Файл: Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении.pdf

действие ее основано на реакции плавиковой кислоты с двуокисью кремния, как указано выше. Соляная кислота, входящая в состав смеси, растворяет карбонатный цемент и песчаники, как это было показано выше. Под действием соляной кислоты частично раство­ ряются содержащиеся в породе железо и алюминий

Fe + HCl = FeCl 2 + Н 2 .

При этом разрушается кристаллическая решетка минералов, составляющих глины. Соляная кислота растворяет карбонатные породы с сохранением ^высокой кислотности растворов и предот­ вращает выпадение продуктов реакции плавиковой кислоты с гли­ нистыми минералами. Добавка только 3% товарной плавиковой кислоты 40%-ной концентрации к 15%-ной соляной кислоте уве­ личивает растворимость глинистых пород в 2—3 раза по сравне­ нию с их растворимостью в соляной кислоте.

На практике для кислотных ванн применяют в основном тех­ ническую соляную кислоту 8—14%-ной концентрации. Однако часто используют смеси соляной кислоты и воды, нефти и кислоты или смесь 15—20%-ной соляной кислоты и 40%-ной плавиковой кислоты. В последнем случае к соляной кислоте добавляют 10% плавиковой кислоты. Необходимую смесь подбирают опытным пу­ тем. Для этого образцы пород помещают в смесь и наблюдают ее действие на них.

Для получения оптимальной концентрации ингибированной со­ ляной кислоты полученную с баз кислоту разбавляют водой. При этом объем добавляемой воды (Vi) вычисляют по формуле:

где уь Y2> Ѵз — плотности соответственно исходной соляной кислоты, смеси требуемой концентрации и воды.

Для облегчения подбора закачиваемой кислоты в скважину в табл. 53 приведены плотность разбавленной кислоты при темпе­

242

Обычно инженер по сложным работам или сотрудники лабора­ тории по глинистым растворам заранее подбирают состав жид­ кости и анализирует действие различных смесей кислот на про­ ходимые породы. При возникновении прихвата только уточняется действие кислоты или ее смеси с другими жидкостями. Жела­

поддающуюся ингибированию и дающую высокую растворимость пород. На скорость реакции карбонатных пород с соляной и пла­ виковой кислотами влияют давление и температура. С увеличением давления скорость реакции уменьшается, а с увеличением тем­ пературы возрастает. Например, при увеличении температуры на 20—25° С скорость реакции увеличивается в 2—3 раза. В качестве ингибиторов применяют товарный формалин, уникоды различных марок, легкие смоляные масла, алкиловые масла, различные по­ верхностно-активные вещества и др. Ингибиторы уменьшают разъ­ едание металла труб и устройств, используемых для подачи в сква­ жину смеси. Обычно на 1 т 10%-ной соляной кислоты добавляют 6 кг формалина. Смешение кислот, разбавление их водой и до­ бавка ингибиторов проводят на буровой, поэтому все работы должны вестись с соблюдением соответствующих правил по тех­ нике безопасности.

Концентрация кислоты должна быть такой, чтобы колонна освободилась не позже чем через 10—12 ч. Держать бурильную колонну в кислотной ванне более 24 ч нецелесообразно. Если по истечении этого времени положительных результатов не получено, применяют другие методы ликвидации аварии.

В ы ч и с л е н и е о б ъ е м а к и с л о т ы . Интервал применения кислотной ванны выбирают в зависимости от места прихвата. Если установлено, что прихвачено только долото, то кислота в затрубном пространстве должна находиться в зоне долота и выше его не ме­ нее чем на 75 м. Кроме того, бурильная колонна также должна быть заполнена кислотой на высоту 75 м.

При прихвате на забое турбобуров и УБТ кислота должна заполнять зону прихвата и находиться на 75 м выше ее. При этом 75 м внутреннего пространства бурильной колонны также должны

смеси кислоты с другими жидкостями приступают к закачке ки­ слоты в скважину. Для этого выравнивают удельный вес бурового раствора и замеряют его параметры. Далее закачивают определен­

количество воды надо брать в зависимости от соотношения диа­ метра скважины и бурильных труб, исходя из того, что 50 м высоты затрубного пространства между буровым раствором и кислотой должны быть заполнены водой. При наличии 50-м столба воды со­ здаются благоприятные условия для очистки труб и исключается смешивание кислоты с раствором. Если же не учитывать соотно­ шения диаметров бурильных труб и скважины, то возможно сме­ шение бурового раствора с кислотой.

В табл. 54 приведено количество воды, необходимое для запол­ нения затрубного пространства высотой 50 м при различных соот­ ношениях диаметров скважины и бурильных труб.

Как видно из табл. 54 при диаметре скважины 190 мм и диа­ метре бурильных труб 114 мм для заполнения затрубного прост­ ранства более чем на 50 м достаточно 1 м 3 воды, а при диаметре скважины 445 мм и диаметре бурильных труб 168 мм 1 м 3 воды недостаточно для заполнения даже 10 м затрубного пространства. Следовательно, в последнем случае произойдет смешение бурового раствора и кислоты.

Как показывает этот пример, выбирать количество воды для закачки следует не ориентировочно, а расчетным путем. Увеличе­

244

него пространства бурильных труб на высоту 50 м и вслед за этим закачивают буровой раствор. Количество воды, закачиваемое за кислотой, должно исключить смешивание кислоты и раствора. Практикой установлено, что в затрубное пространство нецелесооб­ разно сразу закачивать весь расчетный объем кислоты. Вначале следует закачать 25—30% общего объема кислоты, после того, как бурильная колонна простоит под кислотной ванной 3—6 ч, в коль­ цевое пространство периодически (через 1 ч) добавляют свежую кислоту в объеме, необходимом для его заполнения на высоту 75—50 м.

труб. Освобожденную колонну надо осторожно приподнять выше места прихвата, промыть скважину до выравнивания плотности бурового раствора, непрерывно поднимая и опуская колонну на длину двухтрубки. Обслуживающий персонал удаляют от устья скважины. После промывки приступают к окончательному подъему колонны.

Для удобства выполнения работ, связанных с применением ванны, и для рациональной установки ведущей трубы нами много­ кратно практиковалось (до применения ванны) отвинчивание ве­ дущей трубы и нескольких труб. Это дает возможность установить обратный клапан под ведущей трубой и подобрать удобную для расхаживания длину выступающей части ее над ротором. Отвинчи­ вать ведущую трубу следует при разгруженной бурильной колонне, что способствует отвинчиванию ведущей трубы вместе с буриль­ ными трубами небольшой длины (15—50 м). Это можно практико­ вать при длине кондукторов не менее 100 м.

Кислотные ванны запрещается устанавливать, если бурильная колонна состоит из легкосплавных труб, так как последние при взаимодействии с кислотами быстро разрушаются, а образовавши­ еся в результате реакции продукты способствуют снижению плот­ ности бурового раствора, что может привести даже к фонтаниро­ ванию скважины, если вскрыт продуктивный горизонт.

За последние годы вместо традиционных нефтяных и кислот­ ных ванн отдельные предприятия применяют ванны из смесей раз­ личных агентов. В частности, в работе [72] приведены результаты исследования по использованию для установки ванн отходов неф­ теперерабатывающей промышленности—щелочных отходов нефтя­ ных дистиллятов, состоящих из щелочных солей нафтеновых ки­ слот (15—20%), минеральных масел (3—7%) и воды (70—80%). Как показали исследования, в результате улучшения смачивающей способности щелочных отходов усилия для отрыва уменьшаются в 4—5 раз, а время действия ванны сокращается почти в 6 раз.

В Отрадненском УБР в качестве жидкости для ванн приме­ няли пластовую воду и получили положительные результаты. Бу­ ровые предприятия Украины в последние годы широко используют для ванн окисленный петролатум, который снижает липкость

245

буровых растворов и хорошо проникает между частицами минера­ лов в зоне прихвата и особенно по границе буровой раствор — ме­ талл. Достаточно эффективны ванны из петролатума при прихва­

ницы между диаметром скважины и диаметром бурильных труб. При прихвате турбобура и УБТ на забое количество жидкости

высота подъема жидкости для перекрытия места прихвата в м;

долота на забое жидкость для ванны должна быть в зоне при­

Здесь Hi —длина прихваченного участка колонны.

Объем продавочной жидкости Ѵи вычисляют по формулам: а) при ликвидации прихвата у забоя

1/ п =0,785о? 2 2 (/ . - /г І )+^„ . л

{Ѵя,л — объем жидкости для заполнения нагнетательной линии и подводов к прихваченной колонне; L—длина бурильной колонны);

б) при ликвидации прихвата над забоем

(h3 — высота столба продавочной жидкости в затрубном простран­ стве до места расположения жидкости ванны).

Величину гидростатического давления на продуктивные пласты находим из выражения

где у — удельный вес продавочной жидкости в затрубном прост­ ранстве, находящейся над продуктивным пластом, в кгс/м3 ; /ц — высота столба этой продавочной жидкости в м.

Гидростатическое давление должно на 15% превышать пласто­ вое. При закачке воды перед кислотой и после нее при применении

246