СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ПОГЛОЩАЮЩИХ ПЛАСТОВ
METHOD FOR PLUGGING OF LOST-CIRCULATION ZONES

Предложение относится к ремонтно-изоляционным работам на скважинах нефтяных месторождений, в частности к изоляции поглощающих пластов, а также к способам восстановления крепи скважин.
Известен способ ремонтно-изоляционных работ в скважине, основанный на применении состава с массовой долей компонентов: ацетоноформальдегидная смола 50-90%, 5%-ный водный раствор натра едкого 5-40%, пластовая вода девонского горизонта - остальное (патент RU №2250983, МПК Е21В 33/138, опубл. 27.04.2005, бюл. №12).
Основным недостатком указанного способа является низкая эффективность способа в условиях интенсивных поглощений, в частности, с целью исключения возникновения аварийной ситуации во время приготовления и закачивания состава время отверждения состава подбирают от 2 и более часов. В результате чего в условиях интенсивных поглощений изоляционный экран не успевает образоваться, и это ведет к моментальному поглощению состава.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ изоляции поглощающих пластов путем спуска заливочных труб, последовательной закачки по заливочным трубам компонентов тампонирующей смеси и последующей их совместной продавки в пласт, при этом с целью повышения качества изоляции первый компонент при выходе через открытый конец заливочных труб поднимают в затрубное пространство, а по мере выхода из заливочных труб следующего компонента совместно с ним в поглощающий пласт из затрубного пространства продавливают первый компонент в соотношении 3:1, а перед закачкой первого компонента в затрубное пространство закачивают облегченную жидкость (а.с. №823559, МПК Е21В 33/138, опубл. 23.04.1981).
Недостатком данного способа является его низкая эффективность за счет незначительного проникновения в пласт тампонирующей смеси из-за большого содержания в своем составе твердой фазы, высокой вязкости и быстрого отверждения. В то же время образующийся камень из тампонирующей смеси на основе цемента хоть и характеризуется достаточно высокой механической прочностью, хрупкость его настолько высока, что он быстро разрушается при воздействии на него ударных нагрузок. Кроме того, перемешивание компонентов в тампонирующей смеси ограничивается лишь зоной их контакта при выдавливании одного компонента из труб с одновременной подачей второго компонента из затрубного пространства, что приводит к получению неоднородного, непрочного изоляционного экрана. Вследствие этого известный способ малоэффективен.
Технической задачей предложения является повышение эффективности ремонтно-изоляционных работ за счет увеличения глубины охвата, образования однородной, плотной тампонирующей массы, а также за счет равномерного распределения и перемешивания закачиваемых компонентов.
Техническая задача решается предлагаемым способом изоляции поглощающих пластов, включающим спуск заливочных труб в интервал изоляции, последовательную закачку по заливочным трубам двух компонентов тампонирующей смеси до момента полного выхода первого компонента в затрубное пространство через открытый конец заливочных труб и последующую их продавку продавочной жидкостью.
Новым является то, что до спуска в интервал изоляции на заливочных трубах дополнительно устанавливают пакер и втулку-отсекатель, состоящую из корпуса со сквозным каналом круглого сечения с боковым отверстием и рассекателем потока, кожуха, подвижной втулки, спускают заливочные трубы выше интервала изоляции на 30 м, последовательно закачивают два компонента тампонирующей смеси до момента полного выхода первого компонента в затрубное пространство через открытый конец заливочных труб, производят посадку пакера, продавливают второй компонент по заливочным трубам и одновременно повышают давление в затрубном пространстве до 2 МПа с возможностью перемещения подвижной втулки и выхода первого компонента через рассекатель потока в поток второго компонента под давлением, продавливают компоненты тампонирующей смеси, при этом продавку первого и второго компонентов производят порциями в количестве от 3 до 4 при объемном соотношении компонентов в порциях от 1:4 до 1:1 соответственно, начиная с соотношения 1:4 и заканчивая 1:1, после выхода последней порции компонентов тампонирующей смеси из заливочных труб продавку прекращают, осуществляют продавку тампонирующей смеси продавочной жидкостью с учетом оставления в скважине 20 м моста из тампонирующей смеси, а в качестве продавочной жидкости используют товарную нефть.
На чертеже представлен способ изоляции поглощающих пластов. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем (см. чертеж). Определяют интервал изоляции 1. Определяют приемистость в интервале изоляции 1. В обсадную колонну 2 скважины, заполненную жидкостью глушения, производят спуск заливочных труб 3 на глубину выше интервала изоляции на 30 м с установленным пакером 4 (различных типов) и втулкой-отсекателем 5. Втулка-отсекатель состоит из корпуса 6, выполненного в виде цилиндра, имеющего эксцентрически расположенный сквозной канал 7 круглого сечения с боковым отверстием 8 в средней части, в котором расположен рассекатель потока 9, кожуха 10, установленного снаружи корпуса 6. При этом корпус 6 с кожухом 10 напротив бокового отверстия 8 образуют полость 11, внутри которой размещена подвижная втулка 12, которая подпружинена пружиной 13 вверх и перекрывает боковое отверстие 8 в транспортном положении (на фиг. не показано). Пружина 13, фиксирующая подвижную втулку 12, отрегулирована на полное открытие бокового отверстия 8 при давлении 2 МПа. Далее подбирают двухкомпонентную тампонирующую смесь в зависимости от того, какие тампонирующие составы имеются в наличии. Выбирают общий объем тампонирующей смеси по таблице 1 в зависимости от удельной приемистости интервала изоляции, которая устанавливается при проведении опытно-промысловых работ на скважинах. Подбирают количество порций от 3 до 4 (в зависимости от приемистости интервала изоляции) и соотношение компонентов в порции, определяется время отверждения тампонирующей смеси в зависимости от соотношения компонентов.
Таблица 1
Удельная приемистость, м<sup>3</sup>/(ч·МПа) в пределах
Объем тампонирующей смеси, м<sup>3</sup>
3,0-4,5
10-15
4,5-6,0
15-25
Более 6
25-50
Для осуществления способа могут применяться двухкомпонентные составы, состоящие из отвердителя и основного компонента, отверждаемые с выделением тепла, например:
- ацетоноформальдегидная смола (ТУ 2228-006-48090685-2002) и 10%-ный водный раствор едкого натра;
- смола полимерной композиции «БАРС» и отвердитель по ТУ 2221-081-26161597-2011;
- кремнийорганический продукт 119-296И (ТУ 2229-519-05763441-2009) и 6%-ная соляная кислота;
- смола полимерной композиции «АЙБЭТ» и отвердитель по ТУ 2221-081-26161597-2011 и т.д. Время отверждения каждой порции в зависимости от объемного соотношения компонентов приведено в таблице 2.
В качестве буферной и продавочной жидкости используют товарную нефть.
Затем последовательно закачивают по заливочным трубам 3 облегченную жидкость, буферную жидкость, первый компонент, буферную жидкость, второй компонент тампонирующей смеси до момента полного выхода первого компонента в затрубное пространство 14 через открытый конец заливочных труб 3.
Таблица 2
Объемное соотношение компонентов
Время отверждения, ч-мин
Примечание
10%-ный водный раствор едкого натра: ацетоноформальдегидная смола
1:4
1-45
1:3
1-20
1:2
0-50
1:1
0-20
Температура тампонирующей смеси при отверждении 52°C
отвердитель: смола полимерной композиции «БАРС»
1:4
2-30
1:2,5
1-50
1:1
0-15
Температура тампонирующей смеси при отверждении 69°C
отвердитель: смола полимерной композиции «АЙБЭТ»
1:4
2-00
1:3,5
1-40
1:2
1-05
1:1
0-30
Температура тампонирующей смеси при отверждении 34°C
6%-ная соляная кислота: кремнийорганический продукт 119-296И
1:4
3-00
1:3
2-30
1:2
1-00
1:1
0-15
49
Производят посадку пакера 4. Используют пакер любой известной конструкции, например пакер производства АзИНМАШ типа ПШ. Далее осуществляют продавку второго компонента по заливочным трубам, одновременно повышают давление в затрубном пространстве до 2 МПа, при этом первый компонент отжимает подвижную втулку 12, сжимая пружину 13, попадает сначала в отверстие 8, далее через рассекатель потока 9 под давлением в поток второго компонента. Равномерное распределение, перемешивание закачиваемых компонентов и получение однородной тампонирующей смеси обеспечивается наличием рассекателя потока. Продавку первого и второго компонентов производят порциями в количестве от 3 до 4 при объемном соотношении компонентов в порциях от 1:4 до 1:1 соответственно, начиная с соотношения 1:4 и заканчивая 1:1. После выхода последней порции компонентов тампонирующей смеси из заливочных труб продавку прекращают, при этом подвижная втулка 12 по действием пружины 13 возвращается в исходное положение и перекрывает боковое отверстие 8, герметизируя затрубное пространство от трубного. Благодаря герметичному перекрытию затрубного и трубного пространств не происходит свободного перетока жидкости из заливочных труб в затрубное пространство, либо в обратном направлении. Причем осуществляют продавку тампонирующей смеси продавочной жидкостью с учетом оставления в скважине 20 м моста из тампонирующей смеси.
Использование в качестве буферной и продавочной жидкости товарной нефти снижает разбавление компонентов в первой и последней порциях, наиболее ответственной части тампонирующей смеси. Для тампонирующих смесей на основе большинства синтетических смол (ацетоноформальдегидные, фенолформальдегидные, алкилрезорциновые) и кремнийорганических продуктов (119-296И, АКОР-БН 102, продукт 119-296Т) характерно отверждение с выделением тепла, при этом сокращается время отверждения с увеличением температуры, что приводит к увеличению прочности тампонажного камня, получаемого из тампонирующих смесей на основе вышеперечисленных материалов. Продавку компонентов тампонирующей смеси начинают с соотношения компонентов в первой порции 1:4, что позволяет увеличить глубину охвата за счет более длительного времени отверждения, малой вязкости тампонирующей смеси (100-150 мПа·с). Затем соотношение компонентов тампонирующей смеси в порциях выбирают в интервале от 1:4 до 1:1. Последней порцией продавливают компоненты тампонирующей смеси при соотношении первого и второго компонентов 1:1 соответственно, что позволяет получить плотную тампонирующую массу за счет быстрого отверждения тампонирующей смеси. Следовательно, последняя порция тампонирующей смеси при соотношении компонентов 1:1 является дополнительным катализатором отверждения предыдущих за счет увеличения температуры тампонирующей смеси при отверждении. Количество порций выбирают от 3 до 4 (см. табл.). За счет разобщения затрубного пространства пакером, подвижной втулкой, а также за счет того, что и заливочные трубы заполнены товарной нефтью, обеспечивается выравнивание пластового и скважинного давлений в интервале изоляции. Таким образом, выдержка тампонирующей смеси в призабойной зоне происходит при отсутствии перепада давления и, как следствие, фильтрации.
Пример практического применения.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
На глубине 894,8-895,6 м определяют интервал изоляции, удельная приемистость интервала изоляции - 3,18 м/(ч·МПа). На заливочных трубах устанавливают пакер (пакер шлипсовый ПШ) и втулку-отсекатель. В обсадную колонну скважины, заполненную жидкостью глушения, производят спуск заливочных труб в интервал 864,8 м (на 30 м выше интервала изоляции). Втулка-отсекатель состоит из корпуса 6, выполненного в виде цилиндра, имеющего эксцентрически расположенный сквозной канал 7 круглого сечения с боковым отверстием 8 в средней части, в котором расположен рассекатель потока 9, кожуха 10, установленного снаружи корпуса 6, при этом корпус 6 с кожухом 10 напротив бокового отверстия образуют полость 11, внутри которого размещена подвижная втулка 12, которая подпружинена пружиной 13 вверх и перекрывает боковое отверстие 8 в транспортном положении. Пружина 13, фиксирующая подвижную втулку 12, отрегулирована на полное открытие бокового отверстия 8 при росте давления на 2 МПа от первоначального. Далее подбирают двухкомпонентную тампонирующую смесь на основе ацетоноформальдегидной смолы и 10%-ного едкого натра общим объемом 10 м. Затем насосом цементировочного агрегата последовательно закачивают по заливочным трубам 3 буферную жидкость (товарную нефть), 3 м 10%-ного раствора едкого натра, буферную жидкость (товарную нефть), 7 м ацетоноформальдегидной смолы до момента полного выхода 3 м 10%-ного едкого натра в затрубное пространство 14 через открытый конец заливочных труб 3. Производят посадку пакера 4. Далее этим цементировочным агрегатом продолжают продавку ацетоноформальдегидной смолы по заливочным трубам, одновременно вторым цементировочным агрегатом плавно повышают давление в затрубном пространстве до 2 МПа, при этом 10%-ный водный раствор едкого натра отжимает подвижную втулку 12, сжимает пружину 13 и попадает сначала в отверстие 8, далее через рассекатель потока 9 под давлением в поток ацетоноформальдегидной смолы. Продавку 10%-ного едкого натра и ацетоноформальдегидной смолы осуществляют с помощью двух цементировочных агрегатов тремя порциями. Сначала продавливают порцию тампонирующей смеси, начиная с соотношения компонентов 1:4 (1 м 10%-ного едкого натра и 4 м ацетоноформальдегидной смолы), затем порцию тампонирующей смеси в соотношении компонентов 1:2 (1 м 10%-ного едкого натра и 2 м ацетоноформальдегидной смолы) и, заканчивая, продавливают последнюю порцию тампонирующей смеси в соотношении компонентов 1:1 соответственно (1 м 10%-ного едкого натра и 1 мацетоноформальдегидной смолы). После выхода последней порции тампонирующей смеси из заливочных труб продавку прекращают, при этом подвижная втулка 12 под действием пружины 13 возвращается в исходное положение и перекрывает боковое отверстие 8, герметизируя затрубное пространство от трубного. Благодаря герметичному перекрытию затрубного и трубного пространств не происходит свободный переток жидкости из заливочных труб в затрубное пространство, либо в обратном направлении. Лишь после этого продавливают тампонирующую смесь продавочной жидкостью по заливочным трубам с учетом оставления в скважине 20 м моста из тампонирующей смеси. Оставляют скважину на реагирование в течение 12 ч.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность ремонтно-изоляционных работ за счет увеличения глубины охвата, образования однородной, плотной тампонирующей массы, а также за счет равномерного распределения и перемешивания закачиваемых компонентов.