Тампонажные смеси

Закачивание тампонажной смеси в зону поглощения по стволу скважины рекомендуется предусматривать в следующих случаях: интенсивность поглощения не менее 30 м3/ч; зона поглощения расположена на глубине h_p≤2000 м, а выше нее нет высокопроницаемых пластов; необсаженный ствол скважины сложен устойчивыми породами.

Известны следующие тампонажные составы:

• незамерзающая латексная композиция;
• глинолатексная смесь (латекс, глинопорошок, цемент и хлористый кальций);
• тампонажный раствор из цементного и глинистого растворов с наполнителями в соотношении от 1:2 до 1:1;
• гелеобразующий состав (соль, расширяющиеся добавки, щелочь, вода);
• тампонажная смесь, содержащая цемент (52-65%);
• триэтаноламин (0,55-1,1%);
• хлорид алюминия (0,11-0,55%).

Объем тампонажной смеси для заполнения поглощающего пласта мощностью h_п.г на расстояние l₀ можно вычислить по формуле

          (17.13)

где k_п.э - коэффициент эффективной пористости пласта; r_с - радиус скважины, м.

Расстояние l₀ принимают равным

l₀=r_c+(0.5÷1)           (17.14)

Объем тампонажной смеси для цементного моста принимается равным

V_т.с=V_ц.м+h₁             (17.15)

где V_ц.м - объем ствола скважины (объем цементного моста) против зоны поглощения; h₁=20÷30 м - расстояние выше кровли поглощающего пласта.

Для инженерных расчетов объем тампонажной смеси находят из выражения

V_т.с=5 Vц.м        (17.16)

Глубина установки конца бурильных труб с целью закачки тампонажных смесей в пласт определяется по формуле

h_к.т=h_п-(ρ_т.сh_з.п/ρ_б.р)          (17.17)

где h_п - глубина залегания зоны поглощения; ρ_т.с - плотность тампонажной смеси; h_з.п - мощность зоны поглощения, м.

При отсутствии данных гидродинамических исследований мероприятия по ликвидации поглощения могут быть выбраны по интенсивности поглощения.

Рекомендуется выбирать исходную пластическую прочность смеси и размер частиц твердой фазы или наполнителя по величине раскрытия поглощающих каналов, а расход тампонажных материалов в зависимости от интенсивности поглощения:

Раскрытие каналов, мм	0,25	1-5	5-20	>20
Пластическая прочность в канале закачивания, кПа	0,3-0,4	0,5-1,0	2-5	5-10
Размер частиц твердой фазы или наполнителя, мм	0,1-0,5	0,5-2,0	2-7	>7
Интенсивность поглощения, м3/ч	2-3	10	50	100	200
		30		150
Расход тампонажных материалов, т	5-7	7-10 10-15	15-20	20-25 25-35	35-45

Доставка изоляционных смесей в зону поглощения может производится по стволу скважины, по бурильной колонне с пакером и без него, с помощью специальных желонок и контейнеров.

При закачивании тампонажной смеси через бурильные трубы их устанавливают обычно выше кровли поглощающего пласта с целью предотвращения прихвата (рис. 17.1). Объем иродавочной жидкости (в м3) выбирают из условия уравновешивания гидростатического давления в трубах и затрубном пространстве: Vпр=Hпр·Sтр            (17.18) где                     (17.19)

Н_тр - глубина спуска бурильных труб в скважину, м; S_тр - площадь проходного сечения бурильных труб, м2; Н_пр - высота столба продавочной жидкости в бурильных трубах, м; Н_ст - статический уровень раствора в скважине, м; h_ц - высота столба тампонажной смеси, оставляемой в трубах для исключения перемешивания верхней части смеси при подъеме труб, h_ц=15 м; ρ_б.р, ρ_ц, ρ_пр - плотность соответственно бурового раствора в затрубном пространстве, тампонажной смеси и продавочной жидкости, кг/м3.

Рис. 17.1. Схема закачивания тампонажной смеси в тону поглощения: а - по стволу скважины; 6 - по колонне бурильных труб; в - по колонне бурильных труб с хвостовиком; 1 - бурильные трубы; 2 - продавочная жидкость; 3 - тампонажная смесь; 4 - буровой раствор; 5 - поглощающий пласт; 6   разбуриваемый хвостовик

При доставке тампонажной смеси по бурильной колонне с пакером объем продавочной жидкости определяется из условия выдавливания смеси из труб и задавливания части ее в пласт:

V_пр=(Н_п - H_ст)S_тр+hS_с             (17.20)

где Н_п - глубина установки пакера, м; S_c - площадь поперечного сечения скважины, м2; h - расстояние между пакером и уровнем тампонирующей смеси после продавливания ее в пласт, h= 15÷20 м.

Для предотвращения разбавления тампонажной смеси, плотность которой, как правило, выше плотности бурового раствора в скважине, следует предусмотреть установку бурильных труб ниже подошвы зоны поглощения. С целью предотвращения прихвата нижняя часть бурильной колонны компонуется хвостовиком из ЛБТ (рис. 17.1,в). Нижний конец хвостовика устанавливается на 5-10 м ниже подошвы зоны поглощения.

Объем продавочной жидкости в этом случае

V_пр=[H_пр - (h_хв - h_ц)S_тр+(h_хв - h_ц)S_хв            (17.21)

где

                    (17.22)

где h_хв - длина хвостовика, м; S_хв - площадь проходного отверстия хвостовика, м2.

Пример 1. В проектируемой скважине зона поглощения мощностью 37 м залегает на глубине 725 м. Определить глубину установки конца бурильных труб для закачки в поглощающий горизонт БСС, если плотность бурового раствора и закачиваемой БСС соответственно ρ_б.р=1180 кг/м3 и ρ_т.с=1720 кг/м3.

Решение. Подставляя исходные данные в формулу (17.17) получаем

h_к.т=725 - (1720-37/1180)≈671 м.

Пример 2. Подсчитать количество тампонажной смеси, требуемой для ликвидации поглощения бурового раствора в известняках при следующих условиях: мощность зоны поглощения h_п.г= 15 м; фактический диаметр скважины по данным профилеметрии D_ф=400 мм (400Т0'3м); коэффициент эффективной пористости пласта по данным исследований k_п.э=0,21.

Решение. По формуле (17.14) находим l₀=0,2+0,75=0,95 м.

Объем тампонажной смеси находим из выражения (17.13)

V_т.с=3,14·0,21·15(0,95² - 0,2²)=8,53 м3.