ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ЧАСТИЧНЫХ ПОГЛОЩЕНИЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН

В условиях сложной экономической обстановки все более актуальной задачей становится бурение скважин с меньшими затратами времени и ресурсов. Поглощение бурового раствора является одним из самых распространенных видов осложнений при бурении скважин [1].

Поглощение – это потеря некоторого объёма бурового или тампонажного растворов вследствие их фильтрации из ствола скважины в пласт. Поглощение является одним из наиболее распространённых видов осложнений.

Одним из самых распространенных способов ликвидации зон частичных поглощений считается кольматирование этих горизонтов. Поглощения бурового раствора средней интенсивности можно избежать посредством использования быстросхватывающих смесей на основе смол и цементных смесей с добавками ускорителей схватывания.

Рассмотрим современные технологии предупреждения частичных поглощений.

Применение гидроактивного пенополиуретана

Одним из перспективных направлений изоляции зон поглощений считается использование полимерных материалов на основе полиуретанов [1]. В зависимости от состава и состояния они могут быть как жидкими, так и твердыми.

Характеристики, необходимые для ликвидации зон поглощений, имеются у гидроактивного пенополиуретана, способного при контакте с водой переходить в твердое состояние и при этом увеличиваться в объеме. Композиции для производства пенополиуретонов содержат полиэфирный компонент, олигоэфиракрилат и полиизоцианатный компонент [1].

Основными достоинствами пенополиуретана перед другими композиционными материалами являются низкая вязкость, обеспечивающая хорошую проникающую способность в трещины и поры различных размеров, способность полимера увеличиваться в объеме до 12 раз в зависимости от состава и количества воды, а также его инертность к нефтепродуктам. Отмечается хорошая адгезия с различными материалами, такими как металл обсадной колонны и горные породы.

Для доставки пенополиуретана в зону поглощения разработан закрытый, собираемый на поверхности цилиндрический контейнер с поршнем (рис. 1).

Рисунок. 1. Схема устройства механизма для ликвидации частичных поглощений с использованием полиуретана.

Где: 1 – шар; 2 – бурильные трубы; 3 – трубное пространство; 4 – посадочное седло; 5 – полиуретан; 6 – циркуляционные отверстия; 7 – шайба; 8 – корпус; 9 – поршень

Использование контейнера позволяет производить доставку гидроактивного пенополиуретана непосредственно в зону поглощения, что исключает полимеризацию в трубном пространстве.

Разработанный метод борьбы с поглощениями позволяет закачивать гидроактивный пенополиуретан в водонасыщенную зону поглощения, где с минимальными сроками полимеризации он будет реагировать с пластовыми водами, тем самым изолируя пласт от скважины и сокращая время до проведения одной спускоподъемной операции [1].

Технология BIT-SBC

Компания ООО НПП «БУРИНТЕХ» имеет большой опыт сервисного сопровождения бурового раствора при строительстве скважин, а также его неотъемлемой части – ликвидации поглощений. Основываясь на этом опыте и знаниях, специалисты компании разработали и внедрили технологию для ликвидации поглощений – BIT-SBC [2].

Технология заключается в последовательной закачке в скважину двух компонентов тампонирующей смеси, которые, перемешиваясь в зоне поглощения, образуют твердую субстанцию, закупоривающую поры, щели и отверстия различной величины.

Оба компонента технологической жидкости поставляются на буровую в виде концентратов, которые доводятся до необходимых эксплуатационных показателей и объемов в цементировочных агрегатах или стационарных емкостях. После приготовления всех пачек состав послойно закачивается в скважину, при выходе из инструмента компоненты перемешиваются, практически сразу образуя густую субстанцию (рис.2), которая за счет своей высокой адгезии к различным породам и скорости отверждения задерживается внутри поглощающего пласта, тем самым закупоривая его.

Рисунок 2. Изменение физического состояния состава BIT-SBC после смешения в течение времени

Использование композиции, затвердевающей только при смешении компонентов в необходимом интервале, позволяет решать две задачи: первая – избежать случайного отверждение в инструменте и на поверхности, вторая – повысить эффективность применения состава, так как при высокой интенсивности поглощения медленно отверждающиеся составы уходят далеко в пласт, теряя свою функциональность.

Эффективность технологии для ликвидации поглощений BIT-SBC, разработанная и внедренная компанией ООО НПП «БУРИНТЕХ», доказана многочисленными промысловыми работами в различных геологических условиях и в широком диапазоне интенсивности поглощения [2].

Технология умных микроконтейнеров

Инновационным техническим решением является использование умных микроконтейнеров для доставки специально подобранного закупоривающего материала, обладающего способностью к полимеризации, инициируемой теми или иными физическими факторами, что позволяет точечно направить его к местам дислокации каналов и полостей поглощения и локализовать изолирующий компонент (рис. 3).

Рисунок 3. Вид закупоривающего полимеризационного материала

Основной целью разработки и внедрения технологии умных микроконтейнеров (УМК) является повышение управляемости в тех промышленных процессах, где эта проблема носит наиболее острый характер и не имеет достаточно эффективного решения на сегодняшний день [3].

Перемещение умных микроконтейнеров к стенкам ствола скважины и их локализация на участке поглощения осуществляется под действием магнитного поля.

Ключевыми преимуществами технологии умных микроконтейнеров в данном случае являются высокая точность воздействия на зону поглощения, и, как следствие, снижение времени и количества материала, необходимого для устранения осложнения.

Процесс борьбы с поглощениями состоит из следующих технологических этапов (рис. 4):подготовка микроконтейнеров с закупоривающим веществом заданного типа; подача бурового раствора с умными микроконтейнерами в зону циркуляции; перемещение умных микроконтейнеров к стенкам ствола скважины под действием магнитного поля, локализация умных микроконтейнеров на участке поглощения; высвобождение закупоривающего вещества под воздействием определенных физических факторов; интенсивная полимеризация закупоривающего агента; образование непроницаемого слоя за счет полимеризации изолирующего компонента.

Рисунок 4. Стадии борьбы с поглощениями с использованием технологии УМК

Где: 1 - поглощение бурового раствора; 2 – закачка раствора с капсулами УМК; 3 – перемещение капсул в зоны поглощения; 4 - раскрытие капсул и полимеризация; 5 - восстановление циркуляции

При необходимости закачку промывочной жидкости с умными микроконтейнерами можно провести, несколько раз меняя характеристики закупоривающего материала, однако и в этом случае технология сохранит эффективность и экономичность.

Стоит отметить возможность комбинирования технологии умных микроконтейнеров как с различными видами кольматантов, так и с некоторыми жидкостями, в том числе меняющими реологические свойства под действием физических факторов, таких как магнитное поле [3].

Выводы

В статье выполнен анализ причин возникновения поглощений буровых растворов в процессе строительства скважин. Рассмотрены технологии для ликвидации борьбы с поглощениями средней интенсивности. Современные методы борьбы с поглощениями позволяют отказаться от затрат времени на установку нескольких цементных мостов, ожидание затвердения цемента.

Основными преимуществами рассмотренных технологий является сокращение времени на проведение операции по ликвидации поглощений, низкая стоимость и целевое направление изолирующих материалов в поглощающие интервалы.

Список литературы:

1. Дмитриевский А. Н., Еремин Н.А. Цифровая глобальная декарбонизация газодобычи // Сб. науч. тр. VII междунар. науч.-технич. конф. Экологическая безопасность в газовой промышленности (ESGI-2021): Москва, 07–08 декабря 2021 года. ООО "Газпром ВНИИГАЗ". М.: Общество с ограниченной ответственностью "Научно- исследовательский ин ститут природных газов и газовых технологий – Газпром ВНИИГАЗ", 2021. С. 4-5.
2. Ибашев Г.Г. Ликвидации поглощений технологией «BIT-SBC» компании ООО НПП «БУРИНТЕХ»/ БУРЕНИЕ И НЕФТЬ. -№07-08. - 2018 . – С.24-25.
3. Черников А.Д., Еремин Н.А., Замрий А.В., Черных С.П. Инновационные технологии предупреждения поглощения бурового раствора при строительстве скважин// Геотехнология. – 2022. - №2 – 399-345.