Вязкоупругий разделитель буровых растворов в скважине

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Вязкоупругий разделитель буровых растворов в скважине, включающий

основную жидкость и

по меньшей мере два полимера, которые при взаимодействии формируют студенистую структуру, способную изолировать и передавать гидростатическое давление между первым буровым раствором над разделителем в скважине и вторым буровым раствором под разделителем в скважине.

2. Разделитель по п.1, в котором основная жидкость включает водную жидкость, выбранную из пресной воды, морской воды, рассола, содержащего органические или неорганические растворенные соли, жидкости, содержащие смешивающиеся с водой органические соединения, и их сочетания.

3. Разделитель по п.2, в котором рассол включает галоидную или карбоксилатную соль по меньшей мере одного из цезия, калия, кальция, цинка и натрия.

4. Разделитель по п.1, в котором основная жидкость включает масляную жидкость, выбранную из дизельного масла, минерального масла, синтетического масла, сложных эфиров, простых эфиров, ацеталей, диалкилкарбонатов, олефинов и их сочетаний.

5. Разделитель по п.1, в котором первый по меньшей мере из двух полимеров включает анионный полисахарид.

6. Разделитель по п.1, в котором первый по меньшей мере из двух полимеров включает ксантановую смолу.

7. Разделитель по п.1, в котором второй по меньшей мере из двух полимеров включает по меньшей мере один полиэфирамин и его соли.

8. Разделитель по п.1, отличающийся тем, что сохраняет целостность после механического воздействия.

9. Разделитель по п.1, который является эластомерным.

10. Способ эксплуатации буровой скважины, включающий

закачивание первого бурового раствора в скважину;

размещение разделителя по любому из пп.1-9 внутри закачанного первого бурового раствора;

обеспечение загущения размещенного разделителя и разделения первого бурового раствора на верхнюю часть и нижнюю часть, при этом ставший вязким разделитель приобретает студенистую структуру, которая способствует изоляции и передаче гидростатического давления между двумя частями жидкости.

11. Способ эксплуатации буровой скважины по п.10, включающий закачивание второго бурового раствора.

12. Способ по п.11, в котором закачивание второго бурового раствора вытесняет, по меньшей мере, порцию верхней части первого бурового раствора для буровой скважины.

13. Способ по п.10, в котором второй буровой раствор имеет большую плотность, чем первый буровой раствор.

14. Способ по п.10, в котором разделитель включает

основную жидкость и

по меньшей мере два полимера, которые взаимодействуют с формированием студенистой структуры.

15. Способ по п.10, в котором основная жидкость имеет плотность, по существу, такую же, как и первый буровой раствор.

16. Способ заканчивания скважины, включающий

закачивание первого бурового раствора, имеющего первую плотность, в буровую скважину;

размещение разделителя по любому из пп.1-9 внутри закачанного первого бурового раствора;

обеспечение загущения размещенного разделителя и разделения первого бурового раствора на верхнюю часть и нижнюю часть, при этом ставший вязким разделитель приобретает студенистую структуру, которая способствует изоляции и передаче гидростатического давления между двумя частями жидкости; и

закачивание второго бурового раствора, имеющего вторую плотность, большую, чем первая плотность в буровой скважине, при этом закачивание второго бурового раствора приводит к вытеснению, по меньшей мере, порции верхней части первого бурового раствора.

17. Способ по п.15, дополнительно включающий размещение колонны-хвостовика в буровой скважине, при этом загущенный разделитель остается, по существу, незатронутым во время такого размещения.

18. Способ по п.16, дополнительно включающий удаление колонны-хвостовика из буровой скважины, при этом загущенный разделитель остается, по существу, незатронутым во время такого удаления.

19. Способ по п.15, в котором разделитель включает

основную жидкость и

по меньшей мере два полимера, которые взаимодействуют, формируя студенистую структуру.

20. Способ по п.15, в котором разделитель включает

рассол, включающий галоидную или карбоксилатную соль по меньшей мере одного из таких элементов, как цезий, калий, кальций, цинк и натрий/ксантановую смолу или ее производные; и

полиэфирамин или его соли.

Текст

Смотреть все

ВЯЗКОУПРУГИЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ В СКВАЖИНЕ В изобретении описана пачка, предназначенная для операций в буровой скважине,включающая основную жидкость и по меньшей мере два полимера, которые взаимодействуют,формируя студенистую структуру, которая способствует изоляции и контролируемой передаче гидростатического давления между первым буровым раствором над пачкой в скважине и вторым буровым раствором под пачкой в скважине. В данном изобретении заявлен приоритет патентной заявки США 60/909895, поданной 3 апреля 2007 г. и приводимой здесь в качестве ссылки во всей своей полноте. Предпосылки изобретения Область техники Описанные здесь варианты в целом относятся к пачкам (вязкоупругим разделителям буровых растворов в скважине), используемым при операциях в буровых скважинах. В частности, описанные здесь варианты относятся к пачкам, имеющим студенистую структуру. Уровень техники При бурении или заканчивании скважин в естественных формированиях в силу разных причин обычно используют различные жидкости. Традиционные виды использования буровых растворов включают смазку и охлаждение режущих поверхностей бурового сверла при обычном бурении или вскрытии пласта (т.е. бурении в целевом нефтеносном формировании), транспортировку "осколков" (кусков формирования, смещенных режущим действием зубьев бурового сверла) на поверхность, поддержание стабильности в скважине, суспендирование твердых веществ в скважине, дробление формирования поблизости от скважины, замену жидкости в скважине другой жидкостью, чистку скважины, испытание скважины, передачу гидравлической мощности буровому сверлу, жидкость, используемую для размещения пакера, ликвидацию скважины или подготовку скважины для ликвидации, а также любую обработку скважины или формирования. Кроме того, жидкость в кольцевой щели обеспечивает гидростатический напор, способствующий поддержанию гидростатического равновесия в буровой скважине, тем самым контролируя давление жидкости в формировании для предотвращения нерегулируемых выбросов и сведения к минимуму потери жидкости и стабилизации формирования, через которое осуществляют бурение скважины. Многие трудности при бурении вызваны давлением в буровой скважине, выходящем за пределы интервала градиента давления во время определенной операции бурения. В результате возросло использование метода контролируемого бурения под давлением (MPD) в качестве способа сокращения времени демонтажа. При осуществлении MPD кольцевое давление во время бурения и заканчивания скважины тщательно контролируют. После окончания бурения для достижения желаемого давления в нижней части шурфа может быть использована циркуляция жидкости для буровой скважины. Однако в статичной скважине давление определяет только гидростатическое давление жидкости для буровой скважины. Кроме того, при осуществлении MPD, как правило, используют замкнутую систему циркуляции,сочетающую контроль гидростатического давления с контролем фрикционного давления. Для создания комбинированного профиля кольцевого давления в скважине обычно используют более легкий буровой раствор и вторичный рудничный газ. Соответственно существует насущная необходимость в разработке способа точного контроля давления в буровой скважине. Сущность изобретения Согласно одному из аспектов описанные здесь варианты относятся к пачке, предназначенной для операций в буровой скважине, включающей основную жидкость и по меньшей мере два полимера, которые взаимодействуют, формируя студенистую структуру, отличающуюся тем, что она изолирует и контролируемым образом передает гидростатическое давление между первой жидкостью для буровой скважины над пачкой в скважине и второй жидкостью для буровой скважины под пачкой в скважине. Согласно другому аспекту описанные здесь варианты относятся к способу эксплуатации буровой скважины, включающему закачивание первой жидкости для буровой скважины в скважину; размещение пачки внутри закачанной первой жидкости для буровой скважины; при этом загруженная пачка становится вязкой и разделяет первую жидкость для буровой скважины на верхнюю часть и нижнюю часть,вязкая пачка приобретает студенистую структуру, характеризуемую тем, что она изолирует и контролируемым образом передает гидростатическое давление между двумя частями жидкости. Согласно следующему аспекту описанные здесь варианты относятся к способу заканчивания скважины, включающему закачивание первого бурового раствора, имеющегопервую плотность, в скважину; размещение пачки внутри закачанного первого раствора; при этом размещенная пачка становится вязкой и разделяет первый буровой раствор на верхнюю часть и нижнюю часть, вязкая пачка приобретает студенистую структуру, характеризуемую тем, что она изолирует и контролируемым образом передает гидростатическое давление между двумя частями жидкости; закачивание второго бурового раствора, имеющего вторую плотность, в скважину, при этом закачивание второй жидкостью для буровой скважины вытесняет по меньшей мере часть верхней доли первой жидкости для буровой скважины. Другие аспекты и преимущества данного изобретения станут очевидными из последующего описания и прилагаемой формулы изобретения. Краткое описание чертежа Чертеж представляет каротажные диаграммы вспомогательного каната в иллюстративной скважине согласно одному из описанных вариантов. Подробное описание Согласно одному из аспектов описанные здесь варианты относятся к пачке, предназначенной для осуществления операций в буровой скважине. В частности, описанные здесь варианты относятся к пачке,имеющей студенистую структуру, при этом такая пачка способна изолировать и контролируемым образом передавать гидростатическое давление между двумя жидкостями по обе стороны пачки. Согласно одному из аспектов описанная здесь пачка может быть получена из основной жидкости и по меньшей мере двух полимеров, которые взаимодействуют, формируя студенистую структуру, способную изолировать и контролируемым образом передавать гидростатическое давление между двумя жидкостями по обе стороны пачки. В данном описании под изоляцией двух жидкостей подразумевается предотвращение образования каналов между двумя жидкостями, разделенными пачкой, протекания более легкой жидкости в более плотную жидкость. Кроме того, также используемый здесь термин "контролируемым образом" подразумевает, что пачка позволяет пользователю участвовать в регулировании давления в скважине, не обязательно абсолютный его контроль. Согласно конкретному варианту описываемая здесь пачка обладает эластомерными свойствами. Согласно другому варианту описываемая здесь пачка, по существу, не содержит твердых веществ. Основная жидкость Согласно различным вариантам данного описания пачка может представлять собой жидкость на основе воды, обращенную эмульсию или пачку на основе масла. Основная жидкость в пачке на основе воды может представлять собой водную жидкость. Водная жидкость может включать по меньшей мере одну из таких жидкостей, как пресная вода, морская вода,рассол, смеси воды и растворимых в воде органических соединений и их смеси. Например, к водной жидкости могут быть добавлены смеси желаемых солей в пресной воде. Такие соли могут включать, например, но не ограничиваются ими, хлориды, гидроксиды или карбоксилаты щелочных металлов. Согласно различным вариантам описываемых здесь буровых растворов рассол может включать морскую воду, водные растворы, в которых концентрация солей меньше, чем в морской воде, либо водные растворы, в которых концентрация солей больше, чем в морской воде. Соли, содержащиеся в морской воде,включают, но не ограничиваются ими, натриевые, кальциевые, серные, алюминиевые, магниевые, калиевые, стронциевые, кремниевые, литиевые и фосфорные соли хлоридов, бромидов, карбонатов, йодидов,хлоратов, броматов, формиатов, нитратов, оксидов и фторидов. Соли, которые могут быть добавлены к раствору, включают одну или более солей, присутствующих в естественной морской воде, либо любые иные органические или неорганические растворенные соли. Кроме того, рассолы, которые могут быть использованы в описываемых здесь буровых растворах, могут быть натуральными или синтетическими,при этом состав синтетических растворов намного проще. Согласно одному из вариантов плотность жидкости для бурения может быть отрегулирована путем повышения концентрации соли в рассоле (до насыщения). Согласно конкретному варианту рассол может включать галоидные или карбоксилатные соли одно- или двухвалентных катионов металлов, таких как цезий, калий, кальций, цинк и/или натрий. Пачки на основе масла/обращенной эмульсии могут включать масляную непрерывную фазу и немасляную дискретную фазу для основной жидкости. Масляная жидкость может представлять собой жидкость, более предпочтительно натуральное или синтетическое масло, при этом масляную жидкость более предпочтительно выбирают из группы, включающей дизельное масло; минеральное масло; синтетическое масло, такое как гидрогенизированные или негидрогенизированные олефины, включая полиальфаолефины, линейные и разветвленные олефины и т.п., полидиорганосилоксаны, силоксаны или органосилоксаны, сложные эфиры жирных кислот, в частности прямоцепочечные, разветвленные и циклические алкильные простые эфиры жирных кислот; подобные соединения, известные специалисту в данной области техники; и их смеси. Концентрация масляной жидкости должна быть достаточной для формирования обращенной эмульсии и может составлять менее приблизительно 99 об.% от обращенной эмульсии. Согласно одному из вариантов содержание масляной жидкости составляет приблизительно от 30 до 95 об.% и предпочтительнее от 40 до 90 об.% от жидкой обращенной эмульсии. Согласно одному из вариантов масляная жидкость может включать по меньшей мере 5 об.% материала, выбранного из группы,включающей сложные эфиры, простые эфиры, ацетали, диалкилкарбонаты, углеводороды и их сочетания. Немасляная жидкость, используемая в составе описанной здесь жидкости на основе обращенной эмульсии, является жидкостью и может представлять собой водную жидкость. Согласно одному из вариантов немасляная жидкость может быть выбрана из группы, включающей морскую воду, рассол, содержащий органические и/или неорганические растворенные соли, жидкости, содержащие смешивающиеся с водой органические соединения, и их сочетания. Содержание немасляной жидкости обычно меньше теоретического предела, необходимого для формирования обращенной эмульсии. Так, согласно одному из вариантов содержание немасляной жидкости составляет приблизительно 70 об.%, предпочтительно приблизительно от 1 до 70 об.%. Согласно другому варианту немасляная жидкость содержится в количестве, предпочтительно составляющем приблизительно от 5 до 60 об.% от количества жидкой обращенной эмульсии. Таким образом, согласно различным вариантам фаза основной жидкости может включать водную жидкость или масляную жидкость либо их смесь. Студенистая структура Студенистая структура пачки согласно данному описанию может быть сформирована в результате взаимодействия двух полимеров, такого как ионное взаимодействие и/или поперечная сшивка. Получаемая студенистая структура может быть охарактеризована как структура, способная изолировать и контролируемым образом передавать гидростатическое давление между двумя жидкостями. Согласно различным вариантам два полимера, используемые для формирования студенистой структуры, могут быть одинаковыми или сходными по структуре либо могут иметь различные химические структуры. Различные виды полимеров, которые могут быть использованы для формирования студенистой структуры согласно данному описанию, включают различные натуральные или синтетические полимеры. Примеры полимеров, которые могут быть использованы в пачке согласно данному описанию, включают типичные натуральные полимеры и их производные, такие как ксантановая смола, диутан, гидроксиэтилцеллюлоза (НЕС), либо другие полисахариды или производные полисахаридов, или синтетические полимеры и олигомеры, такие как поли(этиленгликоль) [PEG], поли(диаллиламин), поли(акриламид), поли(аминометилпропилсульфонат) [полимер AMPS], поли(акрилонитрил), поли(винилацетат),поли(виниловый спирт),поли(виниламин),поли(винилсульфонат),поли(стирилсульфонат), поли(акрилат), поли(метилакрилат), поли(метакрилат), поли(метилметакрилат),поли(винилпирролидон), поли(виниллактам), и со-, третичные и четвертичные полимеры следующих сомономеров: этилен, бутадиен, изопрен, стирол, дивинилбензол, дивиниламин, 1,4-пентадиен-3-он (дивинилкетон), 1,6-гептадиен-4-он (диаллилкетон), диаллиамин, этиленгликоль, акриламид, AMPS, акрилонитрил, винилацетат, виниловый спирт, виниламин, винилсульфонат, стирилсульфонат, акрилат, метилакрилат, метакрилат, метилметакрилат, винилпирролидон, виниллактам, и алифатические аминовые полимеры, включая полиэфирамины и полиэтиленимины. Согласно другому варианту по меньшей мере один из полимеров может представлять собой алифатический амин, такой как полиэфирамин. Примеры полиэфирамина включают полиэфирамины, коммерчески доступные под торговым названием Jeffamine Huntsman Performance Products (Woodlands, TX). Например, применимые полиэфирамины Jeffamine могут включать триамины Jeffamine T-5000 и JeffamineT-3000 или диамины, такие как Jeffamine D-400 и Jeffamine D-2000. Применимые полиэфирамины могут иметь повторяющуюся полиэфирную главную цепь, при этом их молекулярный вес может варьироваться приблизительно от 200 до 5000 г/моль. Согласно различным вариантам полиэфирамин может быть использован в качестве поперечно сшивающего агента для поперечного сшивания натурального или синтетического полимера. Несмотря на упоминание только полиэфирамина в качестве поперечно сшивающего агента, рядовому специалисту в данной области техники понятно, что для поперечного сшивания различных натуральных или синтетических полимеров с целью формирования пачки в соответствии с данным описанием могут быть также использованы различные поперечно сшивающие агенты. Согласно конкретному варианту натуральный полимер, такой как производное ксантановой смолы,может быть использовано в сочетании с полиэфирамином для формирования студенистой структуры в соответствии с данным описанием. Согласно такому варианту натуральный полимер может быть использован в количестве, составляющем от 2 до 7 фунт/баррель, в то время как полиэфирамин используют в количестве, составляющем приблизительно от 2 до 15 об.%. Операции в буровой скважине Пачка согласно данному описанию может быть использована в операциях различного типа в буровой скважине по изолированию двух буровых растворов (либо двух частей бурового раствора) в буровой скважине одна от другой, при этом контролируемым образом передавая гидростатическое давление между ними. В буровой скважине с закачанным в нее первым буровым раствором обработка пачки, включающей основную жидкость и полимеры, может происходить на определенном участке буровой скважины, где желательно присутствие студенистой пачки. Согласно конкретному варианту основная жидкость может иметь плотность, по существу, такую же, как и плотность первого бурового раствора. После придания вязкости компонентам пачки студенистая структура изолирует верхнюю часть или долю первого раствора от нижней части или доли первого раствора. При желании в буровую скважину может быть закачан второй раствор, вытесняющий верхнюю часть первого бурового раствора. Согласно конкретному варианту второй буровой раствор может иметь более высокую плотность,чем первый буровой раствор, тем самым обеспечивая вытеснение верхней части первого бурового раствора. В результате осуществления контролируемой передачи гидростатического давления через пачку может быть отрегулировано давление в нижней части шурфа. Пачка согласно данному описанию может быть, например, размещена в буровой скважине во время операций по ее заканчиванию. Таким образом, согласно одному из вариантов жидкость, присутствующая в буровой скважине, может представлять собой рассол (согласно конкретному варианту калиево/цезиевый рассол), имеющий первый данный удельный вес. Пачка, включающая основную жидкость рассола, может быть размещена внутри буровой скважины, разделяя ее на верхнюю и нижнюю части. После того как пачка станет вязкой или застынет, верхняя часть бурового раствора может быть замещена вторым раствором, имеющим больший удельный вес, чем первый раствор. Каждая из последующих операций по закачиванию, включая позиционирование, повторное позиционирование или удаление колонны-хвостовика (колонн-хвостовиков), запись показаний приборов, установку проводной линии связи и установку сита, может быть осуществлена с прерыванием действия пачки, при этом размещенная пачка может оставаться, по существу, незатронутой, т.е. сохранять свою целостность. Несмотря на то что вышеизложенная часть описания относится к операциям по заканчиванию буровой скважины, рядовому специалисту в данной области техники понятно, что описываемая пачка может быть использована и при других операциях в буровой скважине, где желательно использование пачки, способной изолировать и передавать гидростатическое давление между двумя частями жидкости. Например, описываемая пачка может быть использована в качестве пачки для поглощения бурового раствора, в качестве цементной пробки, при этом пачка может служить основанием, поверх которого может быть загружен цемент, либо в качестве сбрасывающей пробки для бокового ствола. Рядовому специалисту в данной области техники понятно, что первый и второй буровые растворы могут представлять собой жидкость любого вида и что ее конкретный вид может зависеть от конкретной осуществляемой в буровой скважине операции. Таким образом, согласно различным вариантам первый и второй буровые растворы могут включать описанные выше водную жидкость или масляную жидкость либо их смеси. Кроме того, также в зависимости от конкретного вида осуществляемой в буровой скважине операции добавки, которые могут быть включены в состав описываемых здесь жидкостей, включают, например, смачивающие вещества, органофильные глины, загустители, регулирующие водоотдачу агенты,поверхностно-активные вещества, диспергаторы, вещества, снижающие межфазное натяжение, буферы рН, взаимные растворители, разбавители, понизители вязкости и очищающие средства. Добавление таких агентов должно быть хорошо известно рядовому специалисту в области формулирования буровых жидкостей и буровых растворов. Примеры Для подтверждения эффективности используемой здесь пачки служат следующие примеры. Пример 1. Продолжительность застывания. Образец промыслового бурового раствора из формиата цезия/калия с удельным весом 2,04 используют для формирования различных иллюстративных пачек, отделяющих жидкость с удельным весом 1,87 от жидкости с удельным весом 2,08. Буровой раствор, насыщенный формиатом калия (с удельным весом 1,57), используют для снижения массы бурового раствора, а раствор с формиатом цезия с удельным весом 2,19 используют для повышения массы бурового раствора. Кроме того, испытанию в качестве основной жидкости также подвергают рассол из формиата цезия. Несколько пачек с удельным весом 1,87 подвергали испытаниям при различных концентрацияхDUO-TEC NS, полимера ксантановой смолы, и EMI-771, полиэфирамина, выпускаемых M-I LLC (Houston, Texas), и различных продолжительностях застывания. Основную жидкость и ксантановый полимер перемешивают в течение 5 мин при помощи смесителя Silverson или Hamilton Beach. Добавляют полиэфирамин и смесь перемешивают в течение еще 2 мин. Во избежание преждевременного застывания пачки смесь перемешивают при помощи лопастной мешалки до тех пор, пока пачка не будет готова для закачивания. Для имитации колонны-хвостовика используют небольшую трубку из стали. Полученные результаты представлены в табл. 1. Таблица 1 Пачка из Cs/K бурового раствора с удельным весом 1,87 продолжительность застывания при 40 С При использовании стальной трубы для имитации прохождения колонны-хвостовика через пачку пачка, включающая 15 кг/м 3 DUO-TEC NS и 15% EMI-771 (что может быть обозначено сокращенно как "концентрация 15/15"), застывает слишком быстро, поэтому возникают трудности при прохождении трубы через пачку. Концентрация 12/12 также застывает слишком быстро, образуя полутвердую пробку. Таким образом, было решено продолжать испытание при концентрации 10/10. Пример 2 а. Способность к разделению при 40 С и наклоне 30. Способность изолировать две части жидкости исследуют, испытывая пачку в измерительных цилиндрах. DUOVIS Plus NS, ксантановую смолу, выпускаемую M-I LLC (Houston, Texas), добавляют к жидкостям до заданного реологического профиля, более приближенного к полевым образцам. Технические условия и результаты каждого испытания представлены ниже в табл. 2. Таблица 2 Пачка из Cs/K бурового раствора с удельным весом 1,87 измерительный цилиндр - вертикальный Пример 2b. Способность к разделению при 40 С и наклоне 30. Для проведения такого же испытания в большем масштабе используют трубу, имеющую длину 2 м и внутренний диаметр 5 см, нижняя часть которой оборудована манометром. Трубу заполняют CsF с удельным весом 1,87 (добавляя 2 кг/м 3 полимеров), затем закачивают 10/10 пачку и помещают его в загруженный CsF. Трубу оставляют на ночь под углом 30 и температуре 40 С. Рассол с удельным весом 1,87 наверху вытесняют порцией CsF с удельным весом 2,08 (с добавлением 2 кг/м 3 полимеров). После вытеснения пачка все еще остается невредимой, при этом каналы между двумя жидкостями не образуются. Пример 3. Способность передавать гидростатическое давление. На нижнюю часть трубы, описанной в примере 2b, прикрепляют манометр для того, чтобы проверить, будет ли пачка передавать гидростатическое давление после вытеснения CsF с удельным весом 1,87 CsF с удельным весом 2,08. Как следует из приведенной ниже табл. 3, пачка передает гидростатическое давление от верхней, более плотной жидкости в нижнюю часть трубы. Пример 4. Полномасштабные испытания. Испытуемую буровую скважину наполняют раствором с формиатом Cs/K, имеющим удельную плотность 1,895 при 50 С. Жидкость подвергают циркуляции до тех пор, пока плотность не станет равномерной, при этом до размещения пачки на канате опускают скважинный датчик. Используя 5,5 м 3 рассола из CsF с удельной плотностью 2,127, 0,8 м 3 пресной воды, 0,8 м 3 EMI-771 и 75 кг DUOTEC NS,при 50 С получают жидкость объемом 7,9 м 3 с удельной плотностью 1,976. Размещение пачки включает операцию по закачиванию и извлечению: закачивание со скоростью 200 л/мин, первой трети объема на мерную глубину 680 м (mMD) до начала извлечения с одновременным закачиванием оставшегося объема до конца до 530 mMD при закачивании окончательного объема. Трубу вращают со скоростью 30 об/мин, обеспечивая равномерное распределение пачки в кольцевой щели. 4 м 3 высоковязкого рассола с удельной плотностью 2,075 смешивают с 10 кг/м 3 DUOTEC NS и также закачивают согласно операции закачивания и извлечения. Зарегистрированная реология жидкости составляет 150-120-101-71-30-29 сР (при 600-300-200-100-6-3 об/мин). Реологию определяют при помощи вискозиметра Фанна 35. Трубу поднимают до 526 м, чтобы избежать вымывания в верхней части находящегося в вязком состоянии пачки, закачивая высоковязкий рассол. Затем трубу поднимают до верхней части рассола с удельной плотностью 2,075 до вытеснения жидкости в оставшейся кольцевой щели до рассола такой же плотности, загущенного 4,5 кг/м 3 DUOTEC NS. Возврат тяжелого рассола получают на поверхности при ожидаемых тактах насоса, подтверждая тот факт, что пачка успешно изолировала более легкую жидкость внизу. Давление, контролируемое датчиком в нижней части скважины, составляет 297,2 бар после вытеснения, что соответствует записям, полученным при помощи вспомогательного каната. Расчетное давление со скорректированной плотностью составляет 300,1 бар, свидетельствуя о том, что скважина не была полностью заполнена после извлечения трубы. На следующий день осуществляют первую запись при помощи вспомогательного каната, а затем,через шесть дней, вторую запись. Вес регистрирующего оборудования снизился со 170 до 110 кг на 30-мRKB. Это, вероятно, произошло из-за смывания фрагментов пачки при закачивании в шурф жидкости с удельной плотностью 2,075. Заметное повышение веса вспомогательного каната происходит на глубине 679 mMD, когда инструмент проходит через пачку. Уравнительное и очистительное действие отражено на графике, представленном на чертеже. Как показано на чертеже, давление во второй серии записи показаний такое же, как и в предыдущей серии. Пачку вытесняют из скважины через три недели. Первая стадия по вытеснению пачки включает проникновение в скважину на глубину 530 м и вращение со скоростью 30 об/мин в течение 5 мин с целью разжижения геля перед его выкачиванием. Насосы включают на медленную скорость, чтобы определить давление, необходимое для разжижения геля. Повышения давления не наблюдается. Максимальное зарегистрированное давление в нижней части скважины во время выкачивания составляет 310 бар,при этом SPP составляет 37 бар при работе насоса со скоростью 946 л/мин. Максимальное давление при прохождении через пачку с высокой вязкостью составляет 307 бар при скорости проникновения, составляющей 130 с/ст. Максимальное повышение давления при прохождении через пачку до глубины 680 м составляет 4 бар при такой же скорости проникновения. Пачку возвращают через вибрационные сита, стараясь отсеять как можно больше поперечно сшитых полимеров. Скорость потока повышают до 2000 л/мин, но снижают до 1000 л/мин, обеспечивая отсев на вибрационных ситах как можно большего количества поперечно сшитых полимеров. При возвращении пачки на поверхность видимого повышения вязкости не наблюдается. Она имеет следующую реологию: 55-35-27-19-6-5 сР (при 600-300-200-100-6-3 об/мин). Это означает, что большая часть полимеров из ксантановой смолы подверглась эффективному поперечному сшиванию и отсеиванию, а не спо-7 019455 собствовала повышению вязкости раствора. Таким образом, было сделано заключение о том, что пачка может быть введена в буровой раствор с удельной плотностью 1,892 без дальнейшей обработки. Отмечается некоторая интерференция межфазной границы между пачкой и высоковязким рассолом с удельной плотностью 2,075. Новую пачку устанавливают на глубине от 690 до 540 м, используя такую же методику, как и при установке первой пачки. Однако вторую пачку смешивают, используя иную методику, для того чтобы обеспечить лучшее смешивание вязкого EMI-771. При использовании второй пачки перед добавлениемEMI-771 добавляют 5 кг/м 3 DUOTEC NS, а остальные 5 кг/м 3 DUOTEC NS добавляют после добавления EMI-771. Его вязкость ниже, чем вязкость первой пачки: 127-105-92-71-27-23 (при 600-300-200100-6-3 об/мин). Пачку подвергают непрерывной циркуляции, чтобы избежать избыточного поперечного сшивания. 3 м 3 высоковязкого бурового раствора с удельной плотностью 2,075 вытесняют с помощью насоса,работающего со скоростью 200 л/мин. Высоковязкий рассол закачивают после подъема с 530 до 452mMD до начала вытеснения в жидкости с удельной плотностью 2,075 со скоростью 500 л/мин. После извлечения скважину заполняют, используя линию для глушения. Для получения в скважине уравнивающего давления, такого как давление, обеспечиваемое через кожух подвеской сита устройства по заканчиванию, используют уравнивающий и очищающий инструмент, выпускаемый Seadrill. Инструмент опускают в шурф на глубину 480 м и циркулируют через него жидкость с удельной плотностью 2,075. SPP составляют 4,2 бар при 300 л/мин, 8,1 бар при 600 л/мин и 14 бар при 880 л/мин. Зарегистрированное давление в нижней части шурфа варьируется от 4 до 6 бар. Затем инструмент опускают в шурф на глубину 590 м и циркулируют через него жидкость с удельной плотностью 2,075. SPP составляют 5,2 бар при 300 л/мин и 6,8 бар при 600 л/мин. Зарегистрированное давление в нижней части шурфа варьируется от 4 до 7 бар. Затем инструмент опускают в шурф на глубину 740 м и циркулируют через него жидкость с удельной плотностью 1,89. SPP составляют 5,0 бар при 300 л/мин и 5,9 бар при 600 л/мин. Зарегистрированное давление в нижней части шурфа варьируется от 4 до 5 бар. При прохождении через пачку давление повышается на величину, составляющую от 4 до 6 бар. Поперечно сшитую пачку вытесняют из шурфа при переменной скорости насоса, чтобы избежать переполнения вибрационного сита и отсеять как можно больше полимеров. Целесообразность описанных здесь вариантов заключается в том, что они обеспечивают по меньшей мере одно из следующих преимуществ. Полимерная пачка согласно данному описанию может иметь достаточную целостность, для того чтобы изолировать две жидкости в буровой скважине одна от другой,уравновешивая при этом давление в продуктивном пласте. Пачка, имеющая достаточную целостность,может оставаться невредимой во время операций по регистрации данных и заканчиванию скважины. Кроме того, данная пачка позволяет оператору осуществлять такие операции без замены всего объема жидкости, тем самым снижая материально-технические затраты и стоимость. Пачка также способна обеспечивать стабильность в шурфе с небольшой тенденцией к наплыву или ее отсутствию в течение по меньшей мере двух недель. Более того, повышение давления благодаря более тяжелой жидкости может быть полностью передано через пачку в нижний шурф. Несмотря на то что данное изобретение было описано со ссылкой на ограниченное количество вариантов, для специалистов в данной области техники, использующих приведенное описание, понятно,что возможны другие варианты, не нарушающие объем раскрытого здесь изобретения. Соответственно объем данного изобретения ограничивается только прилагаемой формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Вязкоупругий разделитель буровых растворов в скважине, включающий основную жидкость и по меньшей мере два полимера, которые при взаимодействии формируют студенистую структуру,способную изолировать и передавать гидростатическое давление между первым буровым раствором над разделителем в скважине и вторым буровым раствором под разделителем в скважине. 2. Разделитель по п.1, в котором основная жидкость включает водную жидкость, выбранную из пресной воды, морской воды, рассола, содержащего органические или неорганические растворенные соли, жидкости, содержащие смешивающиеся с водой органические соединения, и их сочетания. 3. Разделитель по п.2, в котором рассол включает галоидную или карбоксилатную соль по меньшей мере одного из цезия, калия, кальция, цинка и натрия. 4. Разделитель по п.1, в котором основная жидкость включает масляную жидкость, выбранную из дизельного масла, минерального масла, синтетического масла, сложных эфиров, простых эфиров, ацеталей, диалкилкарбонатов, олефинов и их сочетаний. 5. Разделитель по п.1, в котором первый по меньшей мере из двух полимеров включает анионный полисахарид. 6. Разделитель по п.1, в котором первый по меньшей мере из двух полимеров включает ксантановую смолу. 7. Разделитель по п.1, в котором второй по меньшей мере из двух полимеров включает по меньшей мере один полиэфирамин и его соли. 8. Разделитель по п.1, отличающийся тем, что сохраняет целостность после механического воздействия. 9. Разделитель по п.1, который является эластомерным. 10. Способ эксплуатации буровой скважины, включающий закачивание первого бурового раствора в скважину; размещение разделителя по любому из пп.1-9 внутри закачанного первого бурового раствора; обеспечение загущения размещенного разделителя и разделения первого бурового раствора на верхнюю часть и нижнюю часть, при этом ставший вязким разделитель приобретает студенистую структуру, которая способствует изоляции и передаче гидростатического давления между двумя частями жидкости. 11. Способ эксплуатации буровой скважины по п.10, включающий закачивание второго бурового раствора. 12. Способ по п.11, в котором закачивание второго бурового раствора вытесняет, по меньшей мере,порцию верхней части первого бурового раствора для буровой скважины. 13. Способ по п.10, в котором второй буровой раствор имеет большую плотность, чем первый буровой раствор. 14. Способ по п.10, в котором разделитель включает основную жидкость и по меньшей мере два полимера, которые взаимодействуют с формированием студенистой структуры. 15. Способ по п.10, в котором основная жидкость имеет плотность, по существу, такую же, как и первый буровой раствор. 16. Способ заканчивания скважины, включающий закачивание первого бурового раствора, имеющего первую плотность, в буровую скважину; размещение разделителя по любому из пп.1-9 внутри закачанного первого бурового раствора; обеспечение загущения размещенного разделителя и разделения первого бурового раствора на верхнюю часть и нижнюю часть, при этом ставший вязким разделитель приобретает студенистую структуру, которая способствует изоляции и передаче гидростатического давления между двумя частями жидкости; и закачивание второго бурового раствора, имеющего вторую плотность, большую, чем первая плотность в буровой скважине, при этом закачивание второго бурового раствора приводит к вытеснению, по меньшей мере, порции верхней части первого бурового раствора. 17. Способ по п.15, дополнительно включающий размещение колонны-хвостовика в буровой скважине, при этом загущенный разделитель остается, по существу, незатронутым во время такого размещения. 18. Способ по п.16, дополнительно включающий удаление колонны-хвостовика из буровой скважины, при этом загущенный разделитель остается, по существу, незатронутым во время такого удаления. 19. Способ по п.15, в котором разделитель включает основную жидкость и по меньшей мере два полимера, которые взаимодействуют, формируя студенистую структуру. 20. Способ по п.15, в котором разделитель включает рассол, включающий галоидную или карбоксилатную соль по меньшей мере одного из таких элементов, как цезий, калий, кальций, цинк и натрий/ксантановую смолу или ее производные; и полиэфирамин или его соли.

МПК / Метки

МПК: C09K 8/50, C09K 8/52

Метки: скважине, вязкоупругий, буровых, разделитель, растворов

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-19455-vyazkouprugijj-razdelitel-burovyh-rastvorov-v-skvazhine.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Вязкоупругий разделитель буровых растворов в скважине</a>

Похожие патенты