной» с последующим переходом на схему «бокового» нагнетания (см. рис. 4). Другая часть «катастрофических» поглощений, вероятность встречи которых не превышает 5 % от всех случаев, требует для их изоляции существенно возрастающих финансовых затрат и времени. В каждом таком конкретном случае необходимо привлечение специальных технических средств (например, экспандируемых труб) или альтернативных технологических решений.

Механизм «расклинивающего давления», реализуемый в технологических процессах гидромеханического упрочнения ствола для предупреждения и борьбы с поглощениями, интенсивностью не более 25–30 м3/ч, газонефтеводопроявлениями с проницаемостью пластов К = (2,0 ч 300)·10–15 м2 и раскрытостью каналов до 0,2·10–3 м. Этот механизм характерен для технологий формирования в приствольной зоне скважин гидроизолирующего кольматационного экрана гидромониторными струями буровых, тампонажных и специальных растворов за счет реализации кинетической энергии струи.

На основе теории турбулентных струй и поверхностных макроскопических сил (обобщенная теория ДЛФО – Дерягина, Ландау, Фервея и Овербека) раскрыт механизм формирования приствольного гидроизолирующего экрана с использованием кинетической энергии высоконапорных струй водных суспензий. По результатам экспериментальных и промысловых исследований установлены оптимальные параметры гидромеханического воздействия гидромониторных струй на проницаемые среды, гидроизолирующие характеристики сформированного с помощью управляемой кольматации приствольного экрана и область эффективного применения этой технологии. Сравнительные показатели усовершенствованной и традиционной технологий по эффективности воздействия на техническое состояние необсаженного ствола скважин (герметичность и прочность стенок) представлены в табл. 4.

В общем случае, механизм формирования в приствольной зоне проницаемых пород кольматационного экрана на глубину до 25–30 мм и адгезионного покрытия (корки) на стенках скважины толщиной до 3–4 мм основан на реализации энергии высоконапорных гидромониторных струй (динамическая фаза) и физико-химических процессах взаимодействия буровых суспензий с проявлением поверхностных макроскопических сил расклинивающего давления – электростатических, молекулярных и структурных (фаза термодинамического равновесия).

Таблица 4

Сравнительные гидроизолирующие характеристики
приствольных зон, закольматированные направленным
воздействием и без него

Показатели
гидроизоляции

Сформированный
при бурении

Сформированный
гидромониторной
кольматацией

1. Толщина кольматационного экрана

8–12

20–35

2. Давление разрушения закольматированной зоны, МПа

при репрессии

2–5

15–30

при депрессии

0,8–1,2

5–7

3. Время формирования гидроизолирующего экрана, мин

15–30 и более

(0,10ч0,30)·10–4

4. Толщина глинистой корки, мм

5–25

2–4

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»