15.5 Технология тампонирования двухрастворными смесями

Двухрастворные смеси обычно применяют для тампонирования крупных трещин (2-20 мм шириной, при К_т>2), когда в целях надежного закупоривания необходимо получить пасту из быстротвердеющей (быстросхватывающейся) тампонажной смеси непосредственно в скважине в поглощающей зоне.

К двухрастворным смесям относят быстросхватывающиеся цементные и полимерцсмснтные смеси, отверждаемые глинистые растворы, растворы на основе синтетических смол и полимеров, коагулированные полимерглинистые смеси

Эти смеси представлены основным раствором (с наполнителем или без него) и ускорителем схватывания, отвердителем или коагулянтом.

Ускорителями схватывания обычно служат коагулянты, в качестве отвердителя - кислоты сшивающие ионы (Са²⁺, А1³⁺, СОз^- , SO₄^2-, SiO₃^2-, NaCl^-), которые поступают в тре­щиноватую зону в виде растворов (солей, гипса, жидкого стекла и кислот).

Двухрастворные тампонажные смеси в зависимости от концентрации составных частей могут схватываться в раз­личные сроки, от нескольких часов до мгновенного схваты­вания. Смеси со значительным сроком схватывания могут приготавливаться на поверхности в глиномешалках и тройных смесителях и транспортироваться в зону поглощения по одному из трех рассмотренных выше для однорастворных смесей способов или в контейнере. Последний широко при­меняется при тампонировании смолами, отверждающими глинистыми растворами и коагулированными растворами.

Тампонирование быстросхватывающимися двухрастворными смесями производят тремя способами:

1) путем последовательного закачивания тампонажной смеси и твердителя (ускорителя схватывания) через буриль­ные трубы;

2) путем параллельного закачивания тампонажной смеси и твердителя;

3) с помощью погружных тампонажных устройств смесителей.

Первый способ заключается в периодическом закачи­вании тампонажной смеси и твердителя в объемах соответ­ствующих пропорций.

Второй способ (параллельного закачивания тампонаж­ной смеси и твердителя) заключается в том, что через колон­ну бурильных труб закачивают насосом тампонажную смесь, а через затрубье ускоритель или наоборот. Этот способ мо­жет быть осуществлен с помощью герметизатора ТУ-7.

Разновидностью второго способа является доставка тампонажной смеси в контейнере, а электролита в виде рас­твора через затрубье. При выдавливании смеси из контейне­ра в скважину, заполненную раствором электролита, проис­ходит коагуляция раствора.

Третий способ (тампонирование при помощи погруж­ных устройств) широко используется при тампонировании цементными быстросхватывающимися смесями, реже при тампонировании смолами.

Для тампонирования микротрещиноватых пород мож­но применять БСС и с различными ускорителями, например, в одной емкости готовят цементный раствор с 10 % алебаст­ра, во второй - цементный раствор с 6 % CaCl₂. В контейнер смесителя заливают 8 %-й раствор силиката натрия. Снача­ла, насосом закачивают раствор из 1-й емкости. В смесителе при перемешивании его с жидким стеклом мгновенно образуется паста, которую и залавливают в трещины. Затем закачивают раствор из 2-й емкости. Этот раствор медлен­но твердеет, но образует более прочный камень.

При тампонировании по третьей схеме пакер необхо­димо устанавливать не далее 5 м от кровли поглощающего горизонта, в противном случае эффективность тампонирования резко снижается.

При закачивании больших объемов БСС после задавливания пасты происходит скачкообразное повышение подпакерного давления и разрушение закупорки в трещине.

Поэтому, если при нагнетании БСС буровыми насоса ми при закачивании пасты давление под пакером будет воз­растать, нагнетание следует прекратить. Для предупрежде­ния разрушения закупорки трещин пастой необходимо рег­ламентировать количество продавочной жидкости, опреде­ляя, ее объем из условия: в конце выдавливания смеси из ко­лонны в снаряде должно оставаться не менее 20-30 л цемент­ной смеси.

После закачивания БСС снаряд извлекают из скважи­ны с минимальной скоростью, скважина оставляется в покое в соответствии с временем по ОЗЦ и затем проверяется ее герметичность.

При наличии цементировочных агрегатов можно зака­чивать значительно большие объемы приготовленной на поверхности пасты, поэтому закупорка трещин будет более надежной и появляется возможность нагнетать подвижные БСС под большим давлением, не опасаясь разрушить заку­порку трещин.

Наиболее сложно ликвидировать катастрофическое поглощение промывочной жидкости в трещинах шириной 15-20 мм.

Для надежного закупоривания таких трещин закачи­вают с помощью насоса цементировочного агрегата из-под пакера глиноцементные смеси с. наполнителями (опилки, кордное волокло и т.д.) или цементные смеси с опилками, которые спускают в зону поглощения в контейнере,

Для определения технологических режимов тампони­рования перед закачиванием смеси по гидродинамическим исследованиям строят индикаторную кривую. Затем опреде­ляют показатель гидравлического совершенства:

,

где ΔР_к и ΔР_п - избыточное давление в кровле и подошве изолируемого интервала, МПа.

При δ≥0,7 значение ΔР определяют по его максималь­ному значению по индикаторной кривой. Оно должно быть не менее 3 МПа, а расход Q снимают с индикаторной кривой по значению, соответствующему ΔР.

При δ< 0,7 значение перепада давления рассчитывают по формуле

ΔP = (ΔP_к+10^-6h_инΔPg)/δ),

где h_ин - величина интервала зоны поглощения; ΔР - разность плотностей тампонажного раствора и пластовой жидкости кг/м³, δ=0,7.

Уточненное значение расхода смеси можно найти по формуле

Q=КΔР,

где К - коэффициент приемистости. Допустимый предел зависит от горных пород. Для Сибирской платформы ΔР=5-10МПа.

Тогда время нагнетания смеси составит

,

где m - трещиноватость, %, R - радиус тампонирования, м.

По полученным значениям легко найти объем тампо­нажного раствора:

V = QT_п.