Методы исследования поглощающих горизонтов

ЛЕКЦИЯ 13. Методы исследования поглощающих горизонтов а) Исследования при установившемся уровне: Способ основан на нагнетании, когда уровень в скважине после нагнетания достигает значения статического уровня. Метод основан на соответствии расхода при котором и нагнетается жидкость в скважину и давления в ней P=ρgHд- ρgHст= ρg(Hд- Hст) (80) Hд – динамический уровень; Hст – статический уровень. При различных значениях расхода: Q1→P1 = ρg(Hд1- Hст) Q2→P2 = ρg(Hд2- Hст) (81) Q3→P3 = ρg(Hд3- Hст) Рис.48. Схема к расчету параметров при установившемся режиме 1-бурильные трубы, насоснокомпрессорные 2-уровнемер 3-ведущая бурильная труба Наличие трех режимов измерения (Q, P) позволяют индикаторную диаграмму и определить коэффициенты приемистости. б) Метод нагнетания с использованием пакера. Пакер- герметизирующее устройство, позволяющее отделять исследуемый интервал от основной части скважины. Пакер спускается в скважину либо на бурильных, либо на насосно-компрессорных трубах. Рис.49. Схема к рсчету параметров поглощающего горизонта при исследовании пакера 1-бурильные или насосно-компрессорные трубы 2-пакер 3-монометр 4-цементировочный агрегат 5-расходомер 6-мерная емкость Нс- расстояние от статического уровня до пакера; Н- расстояние от статического уровня до кровли поглощающего горизонта; Рс- давление под пакером против интервала поглощения; Если пластовое давление равно Рпл=ρgH (82) то ΔР- давление, которое должен развивать насос при нагнетании жидкости будет состовлять: ΔР=ρgH-ρg(Н-Нс)+Рн- ρgH +ρgH+ ρgHс+Рн= ρgHс+Рн (83) Рн – давление на насосе Q1→ΔP1 = ρgHс + Рн1 Q2→ΔP2 = ρgHс + Рн2 (84) Q3→ΔP3 = ρgHс + Рн3 III) Геофизические методы. Методы, основанные на использовании геофизической скважинной аппаратуры. Позволядют установить интервалы расположения поглощающего горизонта, его мощность и другие характеристики интервала поглощения. а) Скважинная расходометрия. С использованием скважинного прибора – расходометра. Рис.50. Исходное положение при проведении исследования расходометрии После вскрытия и перебуривания интервала поглощения в скважину опускается расходометр. Его основной элемент – крыльчатка. Затем расходомер равномерно поднимается на поверхность (при Vп=const). Рис.51. Тарировочный график расходомера Чем выше скорость, тем выше частота вращения крыльчатки, что устанавливается на стенде при получении тарировочного графика Q=f(n) Кровля и подошва поглощающего горизонтаотмечается по интервалу заметного увеличения дебита (или частоты вращения датчика расходомера). Рис.52. Образец расходометрического графика при исследовании поглощающего горизонта б) Термометрия. Основана на измерении температуры в стволе скважины при постоянном нагнетании жидкости. (Сначала измеряют температуру без подачи жидкости, потом опускают в скважину термометрический зонд и снизу вверх при нагнетании жидкости в скважине измеряют температуру). Интервал поглащения отмечается заметным снижением значения температуры жидкости в скважине. Рис.53. Образец записи термометрической кривой на скважине в) Гидродинамические исследования. Основаны на нагнетании жидкости в скважину при установке пакера в определенном интервале по способу снизу вверх. Наличие пакера позволяет установить наиболее проницаемые интервалы пород – поглощающие горизонты. Рис.54. Схема проведения гидродинамических исследований с использованием пакера Проводится после завершения бурения. г) Радиометрический метод. Основан на использовании радиоактивных изотопов (чаще железа) для определения положения интервала поглощения. В скважину, где определяем поглощающий горизонт, нагнетается жидкость, насыщенная изотопами железа. В интервалах поглощения наблюдается более высокое содержание изотопов. В дальнейшем опускается зонд и проводится радиометрическое исследование по методу снизу-вверх. Рис.55. График изменения интенсивности радиоактивного излучения д) Кавернометрия. Основана на непрерывном измерении поперечных размеров скважины в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Позволяет измерить номинальный диаметр скважины в интервалах ненарушенных пород, а так же средний диаметр в интервалах раздробленных нарушенных пород. Позволяет определить: -степень нарушенности интервала поглощения -месторасположение интервала нарушенных пород -объём ТС, необходимой для тампонирования В интервале залегания поглощающих пород отличается увеличение среднего диаметра Рис.56. График изменения диаметрра скважины по глубине ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ПОГЛОЩАЮЩИХ ГОРИЗОНТОВ Это использование данных по исследованию поглощающего горизонта для получения основных характеристик интервала поглощения (интенсивность или дебит поглощения, мощность, раскрытие трещин), используемого для выбора вида, состава ТС и способа тампонирования. Рис.57. График изменения диаметрра скважины по глубине hc- статический уровень hд- динамический уровень (образуется при нагревании) L – длина канала поглощения d – диаметр канала В соответствии с формулой Дарси - Вайсбаха ∆h = λ (85) λ - коэффициент гидравлического сопротивления l - длина канала поглощения d - диаметр канала поглощения V = = ∆h = λ ∆h = λ Q2 = Обозначим в формуле Кт2: Q = = (86) Тогда: Q = Kт , если ∆h = hc-hд То Q = Kт (87) Kт = коэффициент поглощающей способности Или окончательно: Kт = (88) В зависимости от Kт выделяют 6 категорий поглощающей способности и намечают вид тампонажного раствора: Категория I II III IV V VI Kт Менее 1 1-3 3-5 5-15 15-25 Более 25 Способ тампонирования Переход на глинистый раствор или ГЖС БСС БСС БСС (гельцементныетампонажные смеси) Наполнитель (песок)+ гельцементныетампонажные смеси Обсадная колонна Перекрывающие устройства + тампонажные смеси) МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ – основана на опертивномизмереними расхода, при котором нагнетается (поглощается) жидкость и значений статического и динамического уровней, которые проводятся после перебуривания интервала поглощения Kт = (89) Рис.58. Схема к методике определения коэффициента поглощающей способности МЕТОДЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И УСТРАНЕНИЯ ПОГЛОЩЕНИЙ 1) Методы предупреждения возникновения поглощений Технологические методы: а) Увеличение площади кольцевого пространства за счёт уменьшения диаметровобсадных и бурильных труб, что способствует уменьшению скорости восходящего потока в затрубном пространстве, но при этом необходимо улучшать выносящуюспособностьбурового раствора; б) Необходимо уменьшать длину УБТ, то есть увеличивать массу 1м УБТ; в) Необходимо снижать расход жидкости до минимального значения (0,2 м/с) в тех интервалах, где возможно возникновение осложнений, связанных с поглощением; г) Снижение структурных и реологических показателей промывочной жидкости, которые определяют величину гидравлических сопротивлений, то есть необходимо использовать реагенты – разжизжители (УЩР, КССБ); д) Плавное восстановление циркуляции после остановки насоса, что предупреждает резкий рост пускового давления, а так же предупреждает отрыв корки от стенок скважины, плавно изменяя подачу от минимального до максимально необходимого значения; е) плавное выполнение спускоподъемных операций при допустимой скорости подъема не более 2 м/с. 2) Методы ликвидации поглощения а) Изоляция интервалов поглощения с использованием следующих ТС: - на основе минеральных вяжущих; - на основе органических материалов; б) Снижение давления на поглощающий горизонт - регулирование плотности до предельного значения; -использование облегчённых цементных растворов или аэрированных цементных растворов; - использование отверждаемых ГЖС (ОГЖС); - использование метода “сухого” тампонирования; в) Использование наполнителей для уменьшения проницаемости поглощающих горизонтов. ТАМПОНАЖНЫЕ СМЕСИ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ 1) ТС на основе цемента Используются следующие методы регулирования сроков их схватывания: а) Изменение водоцементного соотношения; б) Комбинация различных видов цементов; в) Введение ускорителей и замедлителей схватывания. Основные составы и сроки схватывания: Портландцемент + вода A = 0,4 - 0,55 Начало схватывания 5,5-6 часов Окончание схватывания 8 - 12 часов Глиноземистый цемент преобладат в составе (Al2O3): Начало схватывания 0,5-1,5 часов Окончание схватывания 1 - 3 часов Более низкие прочностные свойства цементного камня Портланд цемент + 20% глиноземистого цемента Начало схватывания 1,5 - 3,5 часов Окончание схватывания 8 часов Портланд цемент + CaCl2 (2-5%) Начало схватывания 3 - 4 часов Окончание схватывания 5 - 7 часов Гипсоглиноземистый цемент Начало схватывания 50 - 80 мин Окончание схватывания 1,5 - 2 часа Портландцемент + замедлитель (НЧК, D-4, D-5) Начало схватывания 10 - 12 часов Окончние схватывания 20 - 22 часов 2) БСС (быстросхватывающиеся смеси) Сроки схватывания до 40 мин Смеси Талцем и Таюгцем, получаемые на основе глиноземистого цемента с добавлением ускорителей схватывания, коагулянтов и полимерных веществ.