все лекции по тампонажным растворам. все лекции тамп р-ров.. Лекция 1 Какие применяются методы снижения водоотдачи буровых растворов

• Название: Лекция 1 Какие применяются методы снижения водоотдачи буровых растворов
• Анкор: все лекции по тампонажным растворам
• Дата: 04.04.2022
• Размер: 6.72 Mb.
• Имя файла: все лекции тамп р-ров..docx
• Тип: Лекция; #441973
• страница: 4 из 7

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 ,развиваемого насосным оборудованием приэтом нагнетании:
P=ρgH_д- ρgH_ст= ρg(H_д- H_ст) (80)

H_д – динамический уровень-это расстояние от устья скважины до уровня жидкости в ней при этом нагнетании:;

H_ст – статический уровень-установившийся уровень после перебуривания поглощающего горизонта.
При различных значениях расхода нагнетаемой жидкости измеряются значения уровней и давления при нагнетании:

Q₁→P₁ = ρg(H_д1- H_ст)

Q₂→P₂ = ρg(H_д2- H_ст) (81)

Q₃→P₃ = ρg(H_д3- H_ст)



Рис.48. Схема к расчету параметров при установившемся режиме

1-бурильные трубы, насосно-компрессорные трубы;

2-уровнемер;

3-ведущая бурильная труба.
Наличие трех режимов измерения (Q, P) позволяет построить индикаторную диаграмму и определить коэффициенты приемистости для интервалов поглощения.
б) Метод нагнетания с использованием пакера.

Пакер- герметизирующее устройство, позволяющее отделить исследуемый интервал от основной части скважины. Пакер спускается в скважину либо на бурильных, либо на насосно-компрессорных трубах.

Рис.49. Схема к расчету параметров поглощающего горизонта при исследовании с применеием пакера.

1-бурильные или насосно-компрессорные трубы

2-пакер

3-манометр

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 составлять:
ΔР=ρgH-ρg(Н-Нс)+Рн- ρgH +ρgH+ ρgHс+Рн= ρgHс+Рн (83)

Рн – давление на насосе
Для трех режимов составляются уравнения по результатам измерений :
Q₁→ΔP₁ = ρgHс + Рн₁

Q₂→ΔP₂ = ρgHс + Рн₂ (84)

Q₃→ΔP₃ = ρgHс + Рн₃

Наличие измерений по трем режимам позволяет построить индикаторную диаграмму определить коэффициенты приемистости для пород в интервале поглощения.
III) Геофизические методы.

Это методы, основанные на использовании геофизической скважинной аппаратуры. Позволяют установить интервалы расположения поглощающего горизонта, его мощность и другие характеристики интервала поглощения.
а) Скважинная расходометрия.

Выполнятся с использованием скважинного прибора – расходомера,датчик расхода жидкости которого оттарирован в стендовых условиях при получении зависимости частоты вращения крыльчатки прибора от расхода жидкости.
ра
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 постоянной скорости подъема (при Vп=const и при этом интервал поглощения идентифицируется по увеличению частоты вращения датчика расхода в пределах интервала пооглощения.


Рис.51. Тарировочный график расходомера
Чем выше расход жидкости ,поглощаемой в пласт , тем выше частота вращения крыльчатки, что устанавливается на стенде при получении тарировочного графика Q=f(n)

Кровля и подошва поглощающего горизонта отмечается 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 поглощения отмечается заметным снижением значения температуры жидкости в скважине в пределах интервала поглощения тк увеличивается интенсивность теплоотвода уходящим в пласт потоком жидкости.

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 взаимно перпендикулярных направлениях.

Позволяет измерить номинальный диаметр скважины в интервалах ненарушенных пород, а так же средний диаметр в интервалах раздробленных ,нарушенных горных пород.

Позволяет кавернометрия определить:

-степень нарушенности пород интервала поглощения

-месторасположение интервала нарушенных пород

-объём тампонажного раствора, необходимого 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
Заключается в использовании данных по исследованию поглощающего горизонта для получения основных характеристик интервала поглощения (интенсивность или дебит поглощения, мощность, раскрытие трещин), используемого для выбора вида, состава тампонажного раствора и способа тампонирования.


Рис.57. Схема к расчету параметров интервала поглощения

h_c- статический уровень

h_д- динамический уровень (образуется при нагнетании)

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
Проведем ряд преобразований :
V = =

∆h = λ

∆h = λ

Q² =

Обозначим в формуле параметры через К_т²:

Тогда:
Q = = (86)

И тогда:
Q = K_т , если ∆h = h_c-h_д

То Q = K_т (87)
K_т = коэффициент поглощающей способности

Или окончательно:
K_т = (88)

В зависимости от K_т 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 оперативном измерении расхода, при котором нагнетается (поглощается) жидкость и значений статического и динамического уровней, которое проводится после перебуривания интервала поглощения :
K_т = (89)



Рис.58. Схема к методике определения коэффициента поглощающей способности
Эта методика предусматривает нагнетание жидкости в скважину по колонне бурильных труб при измерении величин статического и динамического уровней ее ,а так же дбита нагнетания жидкости.

МЕТОДЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И УСТРАНЕНИЯ ПОГЛОЩЕНИЙ

1. 
   Методы предупреждения и устранения поглощений:
   

Технологические методы:
а) Увеличение площади кольцевого пространства за счёт уменьшения диаметров обсадных и бурильных труб, что способствует уменьшению скорости восходящего потока в затрубном пространстве, но при этом необходимо улучшать выносящую способность бурового 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 – разжижители (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 газожидкостных смесей ГЖС (ОГЖС);

- использование метода “сухого” тампонирования;
в) Использование наполнителей для уменьшения проницаемости поглощающих горизонтов.
ТАМПОНАЖНЫЕ СМЕСИ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ
1.Тампонажные растворы 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 цементных тампонажных смесей и сроки их 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

Окончание схватывания 20 - 22 часов
2.БСС (быстросхватывающиеся смеси)

Сроки схватывания до 40 мин

Смеси комбинированного состава :Талцем и Таюгцем, получаемые на основе глиноземистого цемента с добавлением ускорителей схватывания, коагулянтов и полимерных веществ.

Такие смеси применяются для целей оперативного тампонирования в основном по технологической схеме «сухого» тампонирования