12.4. Анализ эффективности различных наполнителей для кольматации трещин

Анализ эффективности применяемых методов ликвидации поглощений промывочной жидкости по геологическому объединению "Енисейнефтегазгеология" проводил Красноярский отдел бурения и испытания скважин. Результаты анализа приведены в табл.12.1.

Из табл.12.1 видно, что использование для кольматации трещин: вязких

растворов малоэффективно. Более эффективными являются методы кольматации трещин растворами с наполнителями.

Анализ различных методов кольматации в лабораторных условиях проводился автором на кафедре технологии и техники разведки института цветных металлов.

Для проведения экспериментальных исследований была разработана и изготовлена лабораторная установка (рис.12.2), состоящая из бурового насоса НБ-3, емкости для промывочной жидкости, щелевого имитатора, всасывающего, нагнетательного и отводного шланга.

Таблица 12.1

Анализ эффективности ликвидации поглощений по ПГО

"Енисейнефтегазгеология"

Наименование операции	Количество проведенных операций
	Всего	из них успешно	% успешности
Использование вязких растворов: -глинистых паст -вязкоупругих смесей Использование растворов с наполнителями	40 38 30	10 12 18	25 32 60

Рис. 12.2. Лабораторная установка, имитирующая трещиноватые породы 1 - нагнетательный шланг, 2 - сальник, 3 - парубок, 4 - ванна, 5 - щелевой имитатор, 6 - выходное отверстие, 7 - емкость для промывочной жидкости

Щелевой имитатор представляет собой систему дисков диаметром 54 мм: двух отшлифованных опорных из листовой стали толщиной 10 мм и трех отшлифованных промежуточных из листовой стали толщиной 3 мм. К верхнему опорному диску приваривался патрубок с резьбой для подсоединения сальника нагнетательного шланга. Между дисками устанавливались прокладки различной толщины, диски стягивались болтами.

При включении насоса промывочная жидкость из емкости через всасывающий и нагнетательный шланги, сальник и патрубок верхнего опорного диска закачивалась в трещины (щели между дисками) и затем через отверстие ванны вновь сливалась в емкость. В нагнетательную линию насоса устанавливался крупномасштабный манометр.

Расход жидкости, прошедшей через щели, определялся по объему воды (мерной емкости) в единицу времени (замеряемому по секундомеру).

На первой стадии исследований определялось влияние адсорбированной на стенках трещин воды, величины раскрытия трещин на гидравлическое сопротивление и расход воды в трещине, закупоривающая способность шлама, глинистых частиц и глинистой пасты.

Результаты экспериментальных исследований зависимости гидравлического сопротивления и расхода воды от величины раскрытия трещины показаны на рис.12.3.

На рисунке видно; что с раскрытием 0,033 и 0,070 мм удельное давление Р/ за счет структурирования воды значительно превышает удельное давление при раскрытии трещин 0,1; 0,2 мм.

Зависимость Р = (Q) носит степенный характер:

P=кQⁿ, (12.17)

при показателе степени n < 1, что характерно для структурированной воды.

Рис. 12.3. Зависимость гидравлических сопротивлении от расхода воды при величине раскрытия трещин: 1 - 0,033 мм; 2 - 0,07 мм; 3 - 0,1 мм; 4 - 0,2 мм

.

Таблица 12.2

Влияние концентрации черногорского глинопорошка на закупоривающую способность раствора

Величина раскрытия щели, м	Давление жидкости, МПа	Расход жидкости, л/мин, при концентрации глины
		8%	12%	16%	20%
0,3х10-3	0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,0	20	не продавливается 2 5 10 16 20	не продавливается не продавл. 3 5 10 16 -	не продавливается не продавл 2 6 10 -

При раскрытии трещин 0,1 и 0,2 мм зависимость Р = (Q) имеет линейный характер, режим течения ламинарный.

Результаты исследований закупоривающей способности глинистых частиц раствора и шлама показаны в табл.12.2 и 12.3.

Таблица 12.3

Влияние 0,5 %-го шлама на закупоривающую способность глинистого раствора.

Давление жидкости, МПа	Расход жидкости, л/мин, при раскрытии щели
	0,1мм		0,2мм		0,3мм
	Вода	4%-й глинистый раствор	Вода	4%-й глинис тый раствор	Вода	4%-й глинис тый раствор	12%-й глинис тый раствор
0,4 1,0 2,0 4,0	Не продавливается 4,3 15	не продавли вается -//- -//-	10,5 18,75 27,3 30	0,75 1,5 2,5 7,5	42 55 --- ---	33 50 --- ---	Не продавливается -//- -//-

Таким образом, для бурения поглощающих зон с величиной раскрытия трещин 0,2 - 0,3 мм с высокой степенью надежности можно использовать обычные глинистые растворы. При большей величине раскрытия трещин для надежной их кольматации с целью получения глинистых паст добавляют в глинистый раствор полимеры КМЦ, ПАА, ПОЭ. Закупоривающая способность этих паст, определенная на щелевом имитатора, показана в табл.12.4.

Глинистые растворы для бурения поглощающих зон, как видно из приведенных исследований, малоэффективны, закупоривающая способность их мала. Кроме того, высокая вязкость раствора резко снижает механическую скорость бурения.

Перевод глинистого раствора в пасту требует значительного времени и дополнительных затрат на материалы и оборудование. Эффективность применения паст также невысока.

Таблица 12.4