автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Совершенствование способов и средств борьбы с поглощениями промывочных жидкостей в высокопроницаемых отложениях

ГРОЗНЕНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НЕФТЯНОЙ ИНСТИТУТ им. АКАДЕМИКА М. Д. МИЛЛИОНЩИКОВ А

На правах рукописи

АМОНОВ ОДИЛЖОН СОЛИЖОНОВИЧ

УДК 622.248.33

совершенствование способов и средств борьбы с поглощениями

промывочных жидкостей в высокопроницаемых отложениях

Специальность 05.15.10 — Бурение скважин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

.-о

Грозный — 1993

/

ч

Работа выполнена в институте геологии и разведки нефтяных и газовых месторождений Государственного комитета РУ по геологии и минеральным ресурсам.

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент инженерной академии Республики Узбекистан кандидат: химических наук

А. к. Рахимов Н; А'. Абдурахимов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук* профессор кандидат технических наук

Н. А. Колесников В. А. Хуршудов

Ведущее предприятие — ПО «Узбекгазпром».

Защита состоится а> ^¿¿уь-/*'*.- 1993 гв!/ ' час. на заседании специализированного совета КО63.60.02 по присуждении ученой< степени кандидата наук в Грозненском ордена Трудового Красного Знамени нефтяном институте им. академика М. Д. Миллнонщикова (364902, г. Грозный, ГСП-2, пр. Революции, 21).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Грозненского нефтяного института им. академика М. Д. Милли-онщикоза.

Автореферат разослан <.¿3 > 1993 г.

Ученый секретарь специализированного

совета

В. И. БЕЛЕНКО

-3-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ

Актуальность проблем ы. Сложившиеся полити-кие, социальные и экономические условия в период перехода на очные отношения поставили Республику Узбекистан перед необходи-тью дальнейшего наращивания своей минерально-сырьевой и топлив-энергетической базы и, в первую очередь, расширить масштабы ве-ия геолого-разведочных буровых работ на нефть и шз»

Однако решать эту задачу придется в условиях острого дефицита еляешх на эти цели ттериально-технических и финансовых ресур-, при постоянно ухудшающихся условиях (в следствие высокой изу-ности состояния Республики Узбекистан на нефть и газ) проведе-буровых работ.Для поддержания прироста объемов буровых работ лонных геологических условиях вакную роль играет борьба с гео-ическиш осложнениями в процессе проводки.Одним из основных ви-ослоннений при бурении скважин является уход промывочных жид-тей в пласт.Только для борьбы с этим видом осложнений затрачивая 15-17$ времени в условиях м^стороядений Республики Узбекистан, окращении срока строительства скважин важными мероприятиями яв тся совершенствование способов и средств, разработка новых ме-ов борьбы с поглощениями буровых растворов.Масштабы этой пробы с необходимостью увеличения буровых работ в технике и техно-ии бурения нефтяных и газовых скважин возрастает.

В различных районах страны и за рубеком вс 1 более широко при-яются различные способы предупреждения и борьбы с поглощениями овых растворов.Но, в:связи с разбуриванием новых площадей со нньши геологическими условиями, увеличением глубин скважин,рас-ы средств и времени на борьбу с этим видом осложнений не толь-уиеньшагагся, но в некоторых районах увеличивается. Решением вопросов поглощения буровых растворов занишлись

_ ц _

еще в 30-е годы т.т. Р.И.Щиденко, Б.Д.Бакланов,К.А.Царьевич и другие при бурении нефтяных скважин.

После второй мировой войны проблема уходов раствора в пласт в процессе бурения скважин привлекает внимание A.A. Гайворо некого, Н.'Н.Охрименко, И.С.Винарского, А.И.Бережного,А,Х.Мй^адканзаде, П.И Щварца и др.

Особенно надо отметить труды Н.И.Титкова, В.И.Мищевича, • В.О. Белоруссова, И.Я.Капустина, В.И.Крылова, А.И.Булатова, А.С.Кувыки-на, Б.М.Курочкина, Н.И.Сухенко, У.Д.Намаджанова, Ш.М.РахимЗаева, И. А.Сидорова, Г.А.Ситдыкова, З.Ы.Иахмаева, ИЛ.Рафиенко, В.В.ГЪльдш-тейна и др. в разработке новых ыетодов борьбы в изоляции поглощающих пластов и применением твердеющих и нетвердеющих матешалов, а также новой техники и технологии в этой области.

В настоящее время дальнейшим изучением и развитием методики борьбы с поглощениями в различных осложненных геологических услови ях заниш.кгся научные коллективы стран СНГ - ВНИИБТ, ВНИИКРнефть, ТатНИПИнефть, БашНШИнефть, СевКавНЙПИнефть, УзбекНИПИнефгегаз.ВУЕ и буровики производственных организаций, которые проводят большие исследовательские акспериментальные работы по изысканию новых таы-понакных материалов и ыетодов борьбы с по глоценияаи.

Однако решение этого вопроса остается весьма актуальным приме нит ель но к районам разведочного и эксплуатационного бурения сквал» на нефть и газ на месторождениях Узбекистана.

Цель работы. Проведение исследований и разработ! мероприятий по борьбе с уходами промывочных жидкостей в высокопроницаемых отложениях.

Основные задачи исследований:

- анализ Фактического материала по пробуренным скважинам с поглощениями промывочных жвдкостеи;

- изучение методов борьбы с поглощениями буровых растворов;

- разработка быстросхватывавдихся тампонажных смесей на осно-з синтетических смол, новых отвердителей и добавок для ликвидации эглощений;

- разработка быстросхватывасщихся таипонажных растворов с при-енением отходов производства (йосфогипса), силиката' натрия и тех-элогия доставки их до интервалов ухода;

- разработка новой композиции на основе полимерных иатертлов битума для изоляции зон поглощений;

- исследование новых наполнителей для ликвидации ухода буро-ого раствора в пласт;

- проведение промышленных испытаний и внедрение разработок а производстве.

Методы решения поставленных з а -а ч. Методические основы исследований базировались на изучении течественного и зарубежного опыта теоретических и промысловых ис-ледований по разработке и исследованиям методов борьбы с уходами ромывочных жидкостей в пласт.Для решения поставленных задач про-одили также лабораторные исследования и эксперименты в условиях урящих ся скважин на месторождениях Республики Узбекистан.

Научная нговизна. В результате проведенных ла-ораторных и промысловых исследований разработаны быстросхватывагь ;иеся тампонажные смеси на основе синтетических смол, с новыми от-1ердителяыи и наполнителями. Новыми отвердителями являются аддукт галиэтилетмина и сернокислой меди КПА-2, НПА-5, КПа-10, а напол-штелями отходы маслозгиркомбигата, андезит и сера.

Разработан ¡^осфогипсо-смикат натриевый раствор (5СНР), осно-юй которого является отходы заводов по выпуску фосфорных удобре-!ий (фосфогипс) и технология доставки его до интервалов ухода с 1рименением специальных контейнеров.

Создана тампоназшая смесь под названием полимер-битумная компо-

- б -

зиция (ПБК), основными составлящиш которой, является карбамидфор-ыальдегвдные смолы всех марок и жидкие строительные битумы БНД и БМГ.В качестве отвердителеи применялись впервые кислоты акрилова? и фосфорная и КПА-5 в виде водного раствора.

Изысканы и исследованы новые наполнители к буровым растворам из отходов заводов винного производства (виноградные, айвовые и яс точные жмыхи) и'азотных удобрений (диацетат и триацетат целлюлозы) Практическая ценность. Применение разработанных БСТС на основе карбамид фор «альдегидной смолы, фосфорно-гипсо-силикат натриевого раствора (ЗСНР), полимербитумной композиции (ПБК) и новых наполнителей, а также предлагаемая технология их доставки до зон поглощения позволяет предупредить, частично или полностью ликвидировать уход промывочных жидкостей в пласт независимо от глубины их возникновения и'интенсивности.Тем самым сокраща ется материальные затраты, временила борьбу, ускоряется строитель ство скважин и повышается эффективность буровых работ.

Реализация работы в промышленнос-т и. Разработанные быатросхватывающиеся тампонакные смеси и но вые даполнители применены как мероприятия по борьбе с поглощениями буровых растворов на нефтяных и газовых месторождениях Ц/0 "Срея-пазпром" и ПГО "Узбекнефтегазгеология", а также как средства борьбы для ликвидации негерметичности колонн и пластовых перетоков на месторождениях П/0 "Томскнефть" и "Полтаванефть".

Апробация работы. Основные результаты диссе; тационной работы доложены на: Всесоюзной научно-технипеской конференции государственного газового концерна "Газпром" по проблемам бурения скважин с поглощениями бурового раствора в условиях АВПД на газонефтяноы месторождении Кокдумалак (Р.Караулбазар, 1990г.); Всесоюзном научно-техническом совещании государственного газового концерна "Газпром" по итогам научно-исследовательских работ и за-

iaif на будущее по ликвидации геологических осложнений на газоне^-ном месторождении Кондумалак и дальнейшее бурение скважин на зторондении Газли (г.Караулбазар, 1991г); заседании ученого cora ИГИРНИГЦ (г.Тйшкент, 1991, 1992гг.); заседании межгосударствен-й научной конференции по "Механике разрушения горных пород при рении" (с.Агой Краснодарского края, 1992г.),

Публикации. Результаты исследований опубликованы 3 статьях и отражены в трех научных отчетах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, ти глав, заклшения, списка литературы, вклгаавдего r,Z найме-ваний и приложения. Работа излонет на 11 о страницах машинопис-го текста, содержит рисунков, i¿ таблиц и <? прило-

ний.

Содержание работы. Во введении отракена ак-альность темы диссертации, определнны цели и задачи исследований, тоды их решений, научная новизна и практическая ценность работы.

В главе I проанализированы фактические гвтериалы по ранее про-ренным скважшам на месторождениях Бухаро-Хивкнской не'тегазонос-й области (БХНГО), для которых характерны поглощения буровых растров от частичного до катастрофического и аномально высокие плас-вые дазления, где продуктивными являются меловые и ирские отложе-я мезозоя.

На разведочных площадях и месторождениях БХНГО разбуривание леогагошх, «еловых и юрских отложений сопровождалось поглотениеь; |Ошвочной жидкости различной интенсивности.

Поглощения в палеогеновых отложениях приурочены к породам ниж-й части бухарского яруса, представленного трещиноватыми, кавернозен и высокопрошщаемш.ш известняками. В некоторых скважинах наблю-,лись обвали внсокопрон;'цасш:х неустойчивых пород, которые приводи! к прихватам бурильного инструмента (скв.18, 24 пл.Култак).Харак-

- е- -

тер ухода промывочных жидкостей в палеогеновых отложениях свидетельствует об их приуроченности к зонам карстовых образований,особенно развитый (на примере месторождений Култак, Зеварды и др.). Наиболее осложненные скважины с поглощением промывочной жидкости в палеогеноых отложениях за последние годы отмечены на следущих месторождениях БХНГО: Култак (скв.62), Зеварды (скв.ТбЗ, 178,227, 230), Шуртан (скв.Зб, 160), Денгизкуль (скв.116,131), Даяхатын (скв. 50) и др.

Отложения меловой системы представлены в пределах рассштри-ваемой территории нижним и верхним отделами и терригенными осадками.Нижнемеловые отложения очень широко распространены и особенно детально изучены в юго-западных отрогах Гиссарского хребта.Они представлены породами неоком аптского возраста, которые образует нижнею часть XII горизонта, XIII горизонт и верхнюю часть Х1У горизонта. Исследования показали, что в меловых отложениях поглощения бурового раствора не наблвдаюгея.Однако при превышении гидродинамического давления, выполнении спуско-подъекмных опреаций в процес се бурения, где встречаются неустойчивые проницаемые ракушняки и сильноизвестковые песчаники, может произойти поглощение проыывочно жидкости (скв. 49, 24,31,70 пл. Карабаир, бурение на ПХГ, XII горизонт).

Юрские отложения широко развиты в пределах БХНГО и представлены тремя отделами.!} литологическом отношении юрские образования представлны песчаноглинистой толщей континентального и морского генезиса нижней и средней яры; карбонатной толщей келловей-оксфор-да, в которой выделяйся ХУ, ХУа и ХУ1 продуктивные горизонты и соляногипсо-ангвдритовой толщей киимеридж-титона.

.ХУ продуктивный горизонт, являясб основным нефтегазоносным объектом в центральной части Чордакоуской ступени подразделяется на ХУ-НР(надрифовый), ХУ-Р (рифовый) и ХУ-ПР(подрийовый) горизон-,

i (А.Г.Ибрагимов 1?Ь8).

Поглощение буровых растворов в верхнеюрских отложениях встре-1ются в карбонатных коллекторах (ХУ-НР + ХУ-Р горизонты),предс-ивленннне известняками рифогенного происхождения в рассттривае-эм регионе, которые относятся к поровому, каверново-поровому и 1верново-порово-трещиннши типами.В целом эти породы высокопорис-ые и внсокопронинаемые.А.К. Рахимовым проанализировано бурение 18 скважин, заложенных в пределах центральной части Чорджоуской тупени Бешкентского прогиба, которые считается особенно сложными з-за наличия високопроницаемых и высокопористых рифогенных обра-ований с аноиально-впсокими пластовыми давлениями (АВПД).При про-ондении высокопроницаеных рифогенных известняков почти на всех есторовдениях с АБПД имели место поглощения, где пористость пород родуктивной толщи изменяется в довольно широких пределах от 2 до (рис.1).

По Зевардинскому месторождению средневзвешенное значение гсо-1ист0сти по керну составило 17,2%, а по данным акустического каро-'ана - Тб, 4?!.Проницаемость пород коллекторов изменяется также от ,олей миллидарси до нескольких дарси (рис.2).

Поглощение промывочной жидкости'при прохокдении карбонатных соллекторов имеет катастрофический характер, где борьба велась не-(днократной установкой цементных мостов о соляро-беотонитовых сме-;ей (СВС) (скв.2,б, 12,50,51,67,68,71,76,79, ИЗ - месторождения Сокдумалак; скв. 36,38 - Памук; скв. 161,164 - Яуртан; скв.239,302 Зеварды).

На некоторых месторождениях Бухаро-Хивинской НПЗ поглощение 5уровых растворов чреваты опасностью газопроявления, так как в этих этлокениях наблвдается АЗПд до 50-58 Ша (скв.33, 45,55,57, ICC-uec-еороглеаае Иаяук; сы?. 16 Рур тан; ска.3,94,IT4 Кокдуьалак) .Особый характер катастрофического ухода промывочных жидкостей связан в некоторых случаях'с "провалом" бурильного инструмента (скв.206,2X4

- 1С -

но

100. § 90

й 10 § 70

о

0 М ё 59

1 49

о _ к 30

го

ю \

г ~

I

4-

Образцы с проницаемостью ?0,1 Мд

1__

г -1

т

и..

I

I____

Кп,%

г 4 6 8 ¡о а и 16 и го гг и гь гв зо Открытая пористость

Рио.1. Гистограмиа пористости пород рифогенных отложений по Зевардинскоыу месторождении

41 к о

д

я 3 о

я

г о >о П) о М д

» Н

§

я ж

о «

о

а

2 о

г в

и

я

-а*

В

СО

Я п> я Я

а ® и

X

"о

я •э

3

ы о а

В

. Р .о

Ча Ч.Г

-О _ ,о1

Чч

N

Чг.

и &

и

я

Количество образцов

К» -С"

00

3

!___

о

•N1

Г " I

3

- П: -

n-jCTopow.OHHH Зеварды, скв.38 площади Па мук и др.).Осрбо хочется отметить, чао бурение скважины при забое 2753м скв.ЗЗ пл. Па мук, 26ч"!,: сйв. 171, 2666м скв.206 пл.Зеварды, 2465м скв.55, 2430м скв. 6?, 2421м CKB.6S, 2771ы скв. 74 газонефтяного месторождения Кокду-мчлак оставновлены и ликвидированы из-за невозможности продолжения дальнейшего бурения, связанное с катастрофический уходом промывочных пакостей в пласт.

Известно, что для борьбы с катастрофическими поглощениями на продуктивной горизонте (ХУ горизонт) нефтегазовых месторождений затрачивается очень большие средства и времени.Например, при бурении скв.71 газонефтяного месторождения Кокдумалак на глубине 2873м произошло катастрофическое поглощение бурового раствора со следующими параметрами: плотность 1,96 г/см3, условная вязкость 65с,рН= 5 и газопоказа.ние 1$.Для борьбы многократно-поэтапно установлены цементные мосты, соляро-бентонитовые слзси 'СБС), проведены регулирование параметров промывочной жидкости и добурены до глубины 3085м, поглощение не удалось изолировать.Затем было принято решение спустить эксплуатационную колонну 0 140 мм.

С 3 декабря 1991г по 22 июня 1992г на ликвидации геологического осложнения затрачено 4382 час. работы буровой бригады, 16947664 рублей материальных-средств.

В работе обширно даются результаты анализа фактического тте-риала по пробуренным скважинам с поглощениями бурового раствора на месторождениях БХНГО за последние 1С лет. На основе этого можно сделать следующие выводи:

1. Уход буровых растворов при бурении глубоких скважин продол кает оставаться серьезным осложнением, что требует значительных средств и времени на борьбу с ним;

2. Борьба с поглощениями промывочных жидкостей на месторождениях ЗлНГО заключается , в основном, в следующем:

а) спуск кондуктора или удлиненного направления в 'отлокенилх бухарского яруса;

б) приготовление цементных рютворов, заливка в зоне поглопе-ния и разбуривание;

в) применение буровых растворов с наполнителями;

г) Ьрсютовяение параметров промывочной аидкости;

д) установка тампона из соляро-бентошг.'ороа смеси (СБС);

е) бурение на равновесии в системе скважина-пласт.

3. Характерной особенностью поглощений в продуктивном горизонте является наличие АВПД, что вызывает болшие трудности при борьбе с ними.

4. Прохождение поглощающих интервалов без выхода циркуляции является неприемлимым и требует боль те ттериальные расходы.

5. Проведенные мероприятия по борьбе с поглощениями на месторождениях Е'НГО не решают проблему на современном этапе, что требует безотлагательно усовершенствовать и разработать новые средства.

В главе 2 изучены мероприятия по борьбе с поглощениями буровых растворов в процессе бурения сквахлн, проведенных отечественными и зарубежными исследователя ми.Определены причины' ухода промывочных жидкостей на месторождениях Бухаро-Хивинской нефтегазоносной области на основе анализа результатов бурения глубоких сквлкин на.нефть и газ.В работе отмечено, что причиной ухода бурового раствора в палеогеновых отложениях является приуроченность этих зон к карстовым образованиям, особенно развитым (на примере месторокде-ний Култак, Зеварды) на крыльях и переклиналях складок, 1де известняки промываются интенсивно пластовыми во? а ми, тем самым рызнвакт поглощение.

Поглощение промывочных ,<;ц. костей в условиях АВПД (ХУ горизонт) тесно связано с геологической структурой региона.Подсолеше ри4о-генные коллекторы в этом регионе являются кавернозными, тречннова-

- л -

то~поровыми, трещинными и заполнены в большинстве случаев газообразными углеводородами.Поэтому при небольших перепадах начинается уход бурового раствора в пласт.

Анализ состояния проводки в рифэгенных комплексах показывает, что почти во всех случаях поглощение промывочной жидкости происходили, когда дифференциальное давление в системе скважиш-пласт достигло значительных величин 7,0-12,0 Ша.

Это произошло:

- из-за незнания истинных значений пластового давления в начальный период освоения данного месторождения;

- в результате постоянного поддержания на верхнем пределе установленной правилами репрессии (10$) для предотвращения газопроявлений;

- вследствие пренебрежения тем, фактом, что на верхней части как правило,увеличения газопоказаний в растворе приниьают за недостаток противодавления на пласта осуществляется меры по повышению плотности раствора, тем создается условие для возникновения поглощения буровых растворов.

фоне вышеперечисленных причин имеется технологические причины, исокуственно-создаваемые, происходящие из-за несоблюдения ГГН, правил выполнения спуско-подъемных операций буровым персоналом.

Известно, что для предупреждения и ликвидации поглощений буровых растворов применялись мероприятия, которые дали весьма полок! тельный эффект.В частности, по предупреждению поглощений можно отнести разработанные Н.ИЛитковым, А.А.Гайворонским, В.И.Нищевичом, А.Х.Мирзаджанэаде, В.И.Крыловым, Ц.С.Винарским и другими исследователями.

Одним из эффективных мероприятий по борьбе с уходами буровнх растворов является ввод наполнителей в циркулирующую промывочную хвдкость.Цельв применения наполнителей является создание тампонов -в каналах ухода бурового раствора, полной гаи частичной изоляции

потопающих пластов в бурящихся скванинах.

В настоящее время в качестве закупоривающих агентов используют множество наполнителей (LLC. Винарскии, 1583. РП. ВДНХ, ВНШЮЭНГ 1986).

Во' иногих регионах для борьбы с уходами промывочных жидкостей в основном, применяются тампонажные цементы, портландцементы, гель цементы, а также тампонажные материалы на основе цементов.Применение цементных растворов с добавкой различных типов ускорителей (жидкое стекло, кислоты и др.) и замедлителей ( вода, глинопорошок и др.) стали традиционными.Например, в нефтяных районах Урало -Поволжья больше всего уход буровых растворов интенсивностью от 10 до 150 н3/ч ликвидируют с помощью тампонакннх растворов на основе цемента и гельцемента (В.И.Крылов, I9PC).

В районах Средней Азии, в частности, в Бухаро-Хивинской нефтегазоносной области для изоляции зон уходов промывочной жидкое"" применяется, в основном, облегченные ( ¿Г = 1,30-1,75 г/см3),нормальные ( ¿f = 1,T5-I,95' г/см3) и утяжеленные ( 1,95-2,20 г/ги3) тампонажные растворы.Их приготавливают на базе портландцемента Ку-васайсного. Чимкентского и Виз мене ко го и других заводов с различными минеральными добавками в зависимости от условий осложнений,В последние годы с применением цементных растворов борьба с поглощениями велась почти в 6Q% осложненных скважинах, пробуренных з осложненных геологических условиях .на месторождениях БХНГО (скв.36, 38, 43,55,57,68,100 пл. Па мук, скв. 30,214,217,302 пл. Зеварды.скв. 123,164 пл.Шуртан, скв. 2,4,5,6,10, Н, 18,67, 68, 71,76,79,94,95, ИЗ, 114 месторождения Кокдумалак и др.).

Для борьбы с уходами промывочных жидкостей тампонажные смеси на основе синтетических материалов получили широкое применение.Ис-^. следованиями (И.И.Рагиенко 1975) установлено, что тампонажные композиции на основе синтетических смол имеют ряд преимуществ перед дру-

гиыи растворами.Небольшой срок твердения, малая плотность, хорошая фильтруемость в пористых средах, способность твердеть в мерзлых и высокотемпературных породах и другие высокие изоляционные качества делают их незаменимыми в глубоком бурении.

Е работе изучены еще методы- борьбы с уходами промывочных жидкостей с помощью латексов, отверкдаемыии глинистыми растворами (ОГР] взрыва и специальной технологии, которые позволяют колыатировать высокопроницаемые пласты.

На основании изучения материалов отечественных и зарубежных исследователей, пришли к следующим выводам:

1. Применение метода регулирования парметров промывочной ;;шд-костл монет быть эффективным для предупреждения поглощения при прохождении бур ением бухарских известняков, а при разбуривании ХУ .продуктивного горизонта, где уход промывочной жидкости происходит в условиях АВПД, этот вопрос остается не совсем решеным.

2. Известные наполнители применяемые для борьбы с уходами промывочных жидкостей отвечают требованиям односторонне, т.е. они могут быть гранулированны, различными размерами, безвредные и т.д., но недоступны, дороги, не набухаемы, что возникает необходимость разыскать и исследовать другие виды добавск, отвечающие всем требованиям наполнителей.

3. Изоляция интервалов поглощений с помощью тампонажных растворов на основе цемента в настоящее время является одним из эффективных средств борьбы с ними, однако сроки схватывания цементных растворов зависят от времени, что св случае выхода из строя какого-нибуд элемента оборудования для приготовления и закачки раствора нельзя приостановить работу и производить ремонтно-восстановительные работы.Для решения этого вопроса порождается необходимость разработать новые композиции, дающие надежные, выскопрочные каши с'набором сквааинной температуры.

Известно, что после проведения.изоляционных работ с применением тампонанных составов различных'типов проводится гео'"изп-юское исследование скваиин с целью опредления качества этих ра-íot.B большинстве случаев сцепляемость композиции с готгой поро-;ой Окажется неудовлетворительной, что в дальнейшем обязывает ¡ас создать новые составы для устранения этих недостатков.

5. Для борьбы с уходами буровпх растворов такие применялись юставы на- основе латексов, пластовие лерекрнватели, кольматиру-зщие устройства, методы взрыва пластов ухода и другие.Из-за ответвил необходимых материалов и устройств в данное, сложное 1ля всех,время пока исключается прпненение выше упомянутых мето-Юв и средств закупоривания каналов ухода применительно к услови-ш месторождений Республики Узбекистан.

В главе 3 описываются экспериментальные исследования, кото-)ые посвящены разработке мероприятий по борьбе с уходами проыы-ючных жидкостей, охватываете четыре разработки.

Разработаны быстросхватываткеся танпонаннне смеси (БСТС) ia основе карбамидфорнальдегидныХ смол (К'С).Я качестве отверди-■елей могут применяться органические (щавелевая,лимонная) и ми-[еральцые (соляная, босфорная, акр:!ловая) кислоты, а также соли ^хлористый аммоний, хлористое железо, хлористый цинк) и некото-1ые эбиры кислот.В проблемной лаборатории Таыкенсткого государст-1енного технического университета Зоруц. гр.л'-г:г ни нсп с ¡твердите.1л для ЯСТС на основе полимерного металлокомплекса для [юртяных и газовых скважин: KIIA-2, ХПА.-5, КПЛ-1Р и др.

В качестве наполнителей использовались дешевые, легкодоступна материалы и отходы производства (андезят, ф о с го гипс, барит,-:ера, древесные опилки, отходы маслокиркомбкната).Прочность поученного камня из карбаштдформальдегиднои соли с напллнителя-:и андезитом и баритом определялись с помоги,г: гидра втнческо го

пресса: на сжатие соответственно 50,60 ИПа, на изгиб 1С,II МПа.

Проведена серия исследований по выявлению эффективности БСТС на основе КОС с применением наполнителей на водяной бане, из которой следует, что сроки схватывания ЕСТС сокращг тгся в зависимости от увеличения- количесва добавляемого отвердителя, пластовой температуры и давления.

С целью определения времени сроков схватывания ЮТС в условиях, близких к скваншшим, были проведены экспериментальные работы на консистометре КЦ-3 с применением наполнителей, - отходов маслокиркомбината (И) и серы (табл.1.).

Таблица -I

Зависимость сроков схватывания БСТС от температуры и добавки 5/2 серы

Соотношение ¡Количество,^¡Тем- Плот- Расте-¡Сроки схватывания,ч-м.

компонентов с! р ¡отвер дите- напол-! нителя! пера "о ность г/с а кае- ! мость Начало ! Конец

смола ¡вода i !ля !ш?.К!се! ! !ра! С см

I ! 2 3 ! 4 5! 6 7 8 9 ! 10

60 1С 2 40 - 60 1,29 22 2-00 2-15

60 10 3 40' - 60 1,29 22 1-35 2-00

6С 5 4 40 - 60 1,29 22 1-30 1-50

60 5 5 40 - 60 1,29 22 1-05 1-30

60 5 2 40 - 70 1.29 22 1-40 1-50

60 5 3 40 - 70 1,29 •22 0-50 I-C0

60 5 40 - 70 1,29 22 0-45 0-45

60 5 5 40 - 70 1,29 22 0-40 0-45

60 5 2 40 - 80 1,29 22 1-00 1-30

60 5 3 40 - 80 1,29 22 0-30 '0-45

60 5 40 - 80 1,29 22 Ю-25 0-35

60 5 5 40 - 80 1,29 22 0-20 0-30

60 5 2 35 5 60 1,29 22 2-10 2-30

60 5 3 35 5 60 1,29 22' 1-25 1-45

60 5 4 35 5 60 1,29 22 1-10 1-30

60 5 5 35 5 60 1,29 22 0-50 1-10

60 5 2 35 5 70 1,29 22 1-00 2-0°

Продолжение табл. I

I' ! 2' ! 3 ! 4 ! 5! 6 ! 7 ! С ! о ! 10

6С 5 3 35 5 7 С 1,29 22 С-5С 1-30

6С 5 4 35 5 70 1,2? 22 С-4С 0-55

60 5 5 35 5 70 1,29 22 С-ЗС 0-40

60 5 2 35 5 РС> 1,29 22 0-35 0-45

60 5 3 35 5 60 1,2? 22 0-3 С 0-40

60 5 4 35 5 РО 22 0-25 0-35

60 5 5 35 5 60 1,29 22 0-20 0-30

Примечание: количества воды, отвердителя и серы берется от общего веса смеси (смола + наполнитель).

Из результатов табл.1 очевидно, что для проведения изоляционных работ в. высокопроницаеинх поглощавших отложениях можно примз-нять практически все рецептуры, полученные нами, которые позволят выбирать их в зависимости от платовой температуры, независимо от явления пласта и глубины возникновения.

Проведены экспериментальные работы БСТС с применением утяжелителя (барита) и КПА-5 на консистометре КЦ-3 для выбора оптимальной рецептуры с учетом давления и температуры пласта (табл.2).

■Таблица 2

Результаты лабораторных исследований БСТС с применением барита и КПА-5 на консистометре КЦ-3

е^жагр 1е!Давле-!Теипе-! !ние, ¡ратура! ! ЦПа ! С ! Время опыта, мин ¡Растекаемость ¡Состояние БСТС после ! до КЦ, см ¡консистометра КЦ-3

Г 40 75 40 22 Еидкая фаза

0,8 45 65 50 22 Образовались частичные звенья "полимеров

0,6 50 100 60 22 Вязкотекучая губчато резиновая масса

0,4 60 105 70 22 Резиноподобная масса

Примечание: I.Плотность отвердителя КПА-5 - 1,72 г/см3 2.Содержа иге смолы и. бар1гга в БСТС по 5С$.

На основании полученных результатов построены кривые зависимости степени отверждения БСТС от температуры и количества добав-

ляеыого отвердителя (рис.3).

Из табл.2 и ркс.З ввдно, что по характеру кривых они имеют разные время загустевания, температуры и давления, а степени прев ращения в течение некоторого времени уменьшается (в это время сме разжижается) и сразу начинается полимеризация состава.

Анализируя графическое изображение, можно сделать вывод,что с уменьшением количества добавки отвердителя увеличивается время начала затвердевания БСТС и, таким образом, можно подобрать любое начало затвердевания, необ одимое для ее транспортировки в жидком состоянии в зону поглощения скважин практически на любую глубину. Отмзтим, что во всех экспериментальных работах отвердители (кпа.-5 соляная кислота, хлористый аммоний и др.) применяются в виде 30?'-ного водного раствора.

Разработанные нами быстросхватывающиеся тампонажные смеси на основе синтетических смол марок К'"К', К'Ю, К^-МТ с отвердителями КПА.-5, соляная кислота и хлористый аммоний, а также с наполнителя ми - барит, йосфогипс, древесные опилки успешно, без особых затруднений проходили испытание и внедрение на объектах ПГО "Уэбекнб тегазгеология", П/0 "Среазгазпром", П/0 "Томскнефть", П/0 "Полтав нефть".На основании результатов исследований, промышленных испыта ний и внедрения можно отметить ряд преимуществ БСТС, а именно:

- дешевизна и доступность компонентов;

- возможность в любое время регулировать плотность,время начал загустевания и отверждения;

- способность проникновения в каналы ухода вплоть до капиллярных;

- нейтральность частиц полученного камня при разбуривании мост в скважине по отношению к буровому раствору;

-способность затвердевания после набора расчитанной температур

- хорошая сцепляемость с горной породой и металлом;

IV' Л' '31' 'С- И >',(> 70 (■() 90 ВРЕМЯ ЗАГУСТЕВШИ, МИН

Рис.3. Зависимость степени отверждения БСТС- от

температуры и количества добавляемого отвердителя

I П

Ш 17

- Т=75 С отвердитель КПА-5

;0,

1,0* 0,82 0,6% 0,4%

Содержание смолы и барята по 50%

- Т=85 С отвердитель КПА-5

- Т=Ю0°С отвердитель КПА-5

- Т=Г05°С отвердитель КПА-5

- монолитность и высокая химическая стойкость камня, отверде! шего в условиях скважины, что легко не поддается влияниям различных химических реагентов.

Разработан фосГгагипсо-силикат натриевый раствор (~СПР) для борьбы с уходами промывочных жидкостей независимо от.глубины их возникновения; пластовой температуры, давлений, а такие интенсивности поглощения.Основными, составлявшими *С;1Р являются: госфогипс (отходы химических заовДов при производстве пос'орннх удобрений) и силикат натрия, рчстворимый по ГОСТу -Т307Р-П, выпускаемый Ташкентским экспериментальным заводом строительных материалов (Т^Х'О

Определен химический состав с;ос;'огипса в лаборатории институт хими АН Республики Узбекистан, а химический состав растворимого силиката натрия в производственной лаборатории ТЭЭС:.!.

На основании результатов хпшческаго состава фосгогипса и растворимого силикатат натрия нами проанализирован процесс образования тампонажного камня для изоляции зон поглощения буровых растворов.

В результате смешения с водой этих вспеств происходит образование гипса и продуктов гидратации силикатов:

Си !"•'f г SD4 ~ ' С a SOo i С a SO,„ „"V/. и - >//.ос

При замещении смеси с водой получается тестообразная, через некоторое время затвердевшая, масса.Переход ее из тестообразного состояния в твердое называется "схватыванием".

Процесс,затвердевания смеси идет в три стадии.Первая стадия заключается во взаимодействии поверхностных слоев частичек с водо. согласно схеме:

д Cüú-Slüj. * »M¿p -- ¿Chi; s¿0¿ -¿HiO t taiOHk 'P-3J#¿o

Из содержащегося в композиции, насыщенного гидроксидом кальция,

последний выделяется в аморфном состоянии, обвалакивая зерна,превращают их в связную массу.В этом состоит вторая стадия - собственно схватывание цемента.Затем начинается третья стадия - кристаллизация или твердение частицы Сп (ОН) Укрупляются, превращаясь в длинные игольчатые кристаллы, которые уплотняют массу силиката кальция.Вместе с тем нарастает механическая прочность камня.

Для применения ^СНР в осложненных нефтегазовых скважинах приводился ряд опытов.Приготавливался раствор с помощью фосфогипса с водой в соотношении 1:1 и растворимого силиката натрия в количестве 10,15,20,25,30$, в результате получены непроницаемые монолитные

камни темно-серого цвета в течении 3-5 мин.Проведена другая экспе-

\

риментальная работа, где соотношение <тосфогипса и воды составило 2:1 с добавлением 5,10,15,20,25/^ растворимого силиката натрия, получен также непроницаемые камни со сроками схватывания 1-2 мин.С Ц лью обеспечения стабильности раствора к нему добавлена бентонитовая глина в пределах 2С-3($ от общей массы смеси, при этом качества полученных камней не изменились.Эти работы проводились при комнатной температуре (+20°С) и при температуре +90°С.Анализы показали, что изменение температуры не влияет на качество камня и на сроки схватывания.

Так как сроки-схватывания ССНР очень коротки, то требуется зпециальная технология их доставки до зон поглощения.Для решения этого вопроса нами разработана новая технология (рис.4), позволяющая произвести работ.:-! па изоляции интервалов ухода с применением ;пециальных контепнарог..

Нами были создан' т:..-де та!:понакные смеси на основе кррбанкд-[юршльдегидной смолы, кздкого битума, кислотных отвердителей и ¡аполнителеП,предназначенные для изоляции зон уходов промывочных ;идкостей под названием полимер-битумная композиция (ПБК).

Эксперимента проводились с применением карбамидформальдегид-

к агрегату

Рис.4. Схема обвязки устья скважины для изоляции зон поглашения с применением ФСНР

I - доливная емкость, 2 - задвижки, 3 - манометр, 4 - задвижки высокого давления, 5 - нагнетательная линия, 6 - переводник, 7 - элеватор, 8 - стол ротора, 9 - бурильный инструмент, 10 - фосфоглпсовай раствор, II - обратный клапан, 12 - специальный переводник, 13 - пробки, 14 - силикат натрия, 15 г- стопор.

яой смолы всех марок, жидкого битума сч.Риительных марок БНД иБЫГ.В • качестве отвердителей применялись: аддукт полиэтиленамина и сернокислой меди, КПА-5,соляная кислота НС£ , фосфорная кислота Н3Р0^, акриловая кислота, хлористый аммоний /УН^С¿- , а как наполнитель* дающий расширение, прим нялась сера.

Хорошие результаты были получены в сочетании 60$ №0+ 40$ битума + КПА-5 (ЗС{?-ный водный раствор, от общей массы смеси), 50/в K'fC + 50% битумм + HC£ (1/£-ный водный раствор, от общей тезы смеси), 60$ К'С + 4($ битума + 1% НС£ (30^-ный водный раствор эт общей массы смеси) при температуре 80°С с плотностью 1,11 - 1,14 г/см3 и сроками схватывания 70-100 мин. и более. Характерной особен-■юстью ПБК явялется небольшая плотность, достаточная сцепляемость : горной породой, легкодоступность и дешевизна..

Нами проведены работы по изысканию и исследованию новых наполнителей к буровым растворам,. закупоривающие каналы уходы жидкостей з пласт.Новыми наполнителями являются отходы заводов винного производства (косточки, семечки и кожура винограда, айвы, яблок) и 13отных удобрений (диацетат и триацетат целлюлозы).

Отходы заводов винного производства имеют кругло-овальную фор-ау, коричневого цвета и размерами от 0,5-до 5,0 мм.

Диацетат целлюлозы (ДАЦ) представляет собой гранулированное вещество белого цвета, форма многогранника с размерами от 0,1 до з,0 мм.Удельная масса которых составляет 450-550 кг/м3.Растворяет-;я в ацетоне, уксусной кислоте и метиленхлориде.

Триацетат целлюлозы (ТАЦ) - гранулированное вещество светло-келтого цвета, более твердый по сравнению с ДАЦ, устойчив к атмосферным воздействиям..Удельные тссы соответственно 500 и 600 кг/м3. фракционный анализ показал, что масса отходов винного производства ¡оставляет 75-80?ö размерами 4-5 им, гранулы ДАЦ 67^5 размерами 4мм, гранулы ТАЦ размерами до 2,0 мм составляет 56-58??.

Определены качественные показатели ДАЦ и ТАЦ.

- £б -

Проводилось изучение изменения прокачиваемости и плотности бурового раствора от концентрации наполнителей.Для чего был приготовлен утяжеленный буровой раствор, имеющий параметры: плотность

2,0 г/сц3, условная вязкость 65 с, водоотдачу 10 см3/30 мин.снс » р

20/45 ыг/см , рН=6, растекаемость 24 см.

Для определения прокачиваемости раствора с добавками наполнителей была принята растекаемость по конусу АзНИИ.Плотность раствора измерялась ареометром.Данные исследований при пр*менении триацетата целлюлозы приводятся в табл.3.

Таблица 3

Изменение растекаеыости и плотности глинистого раствора при применении триацетата целлюлозы (показатели глинистого раствора:растекаемость Я = -24см, 6 =2,01г/см3,рН=6, Т=65с,В=1С см3/ЗОмин, снс =20/45 мг/см2)

Размер, мм ! Содержание,^ '

! 0,5 ! 1,0 ,! 1,25 ; ! 2,0 ! \ 2'5 ! 4,0

22 22 23 23,5 23.5 24

1,99 1,99 1,98 1,98 1,98 1,99

21 21 22,5 23,5 23 23.5

1,98 1,98 1,97 1,97 1,97 1,98

19 20 21,5 22 22.5 23

1,98 1,96 1,95 1,95 1,95 1,96

18 18,5 20.5 21.5 21 22,5

1,95 1,95 1,95 1,94 1,92 1,92

16 18 Т8.5 21 20 22

1,92 1,92 1,91 1,90 1,90 1,90

14,5 17,5 18 20 19.5 21

1,91 1,91 1,89 1,88 1,88 1,87

2 4 б 8 10 12

Примечание: цифры, указанные в числителе означают растекае-мость, а в знаменателе - плотность глинистого раствора.

Добавка триацетата целлюлозы в утяяелешшй раствор приводит

к заглушению при размерах частиц С,5-1,Омм и содержании более 8^.

Золи размеры гранул более 1мм, то триацетата целлюлозы шкно до-

бавлять до 12/2.При этом снижается плотность, что необходимо учесть при производстве работ.

Аналогичные исследования проводились и с другими наполнителями (отходы винного производства,диацетат целлюлозы).

Вино градннг косточки, диацетгт целлюлозы и триацетат целлюлозы способны набухать в различных жидких средах (табл.4).

Таблица 4

Определение степени набухаемости наполнителя в воде, буровом растворе и газовом конденсате линейным образом

Ш !Теиле-

пп! !ратура

! Наполнители !прове-

! !дения

! !опыта,

! ! Ог.

! !

1.Виноградный жмых 20

2. -"- 90

3.Диацетат целлюлозы 20

4. -"- 90

5.Триацетат целлюлозы 20

6. 90

Продол ¡Степень наб ухаемости напол-

житель¡нителей (кратн.разм.)_

ность ! ( |

опыта ! в бур. ¡в газов.! в воде

! растворй конден. Г час«| | |

4 1,10 1,06 1,15

4 1,35 1Д 1,40

4 1,И 1,05 1,09

4 1,13 1,08 1,15

4 1,04 1,03 1,06

4 1,07 1,05 1,10

Наиболее эффективно полет быть -применение триацетата целлюлозы, так как'в них содержатся большее количесвто мелких частиц.

Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что предлагаемые нами наполнители могут применяться в качестве закупоривающего агента при ликвидации ухода промывочных жидкост тей различной интенсивности на буровых предприятиях страны.

Основные выводы и рекомендации.

1. Обобщены и проанализированы фактические материалы и показано влияние геологических условий рассматриваемого района на характер и распространенность ухода бурового раствора при бурении.

2. На основании теоретических и промысловых исследований вы-

- г8 -

явлены причины поглощения промывочных жидкостей.

3. Изучены материалы по борьбе с поглощениями буровых растворов отечественных и зарубежных исследователей.

Разработаны и внедрены быстросхватываюциеся тампонажные смеси на основе карбаыидформальдегидной смолы с применением новых отвердителей (КПА-2, КПА.-5 и КПА.-10) и наполнителей (отходы масло-жиркомбината, андезит, сера).На основании полученных результатоб составлены Таблицы и построены кривые, которые позволили выбрать оптимальную рецептуру, необходимую для борьбы с уходами растворов в пласт с учетом пластовой температуры, независимо от глубины скважины.

5. С целью повышения эффективности изоляционных работ по ликвидации поглощений в скважинах разработан фосфогипсо-чзиликат натриевый раствор (<ЮНР), основой которого являются много тоннажные отходы заводов по выпуску фосфорных удобрений местного производства.Разработана технология применения ФСНР независимо от глубины возникновения и интенсивности поглощения, а также параметров (пластовое давление, пластовая температура и др.) скважины с помощью специальных контейнеров.

6. С целью повышения адгезионных свойств и удешевления тампо-нажных смесей создана полимер-битумная композиция (ПБК), основными составляющими являются синтетические смолы и жидкие строительные битума ьарок БНД и БУГ с применением кислотных отвердителей и эфи-ры кислот.

7. Для создания нетвердеющих тампонажных смесей проведены обширные исследования новых наполнителей из отходов производства.

8. Экономическая эффективность от применения БСТС на основе КФС составила 2П5С5 (двести одиннадцать тыс. девятьсот пять) руб. на одну скв/опврацию.Ожидаемая экономическая эффективность от применения ФСНР для ликвидации поглощений на одной скважине примерно

оставляет 150 (сто пятьдесять) тнс.> рублей, а от применения ПБК ! новых наполнителей на одну скважину составляет приблизительно оответственно 160 (сто пестьдесять) тыс. рублей и.. 175 (сто сень-есять пять) тыс. рублей.

Основное содержание диссертации, .публиковано в работах:

1. Быстросхватывающкеся тампонаяные смеси на основе карбамид-хзрмальдегвдной смолы для изоляции зон поглощений бурового раство-)а.//Научно-техническое достижение и передовой опыт в области гео-(огии и разведки недр..-Информационный сборник.-Вып.12 ВИЭЬС,-1осква, 1990.-С.55-61./Совместно с Н.А.Абдурахимовым, Е.И.Болотиной.

2. О способе ликвидации поглощений бурового раствора (при прохождении высокопроницаеиых отложений с АВПД).//Совершенствование техники и технологии бурения глубоких скважин на нефть и газ в За-тдном и Ежном Узбекистане.-Труды ИГИРНИИ.-Вып.72.-Ташкент, 1990.-2.41-44./Совместно с Н.А.Абдурахимовым, Ш.Т.Файзиевым, Е.И.Болоти-аой, Е.К.Васильевым.

3. Повышение эффективности использования буровых установок в глубоком-разведочном бурении на нефть и газ.//Совершенствование техники ичтехнологии бурения глубоких скважин на нефть и газ в Западном и Южном Узбекистане.-Труды ИГИРНИГЫ.-Вш.72.-Ташкент, 1990,3.62-66./ Совеместно с Р.МгГайбуллаевнц.

4. Исследование новых наполнителей для предупреждения и ликвидации уходов промывочных жидкостей в процессе бурения скважин.// //Новые технические средства и технология проведения разведочных горно-буровых работ.-САИГИШ.-Ташкент, I99I.-C.57-6I.

5. Разработка фосгогипсо-силикат натриевого раствора для изоляции зон поглощений бурового раствора и технологии доставки его до интервалов ухода.//Механика горшх пород при бурении.Перспективы функционирования предприятий топливно-энергетического комплекса

в новых условиях национально-государственного устройства.-Тезисы докладов.Международные конференции.-Грозный, 18-22 сентября 1992.0,29./ Совместно с А.К; Рахимовым, Е.И.Болотиной .

6. Разработка полимер-битумной композиции для изоляции зон уходов бурового раствора.//Механика горных пород при бурении. Перспективы функционирования предприятий топливно-энергетического комплекса в новых условиях национально-государственного устройства.-Тезисы докладов.Международные конференции.-Грозный, 18-22 сентября 1992.-С.30./Совеместно с Лыковым Е.А., Е.И.Болотиной,А.А. Рахимовым.

7. Исследование новых наполнителей для предупреждения ликвидации поглощений буровых растворов- и сохранения естественных коллекгорских свойств горных пород .//Механика горных пород при бурении.Перспективы функционирования предприятий топливно-энергетического комплекса в новых условиях национальногосударствен-ного устройства.-Тезисы докладов.Мекдународные конференции.-Грозный, 18-22 сентября 1992.-С.31./Совместно с А.Р.Аминовым, <з.д. Качаловым.

8. Проблемы бурения скважин с поглощением бурового раствора и разработка методов борьбы с Ними на месторождениях Узбекистана. //Научно-теоретическая и техническая конференция профессоров., преподавателей, аспирантов и научных работников Ташкентско-

*

го государственного технического университета им.Беруни,23- 28 ноября 1992г., тезисы докладов, Ташкент.-С.25."