автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Разработка технологий и технических средств для гидродинамической кольматации пластов различной проницаемости

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ ВЫСШЕЙ ШЭШ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РФ

ШМСКИЙ НЕФТЯНОЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ИППОЛИТОВ ВЯЧЕСЛАВ ВАСИЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДНЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ КОЛЬМАТАЦИИ ГШАСТОВ РАШШЧНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ

Специальность 05.16.10 - Бурение скважин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа - 1992

' Работа выполнена на кафедре бурения нефтяных и гвзовых скважин Уфимского нефтяного института и в ГП "Оренбурггеология"

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

- доктор технических наук, профессор М.Р.Мавлютов

- член-корр. АН БАШКОРТОСТАНА доктор технических наук, профессор Н.Ф. Кагарманов; кандидат технических наук, доцент В,И. Векерик

- ПО "Оренбургнефть"

Ввщита оостоитоя " " алре^А 1992 г. в часов

на веоедании Специализированного Совета Д 063.09.02 при Уфимском нефтяной институте по адресу: 450062, г.Уфв-62, ул.Космонавтов, I.

С диссертацией можно ознакомиться в технической архиве Уфимского нефтяного института.

Автореферат равослвн " " ми^та. 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного // Совета, //

доктор технических наук 1А.и/еи/Лу^лл^Ъ.Шеигутв профессор (/

- 3 -

оьад характеристика работы

Актуальность проблемы. Известно, что при вседытии прояс-цаеиых зон о промывкой глинистыми растворами не ставках оква-кпны образуете^ фильтрационная гливиотая корка, которая долина защищать околоокваяинпую зону о? загрявнения твердой фввой и фильтратом бурового раотворэ, но иа-ва овоих фильтрационных свойств во исключающая этот процесс полностью. О ростом ивбы-точного давления столба бурового раствора процаоо лронюснове-аия фильтрата бурового рэотвора черев глинистую корку в проницаемый пласт интенсифицируется, что приводит к необратимому ухудшению коллекторе них свойств продуктивного плаотэ в около-окве» инной в она и, вследствие этого, к затруднениям вызове .притока при испытании рвзведочных енвазия, а твтае падению дебатов нефти или гаве при эксплуатации в последующем. Креме того, глинистая корка приводит к увеличению гидевлических сопротивлений при движении бурового раствора от вебоя к уотью окваяи-ны, увеличивает прихватоопасность, снижает качеотво .контакта цементного камня с породой и колонной. Таким образом, ^гливиотая корке, не обладая достаточными' защитными свойствами, имеет и другие недостатки.

Существуют различные приемы усиления защитных овойотв глинистой корки как экрана, однако все они недостаточно эффективны; к том;/ же этот экран разрушается при иехэничеоких воздействиях, проработках, при явлении, бурового инотруиентэ и даже при незначительных депрессиях легко смывается пластовыми флюидами.

Одним из перспективна направлении повышения герметичности стволов против проницаемых пластов и устойчивости стенок

является создание непроницаемого экране из чэотиц твердой фазы глинистого раотвора внутри скелета горных пород в пристенной воне.

Экран внутри скелета породы надежней, выдерживает значительные перепады давления на репрессию и депрессию /до 6,0... ...8,0 ыПа/, обеспечивает герметичнооть стенок ствола, предотвращает взаимодействия "пласт-скважине" и поглощения, и проявления невысокой интенсивности, улучшает качество вскрытия продуктивных пластов, повышает прочность пород и устойчивость ставок скважины, защищает цементный каиень от проникновения агрессивных флюидов,, делает возможным бурение на равновеоии и ори отрицательных дифференциальных давлениях.

К ваотоящему времени равреботаны и совершенствуюмя различные споообы ооздания кольиатеционного экрана в пристенной воне ствола скважины: ыеханичеокий, физико-химический, гидродинамический.

Гидродинамичеоквя обработка отенок скввяины струями буровых растворов /гидродинамические вихревая и струйная кольмата-ции/ваиболее доступна и аффективна в промысловых условиях как в процессе бурения скважины, так и подготовки отвода к спуску обсадных колонн. При использовании этого способе можно обходиться существующим буровым оборудованием /насосами и др./, бурильным инструментом, традиционно используемым глинистый рвот-вором. Способ позволяет полнее реализовать возможности бурового оборудования и свойств глинистых растворов для повышения' качества и эффективности строительства нефтяных и гавовых скважин. Поэтому совершенствование технологии по созданию непроницаемого экрана в пристенной зоне скелете горных пород путем гидродинамической кольматации является актуальной проблемой.

- б -

/1ля конкретизации постановки и решения проблемы разрабатываемые технологии и технические средства, режимы их реализации рассматриваются на примере поиска и разведки нефтегазоносных площадей в Оренбургской области, где автор проработал около ¿0 лет.

Цель работы - повышение качества временной изоляции пластов различной проницаемости и устойчивости стенок оквааин в процессе бурения или подготовки ствола к спуску обсадных колонн совершенствованием способов гидродинамической кольмата-ции.

Бвдду* исследований}.

1. Анэлиа геологических особенностей строительства оквв-жин Южно-Оренбургской группы месторождений.

2, Анализ исследований выоокоокороотных ввтопленных отруй.

В. Раареботка технологий я технических средств для гидродинамической кольматации проницаемых пластов. Изготовление модельных образцов технических средств, Отработка технологий и технических средств в промысловых уоловиях.

4. Внедрение результатов исследований. Оценка экономической эффективности разработок.

Работа вклолнялаоь в связи с производственной необходимостью в раыках целевой комплексной программы "Ооэданиа а освоение технологических процессов и технических средств для бурения нефтяных и газовых скваасин со скоростью, превышающую достигнутую в ¿-о раза" /постановление ГКНТ от 12.12.80 № 575/а7Х/, входила в тематические планы научно-исследовательских рвбот, проводимых на кафедре "Бурение скважин" Уфимского нефгяаого института.

Научная новизна.

I, Теоретически обосновано, что при гидродинамической кольматации для создания в пристенной зоне скелета породы непроницаемого экрана в каналы проницвемого плаота вначале необходимо ввести частицы Твердой февы бурового раствора большего диаметра для создания каркаса, в затем более мелкие чвотицы для уплотнения каркасе, снижения его проницаемости и повышения устойчивости стенок.

рвзработана технология гидродинамической кольматации с целью повышения качества временной изоляции проницаемых пластов и устойчивости стенок, предусматривающая их кольматацию не менее чем ва два прохода - сначала о меньшими скоростями истечения струи и соответственно о оолее низкими частотами для создания в пристенной зоне скелете породы каркаса из крупных частиц твердой фвзы раотвора, оорезмерных каналам проницаемого пласта, а звтеи о большими скоростями и соответственно более высокими частотами - для уплотнения каркаса более мелкими частицами и получения прочного непроницаемого экране. При этом показано, что наиболее рациональными для гидрчцинамической кольматации стволов оквааин являются отруи диаметром 9...II ым.

'¿. Рвзработана технология гидродинамической кольматации для повшения качества изоляции проницаемых пластов и устойчивости стенок определенной фравдией твердой фазы бурового раствора, отбираемой из потока сепаратором. Евлищена авторским свидетельством на изобрение й 1454950 от Об.04.86.

Е. Разработана технология бурения в осложненных условиях, позволяющая осуществлять процесс бурения при поглощении бурового раствора вплоть до катастрофического с помодью перекачивающего устройстве, регулирующего давление в кольцевом прост-

ранстве, позволяющая одновременно вскрывать и кольматировать поглощающие пласты. Защищена авторским свидетельством на изобретение 15 1Б885Ь9 от fc0.07.85.

Защищаемые положени я.

I. Основные принципы выбора пврвиетров режима гидродинамической кольмотвции в зависимости от Горно-геологичаоких условий строительства сквакин в Юкно-Оренбургокой гр;.ппе месторождений нефти и газа и Куйбышайокой области.

¿. Вновь разработанные технические орадства для гидродинамической кольматации отводов скважин диаметром ¿115,295,£94 ад.

5. Технологии наиболее эффективного применения разработанных техничеоких средств в конкретных геологических, условиях Ьано-ОренбургокоЕ группы месторождений и Куйбышевской области При низкооборотном бурении.

Практическая ценность работы.

I. Рварвботаны теоретические основы выбора параметров режима гидродинамической кольматации, уопешно опробованные при строительстве свыше 20 скважин в юго-западных районах Оренбуржья и Куйбышевской облаоти, Соотавлены рекомендации по выбору параметров кольматирувщих устройств и режимов промывки для указанных регионов.

Разработаны технические средства для гидродинамической кольматации стволов окважин диаметром ¿15, 266 и Ь94 мм.

с. Разработаны технологии наиболее аффективного применения разработанных технических средств в юго-западных районах Оренбуржья и Куйбышевской области при низкооборотнои бурении.

Полученные технические решения способствуют успешной проводке глубоких сквэзин при наличии в раврезе проницаемых пластов с различными гидрогеологическими характеристиками, позволяют:

ващитить продуктивные пласты от проникновения фильтрата и самого бурового раогворэ; предупреждать и ликвидировать нефте-гвзоводопроявления невысокой интенсивности и поглощения буровых раотворов различной интенсивности; снизить опасность прихвата бурильного инструмента против проницаемых пластов? обеспечить рвсчетную высоту подъеме цемента за обсадной колонной} обеопечить изоляции равнонапорных проницаемых пластов с перепадом давления между ними до 7...8 Из, например, ые::ду водонапорным и истощенным продуктивный пластом и, тем самым, предупредить прорыв пластовой воды после перфорации эксплуатационной колонны.

Рдвлизвщц работы в промш; ланцооти. Изготовлены кольмати-рующие уотройствэ для стволов скваяин диаметром 215, 295 и £94 им о горивонтальным, вертикальным веерами и с тангенциальным направлением струй. Во всех устройствах предусмотрена возможность кольматации пульпой глинистого раствора.

Для предупреждения и ликвидации поглощений глинистого ра-отвора кольматирующие устройства и технология их применения использовались на площадях ИГО "Орен0урггеология", ПГО "Кикне-волжскгеология", ПО "Куйбышевнефть"; для преду прендения и ликвидации нефтегазоводопроявлений-ге площадях ПГО "Оренбурггео-логия"( для обеспечения расчетной высоты подъема цемента за колоннами - на площадях ПГО "Орекбурггеология" в ПО "Куйбышев-нефть"; для предупрекдения ыекплеотовых перетоков между высоко-вапорными водоносными пластами и истощен рыки продуктивными пластами с перепадом давления 7...8 ¡¿Па - на площадях ПО "Куйбы-певнефть".

В результате внедрений технических ргвевкЯ обеспечена экономия .средств в реэнбре 4&1,4 тыс.рублей.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены не кафедре "Бурение скважин" Уфимского нефтяного институте /мврт 1989 г., апрель 1990 г./, нэучно-техниче-ском совете объединения ,'Енисейнефтегезгеологияи /Красноярск, мвй 1988 г,/, нвучно-техническом совете ПО "Куйбышевнефть" /Самара, апрель 1989 г./, международной конференции "Механика горных пород при бурении" /Гровиый, сентябрь 1991 г./, научно-технической ков}еренции "Проблемы экологически безопасных технологий разведки, разрсботки и эксплуатации глубокопогруженных месторождений со сложным составом пластовой омеои" /Астрахань, октябрь 1991 г./,

В' полной объеме диооертеционнея работа была представлена и обсуждена на расширенном заоедании кафедры "Бурение скважин" Уфиыокого нефтяного'инстмут8 /Уфе, декабрь 1991 года/,

Публикаций. Основное содержание двооермции опубликовано в 8 печатных работах и одной научво-иоолецоветел'ьскои отчете, йаписвнаых лично и в ооавторотва. Ооновные раврвботки диссертации вецицены 2.авторскими свидетельствами на изобретение.

Стк^ра р объем пабОУ^. работа соотоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, описка литературы и приложений. Она оОдержит192 страницы машинописного текста, 34 рисунка я 4 таблицы, Описок литературы включает 132 наименования на 15 страницах, приложения на 34 страницах.

- 10 -СОДЕРШИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цель и задачи исследований« показана научная новизна и практическая ценность, сформулированы основные защищаемые положения.

В первой главе приведен внелив геологических особенностей строительстве сКвекин Южно-Оренбургской группы месторождений н^фти и га за. Специфическими особенностями геологического отроения этого регионе являются ввлегвиие продуктивных плестов на глубинах до 5000 и и более, наличие практически всех видов осложнений* поглощений бурового рвотворв, обвелообравований, яеф-тегавоводопроявлений, искривлений стволов скважин, жвлобообрв-воввний, оальникообравовений, текучести солей и др., причем . основные затраты времени и средств приходятоя не ликвидации поглощений бурового рвотворв, обвелообравований и нефтегааопрояв-леиий /67% по времени и 77$ по денежным средствам/.

В рвзрезе регионе имеются равличные типы проницаемых пород /с поровым коллектором, трешинным, порово-кввернозным, кв-верно-порово-треииннкм/ с коэффициентом проницаемости 10"°. 0,895 мкм*1. Размерыпор и пустот проницаемых пород изменяются в основном в диапазоне от ¿5 мкы до ЬОО икм. Пластовые давления достигают 54,0 МПв, значения градиентов пластовых давлений близки значениям градиентов поглощения бурового растворе, Проводка скважин в таких геологических условиях очень сложна.

Кроме того, в первой главе Д8Н анализ современного состояния вопроса по созданию непроницаемого экрана в пристенной зоне скелета горных пород гидродинамической кольметвцией, сделан анализ по выявлению характерных особенностей высокоскоростных затопленных струй, определены основные направления исследований,

- I-i -

обоснованв необходимость разработки технологических решений по повыиению качества временной изоляции проницаемых пластов и устойчивости стенок скважин в процессе бурения или подготовки ствола к спуску обсадных колонн.

Работы по снижению проницаемости пластов в глубоком бурении на нефть и гоз посредством обработки стенок скважин высокоскоростными струями /отруйнея кольмвтация/ начались в 70-х годах.

Вопросам естественной кольматвцки проницаемых пород твердыми частицами бурового раствора посвящено большое количество отечественных и варубакных исследований. Среди них следует отметить работы Белова В.П., Леонове Е.Г., Крылова В.И., Крысина Н.И., Кузнецова L.C., Курочкина Б.К., Мавлютова М.Р., Мнрввджанэаде А»Х»,-Михайлово Г.Н., Полякова В.Н., Соловьева S.I.I., Шехтиана k.M., йремейчука P.C., Абремса А. и др. В результате было установлено, что, хотя в процессе естественной кольматеции и происходит снижение проницаемости, отфильтровыва-нке кидкости иа бурового раствора в плаот не прекращается. Крене того, удаление глинистой корки со. стенки окв8нины механическим путем интенсифицирует отфильтрогывзние в пласт Практически до начальной величины.

Учитывая, что в основу гидродинамической кольыатации зало- -жены свойства высокоскоростные затопленных струй, нами сделан анализ работ-отечественных и зарубенньк исследо-

ваний по звтопленшм струям.

Большой вклад з песледозсиие затопленных струй внесли Абрамович Г.Н., Козодой. А.К., Кулиев A.c., Мавлютов V-.P., Матюшин E.H., Мир&элаанзэде А.Х., Темирбаев Д-Ж., Батчеллор, Лайт-xuna № вр. В р^^льта^е- было у с? а» ов явно, что при определенных

- 12 -

скоростях истечения затопленная струя иачинвет генерировать акустические /звуковые/ колебания, что параметры струи зависят от ее диаметре и скорости.

Вопросами использования высокоскоростных затопленных струй для снижения проницаемости пластов при бурении скважин на нефть и гав взвивались Агвамов Ф.А., /глиуллин А.Х., Евйраков М.Н., Ралиакбаров В.!1*, Гелиев P.A., Гениев.Р.Ф., Гилязетдинов P.P., Казырбаев Ф.М., Квтеев И.С., Лукмаяов P.P., Мввлютов М.Р., Ьружев А.Р., Поляков В.В., Раянов К.С., Санников Р.Х. и др* В результате исследований усыновлено, что снижение проницаемости устойчивых к эровионному износу пород наиболее эффективно При скороотях истечения ветопленных струй 60...120 м/с, что эффект гидродинамической кольыетации наступает при энергии частиц твердой фазы, приходящейся на единицу поверхности вовдей-

5 2

ствия струи на породу в пределах /20. ,.-50/.10й Дк/м для нив-копроницаемых пород и /2,, .5/ДО5 Дя/мг для' высокопроницеемых пород, что при струйной кольмвтацки снижение проницаемости пластов обеспечивает перепад давления нв репрессию и депрессию nö 4,4 Uns.

При гидродинамической кольметации струями, встречающимися под углом друг к другу, снюгевие проницаемости пристенной зоны пластов обеспечивает перепад давления 88 репрессию и депрессию до 6...8 Ш1а.

Taiaiv образом, обработка стеяок сквакивы, устойчивых к эрог знойному износу, высокоскоростными струями бурового рвствора позволяет существенно свизить проницаемость пристенной зоны наветов, повысить герметичность ствола скввхины, значительно снизить толщину г л инн сто.': коркп.

Одвако'месторожцевия Оренбургской облеегг имеют в своем

рвзрезе самке разнообразные плеоты, в том числе и легко разрушающиеся при воздействии высокоскоростных струй. Кроме того, р, разрезе встречаются пласты с равличной проницаемостью и типом коллектора /гранулярный, трещинный, трещинно-кэверновный/, В связи с этим необходимы техничеокие срзцотва и технологические приемы, обеспечивающие эффективное снижение проницвемботи пристенной зоны пластов без их раврушения.

Кроме того, р8ботеми Выокребцова В.Г., Дороднове И.Пм Елгвзина- В.И., сверюги A.A., КвГармвяове Н.Ф., Калиниве A»r.t Симонова В.З., Соломенникова C.B., Филимонове Н.М . и др. показано, чю в процессе бурения оквбжий вовможво формирование аа-бо» многоугольной формы и, ооответотвенво, многоугольного оече-ния отвода, вписанный дивметр которого кокет йать меньше номинального дйвметра долота до 20JS. Это явление может оказывать оудвотвеввоз влияние на качество изоляции плаотов.-и устойчивость отенок и долкно учитываться при рявреботкэ технологий кольмягэции и конструирований технически средств4

Вторая г.'Еза диссертация посвящена методике иоойедсвений. Ocodoe внимание уделено методике изучения геологических и технических условий проводки окважин, методике проведения промысловых экоперикейтов, оценке ревулиатов и обобщения. Обосяова-ва целеоообравность применения геофизичеоких и гидродинамических методов исследования для оценки качеотва кольметации всех проницаемых пластов, включая продуктивные.

В Третьей глазе диссертации из анализа литературных данных исследовании проникновения твердых частиц под действием статического давления в каналы пласта установлено следуздее. Частицы, размер-которых прззысзет I/o условного диаметра канала, практически в канал не проходят,"а откладывается на входе.

- 14 -

Частица равмерои 1/3.. .1/.5 условного дивметрв квнвла могут войти в канел,'но могут'и не войти в кенсл, Частицы размером меньшим 1/..5 условного диаметре канала свободно входят в канал, но могут свободно и выйти из наго.

Таким обрезом, при естественной кольматации могсет происходить еагрввнение пристенной боны продуктивного пласта на большую глубину и снижение его проницеемости чеопщвми твердой фа-вы бурового раствора размером менее 1/5 условного диаметра канала*

Для регулируемого снижения проницаемости пристенной зоны плестов предпочтительно, чтобы в плвот вошли частицы, соразмерные а крнвлом, то е'сть размер которых больше 1/3 уоловного диаметра канвлв. Учитывая, что при статическом давлении эти частицы войти в канал пласта не могут, им необходим сообщить допо^ нительвую энергию. Тогда и выйти из пласте без дополнительной энергии твкие частицы не смогут»

При обработке отенок скве«:ины высокоскоростными стручци бурового раотворз твердым частицам ыо/.;ат сообщаться энергия как в виде скоростного непора, тек и дополнительно в виде волнового воздействия акустического поля, генерируемого струями.

Допускав, согдесно теории колебаний, что частица под действием волнового поля может прийти в возбужденное состояние только в том случае, если частоты воздейсгвия не превышает частоту собственных колебаний частицы, то есть

V '

где - частота собственных колебаний чвстицы, гц;

£ - частоте волнового поля, генерируемого струей, гц;

возможно, исходя и б условия /I/, подбирать честоты, генерируемые

струей, оквзываащие воздействие нь частицы твердо:! фавн бурового р8створа, соразмерные с каналами пласта, то есть частиц, размер которых превызает 1/5 условного диаметра навале. Взаимосвязь частоты собственных колебаний частицы твердой фазы с ее условным диаметром возможно выявить иа соотношения

i

ЯП? '

где й - уоловны2 диаметр частицы твердой базы, м{ Q - плотность частицы, кг/ц3;

/) - параметр, характернаушщий свойства среда, вг/сй.

Известно, что рзвмер частиц твердой фазы, входящих в состав глинистого бурового раствора, достигает 100 шш. Следовательно, при гидродинамической кольматацик практически без учета алана возможно снижать проницаемость пластов с каналами до ЬОО шш.

При высокоскоростной /S0.,.lii0 м/с [ истечении струи генерируемые частоты возможна определить из выражения

Г' affljt

Ji л

Г ' ы

где - число Струхаля;

V - скорость струи, м/с; (1 - диаметр струи, м.

Подбирая скорость кстзченпя затопленной струи измен енота подачи буровых насосов при Есдьннса диаметре'насадков, можно в промысловых условиях реализовать, условие /1 /.

для ки.честзеиноь оценки влияния диаметра струг на эффективность генерирования акуст1Тческого поля проведен аналин экспери—

ментальных исследований, приведенных в работах по аэтопленным струям отечественных и зарубежных авторов. При этоь! установлено, что в сквааине максимальным рассеиванием энергии уогут обладать затопленные струи диаметром S...II мм. Согласно выражению / Е> / При одновременном изменении скорости струи и-ее див-метра мвк?имуы генерируемых частот в скважине возможен при дйа-'метрех насадков 9..Д1 мм.

В результате этих исследований, с целью сни-;ен1Ы. эрозионного воздействия, на стенку сквакины и передачи максимальной энергии на генерирование акустического поля, предпочтительно ис-польвовать неседки диаметром 9...II мм.

Кроме. Ярго, рассмотрен механизм формирования некруглого сечения ствола в ревультате нерегулярной работы долите, что необходимо, учитывать при разработке технологических приемов'По по-вышбнию недекности. изоляции проницаемых пластов и устойчивости стенок и обеспечению безаварийной проходимости технических средств"по.стволу скввхйны.

В четвертой глевд диссертации разработаны основные принципы создания технических средств для достижения максимального эффекта кольматации, В ревультате исследований Твмирбаева-Д.Ж.» Галиакбарова В.4"., Мавлютова iu.P., Оружвва A.C. , Санйиков? :$.Х» и др. показано, .что меньшее эрозионное воздействие- ве прегражу оказывается при слиянии двух струй, при этом угрл вотречй двух струй должен составлять £0.,..i2Q°. 'Расстояние'.'весвцков. до стенки скважины должно выбираться из условия,' что&'^Р.а?ивл'ьазя'скорость двух слившихся струй находилась в-диапазоне 11../20 м/с.

Нами выявлено,' что при'слвдвдо дЭДс струй ярд'уУлом SO0 образуется веер, то есть практически- при-.слкязвд. 0бдй«;поток pssmserca в нвправлении; перпендикулярное 'авйзеайй'струй, в

направлении движения струй поток блипруетоя внешними обрезуз-ц им и.

Таким образом, при подборе расстояния от торцоз насадков до стенки ив условия зе мыкания сливающихся под углом струй по внеаним образующим на стенку скваыины практически не оказывается лобового воздействия, основные потоки действуют под углом к стенке сквахины, что существенно снижает эрозионное воздействие.

Для ограничения нерегулируемых изменений расстояния от наседка до стенки сквежины рекомендовано насадки монтировать мек-ду двумя опорно-цейтрирующими элементами, разнесенными по высоте на длину, ревную диаметру долота, для обеспечения проходимости кольматирующих устройотв по отволу диаметр описанной окрун-ностя опорно-центрируюдих элементов выбирался из условия формирований йёкруглого. сечения сквззины.

Для достижения максимально;: эффективности кольяатацйи лред-лоаейа следующая технология. Кольметвц::л одного и того не интер-ввяа долана осуществляться как минимум дважды. Сначала для создания прочного каркасе экрана в пристенной зоне скелета породы скорость истечения долхвз обеопечиввть йолновое воздействие на йеиболзе крупные частицы твердой ф8зы, затем - на более мелкие. Ьто позволяет получить непроницаемый экран в пристенной зоне скелета порода и снизить глубину проникновения твердой фазы в пристенную зоку проницаемых пластов, что существенно сникает загрязнение продуктивных пластов,

Абрамсом /.. покззано, что статическая кольаатааия каналов определенного разверз аогет произойти Яиаь при концентрации со-0твет:тву^щих частиц в твердой фазе бурового ргетзора не иезез 5% обменных. Для повышения качества изоляции пронмцаеиых пластов

и устойчивости стенок скввлины равреОотвна и защищена авторским свидетельством не изобретение технология гидродинамической кольматации проницаемых пластов пульпой бурового раствора, содержащей чвстицы твердой фазы необходимого размере соглесно критерия Абр&мс'а А.

Для обеспечения циркуляции и снижения расхода бурового раствора при гидродинамической кольматации стенок в процессе разбурирвзния високопроницьемых поглощающих пластов разработана и защищена авторским свидетельством на изобретение технология снижения давления в сквакине^ оанованная на регулировании о помощью переквчивейдего устро; отвв девления в кольцевом пространстве,

С учетом излоиеннаго, для снижения прояицвепооти плвстов и повышения устойчивости отенок скве^ин в процессе бурения или подготовки стволе к спуску обсадных колонн, раз ре бота ни кольма-тирующие устройства для стволов диаметром ¡¿15, ¿95, ни с горизонтальным и вертикальным веерами и с тангенциальным направлением струй» Отличительной особенностью этих устроьстз является расположение узлов НЕсваков ыекду опорно-центрируючими элементами, разнесенными по высоте на длину диаметра долота, о учетом прохождения в конкретных стволах. Все кольметаторы снвб-кены встроенными устройствами для возможности кольматации рро-ницвемых пластов сепарируемой пульпой глинистого раствора.

Разработаны технологические приемы нэрболее аффективного применения предлагаемых кольматирующих устройств в рввличных . геологических условиях месторождений Оренбургской и Куйбышевской областей при низкооборотнои бурении.

По результатам промысловых рвбот при подготовке некавер-нозньж стволов скзажин к спуску обсадных колонн г| сложите» ьниа

результаты по гидродинамической кольматации проницаемых пластов обеспечивают кольмататоры о горизонтальным и вертикальным веерами, однако предпочтительнее использовать кольмататоры с горизонтальный веером вследотвии их повышенной стойкости. Для повииения герметичности пластов при бурении в условиях поглощении предпочтительно притенять кольмататоры с вертикальным веером, тан как оти кольмататоры генерируют акустическое поле вдвое большей интенсивности, чем кольмататоры с горизонтальным веером при тех же давлениях и расходах в скважине. В кавернозных стволах скважин и s стволах о желобами хорошие результаты по гидродинамической нолытации проницаемых пластов обеспечивают кольмататоры с тангенциальный направлением струй ввиду повышенного их радиуса действия.

По результатам промысловых рвбот на площадях Отрадненоко-го УБР ПО "Куйбышевнефть" стойкость кольмататоров с горизонтальным веером и тангенциальный направлением струй составила не менее 700 ч, с вертикальным веером на менее 50 ч.

В пятой rnggg приведены результаты испытания и внедрения технологических приемов и технических средств в различных геологических условиях.

Разработанные технологические приемы и технические оредства апробированы: а/ в условиях поглощения бурового раствора интенсивностью от 15...¿0 м3/ч /CKB.fi- 150 Царевск8я/, до полного /скв.Ufc 126 и 127 Дмитриевские/j б/ в условиях газопроявлений /cKB.it oül Ьоринская, ске.1й 411 Бувулукокая/; в/ в условиях агрессивного воздействия пластовых вод на качество бурового раствора /cHB.fc iüO Ьуртинскея/; г/ для обеспечения заданной высоты подъема цемента при цементировании в одну ступень /скв. V 339 Неклвдовская/j д/ для предотвращения водопрптока дрсле

- 20 -

перфорации продуктивных интервалов /скв.нЛ: 45,75,76 и т.д. Евгеньевской площвди/.

В результате лроыыоловых работ обеспечена герметичность ствола против проницаемых пластов. Так, при опрессовке после колытвции на 4,5. .,6,0 (¿Па при ввнрытоы пре вент ope на скв. te 801 Зоринокая'и'скв.«!! 120 Буртинская стволы оквввлись герметичными, что позволило успешно закончить строительством эти оквехины.

Ранее при цементировании эксплуатационных колонн на Нек-людовской площвди ПО "Куйбышевнефть" в одну ступень отмечался гидроразрыв серпуховских отложений, отсутствие циркуляции к концу продевай и недоподъем цементе на расчетную высоту. После кольмвтвции проницаемых пдбстов перед спуском эксплуатационной колонны вй cKB.lt В89 Неклюдовокой площади цементирование прошло Оев всяких осложнений, цемент поднят не расчетную высоту. Следует отметить, что продавка на окв.№ Ь89 Неклюдовокой заканчивалась при постоянной подаче цементирововчного агрегата бее ее снижения, как ото приходилось делать на других буровых.

Не Евгеньевской площвди основной продуктивный горизонт истощен и давление в вышележащих водоносных плвстах превышает давление продуктивного пласте нв 7,0...В,0 МПе. В ревультете чего noose ооуокв, цементирования и перфорации эксплуатационной колонны^была очень высокая вероятность прорыве пластовой во дм ив вышележащих водонапорных плеотов. После кольмвтвции этих интервалов ве всех оквежинех получена чистая безводная, нефть,■

Для аппаратурной оценки результатов гидродинамической кольметеции проницаемых пластов на всех скввжинах, Где осуществлялось внедрение разработанных технологических приемов в технических средств, проводился комплекс ГСС до и после юльиетвшш

На скв.le £01 Ьоранская для оценки глубины проникновения твердой 4вэы в проницаемые пласты проведен специальный керотан ьКС-й малым и больниц зондами. В реьультате записи ьКС-й до и после гидродинамической кольматации и последующей интерпретации выявлены существенные изменения в хэрвктере записи LKC-2 малыми зондами и не отмечается каких-либо изменений в записях большими зондами. ¿то свидетельствует о целой глубине проникновения твердой фазыв пристенную зону проницаемого пласте.

Для оперативной аппаратурной оценки наиболее чувствительны к изменению свойств проницаемых плеотов после гидродинамической кольматации микрозонды и каверномер /профилемер/. Все остальные виды керотане /РК, ЬК, iv.bK, АИЛ и др./ требуют специальных методов интерпретации в ствционервых условиях.

В результате внедрения разработанных технологических приемов и технических устройств получен экономический" эффект в сумме toi,4 тыс.рублей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1, В результате проведенных исследований для ¡.видения качества и эффективности строительства скважин при низкооборотном бурении в различных геологичеоких условиях на месторокдени-пх Оренбургской и Куйбышевской областей разработаны технологии гидродинамической кольматации и технические средства, включающие перекачивающие устройства для снижения давления против поглощающих пластов и ко.-ьметируюцле устройства'с встроенными сепараторами ^ля кольматации стенок пульпой бурового раствора, с горизонтальным и вертикальным веесемц и с тангенциальным направлением струй-для стволов диаметром 215, ££5 7. 394 мм.

2. Теоретически обосновано и промысловыми работами педтвер-

идено, что на месторождениях Оренбургской и КуйбышеЕской областей гидродинвшческая кольматация с использованием глинистых буровых растворов из бентонитовых глиногорошков и местных глин с добавкой бентоните и берите обеспечивает герметизацию каналов проницаемых пластов условным диаметром до ЬОО ккм.

£. Теоретически обосновано, что при гидродинамической коль-матации для создания в пристенной зоне скелета породы качественного непроницаемого экране в каналы проницаемого пласта вначале необходимо ввести частицы твердой фазы бурового раствора "большего диаметра для создания каркаса, а ватем более мелкие частицы для уплоткения каркасе, снижения его проницаемости и повышения устойчивости стенок.

Разработана технология гидродинамической кольмвтации с целью повышения качества временно;.; изоляции проницаемых пластов и устойчивости стенок, предусматривающая их кольмвтвцио не менее чем за две проходе - сначала с меньшими скоростями истечения струи и соотьетогвенно с более низкими частотами для создания в пристенной зоне скелета породы каркаса из крупных частиц твердой фазы раствора, ооразмерных капскаы проницаемого пласте, а затем с большими скороотями и соответственно более высокими частотами - для уплотнения квркьоа более мелкими частицами к Получения надежного непроницаемого экрана. При этом покезвно, что наиболее рациональными для гидродинамической колькатвции стволов скважин являются струи диаметром 9...II мм.

4. Разработана технология гидродинамической колылатации |ля повышения качества изоляции проницаемых пластов и устойчивости стенок определенной фракцией твердой фазы бурового раствора, отбираемой ив потока сеапарвтором, сащищене авторски.; свидетельством СССР на изобретение ^ 1454250 от Сб.04.86.

- 23 -

5. Разработана технология бурения в осложненных условиях, позволяющая осуществлять процесс бурения в условиях поглощения бурового раствора вплсть до катастрофического с помощью перекачивающего устройства, регулирующего давление в кольцевом пространстве, позволяющая одновременно вскрывать и кольыатиро-веть поглощающие плести. Защищена авторски свидетельством СССР на изобретение Ioö65b9 от L0.07.85.

6. Геофизическими исследованиями на скважинах ПГО "Орен-бурггеология", в частности, иикрокаротежом и специальным боковым каротэном ЬКС-2 установлено, что гидродинамическая кольма-тация оказывает "существенное влияние на изменение фильтрацион-но-емкостных свойств пристенной зоны проницаемого пласта /электрическое сопротивление пород по малым зондам ьКС-2 изменяется в 4 и более раз/, а Не удаленной от стенки скважины чаоти пласта практически влияние не отмечается /изменений в характере записи большими зондвми БКС-2 не установлено/.

Разработанные технологии и технические средства для гидродинамической кольматации проницаемых пластов внедрены при проводке семи скважин ПГО "Сренбурггеология", двух скважин ПГО "Нижневолжскгеологкя" и двенадцати скважин ПО "Куйбыиевнефть".

В результате внедрения разработанных технологий и технических средств ползчен экономический эффект в сумме 4&I.4 тыс. рублей. Доля автора составила 1&5,0 тыс.рублей.

Основное содержание работы опубликовано в следующих работах:

I. Ипполитов 3.3., Пкхайленко A.A., Медведев A.B. Бурение глубоких скважин в аномальных горно-геологических условиях в ПГО "Сренбурггеология" //Повышение эффективности бурения глубоких скважин з аномальных геологических условиях: Тез.дскл.к

- 24 -

научн.-тех.совещ. - Оренбург, 198Ь, - с.7-10.

2. Ипполитов В.В. Перспективы и некоторые проблемы бурения сверхглубоких, разведочных сг-'зеьин /до 6С00 м/ //Актуальные проблемы интенсификации экономики Оренбуржья: Тез. докл.к научн.-техн.совет.- Оренбург, 1964. - с.14-17.

I. A.C.1454950 СССР AI кл. 4E2IB&/C0 Способ бурения скважины в осложнённых условиях' /Ипполитов В,В., Крист А.З., Ыавлю-тов М.Р. и др. - 42Ü4444/Ü2-0B; свявлено 06.04.87; Опубл. 80.01.89. Бюл.(й 4.

4. А. С.1ЬВ65Ь9 СССР А Ä кл.4ЕБ1В £1/08 Способ бурения скважин в'осложненных условиях /Ипполитов В.В., Крист A.s., Терен-тьев В.Д., Соломенников C.B., Михеев В.Н., Абремов В.Г., -Е959267/22-0Б; Беявлено Ь0.07.85; Опубл.15.04.68. Еюл.№ 14.

5. Ипполитов В.В., Иихеев В.Н., Соломенников C.B., Калинин А.Г., Крист А.а. Повышение механической скорости бурения при нерегулярной работе низа бурильного инструмента //Нефтяное хозяйство, 1989, fc 4. - с.15-17.

6. Ипполитов В.В. Качественная оценка возможностей гидродинамической кольматации проницаемых плестов при бурении и за-канчивении скввкин //.Геология нефти п газа, К., 1991, te II. -с.£2-Ь4.