Опыт применения наполнителей для изоляции зон поглощений

Повышение качества изоляции пластов может быть достигнуто вводом в цементный раствор наполнителей, повышающих закупоривающие свойства смеси. К наполнителям относятся: асбест, асфальт, древесная кора, древесная стружка, сено, мягкая стружка, резиновая пульпа, хлопок, коробочки хлопка, ореховая скорлупа, гранулированная пластмасса, стекловолокно, перлит, текстильное волокно, слюда, изрезанная бумага, льняное семя, мох, песок, известняк, хлопья целлюлозы, пробка, виноградные косточки, морские ракушки, измельченные автопокрышки, шлам горных пород, кожа «горох» и т.д.

Наполнители вводят в буровой раствор, при этом размер частиц выбирается в зависимости от размеров каналов поглощений.

Размер каналов, мм	Размер наполнителя, мм
0,25 - 1,0	0,1 - 0,5
1,0 - 5,0	0,5 - 2,0
5,0 - 20,0	2,0 - 7,0
Более 20	Более 10

При этом оптимальное содержания наполнителя должно быть в пределах 5-7%.

На основании лабораторных исследований даются следующие рекомендации по технологии применения наполнителей:

- для успешного предупреждения и ликвидации частичных и полных поглощений бурового раствора необходимо иметь наполнители различного фракционного состава;

- рекомендуемые наполнители могут употребляться в виде добавок к неутяжеленным и утяжеленным буровым растворам или тампонажным смесям, как в отдельности, так и в различных комбинациях при разных условиях бурения;

- наполнители могут быть видены в порошкообразные глины и сухой цемент, а так же в готовые буровые или тампонажные растворы;

- в зонах с крупными трещинами и кавернами применение наполнителей в тампонажных растворах неэффективно; в этих случаях целесообразно снизить интенсивность поглощения путем намыва наполнителей, а затем закачать в поглощающий пласт тампонажный раствор.

Основные требования к наполнителям:

- должны иметь размеры и форму, обеспечивающие надежное закупоривание поглощающих каналов с различными величинами раскрытия и направлением простирания;

- не должны изменять своих свойств в транспортирующей жидкости, образовывать кислые побочные продукты и токсичные вещества в поглощающих каналах;

- не должны разрушаться под действием высоких температур в поглощающих каналах;

- для использования в растворах различной плотности должны обладать плотностью в пределах 0,4-3,2 г/см³;

- должны обладать минимальной абразивностью и хорошей прокачиваемостью, исключающей закупорку каналов циркуляционной системы;

- после намыва должны противостоять давлению, не разрушаясь под влиянием максимальных динамических нагрузок при углублении скважины, и обеспечивать цементирование колонн без поглощений;

- не должны изменять своих свойств под воздействием атмосферных условий;

Классификация наполнителей подразделяют:

- на волокнистые,

- гранулированные

- чешуйчатые.

Волокнистые наполнители применяют для изоляции песчаных и гравийных пластов с зернами диаметром не более 25 мм и трещин в крупнозернистых породах с зернами размером меньше 30 мм или мелкозернистых породах с зернами размером до 0,5 мм.

Улюк – отходы переработки хлопка, включающие в себя разрушенные хлопковые чашечки, отбракованный хлопок, вату. Плотность 0,5-0,6 г/см³, влажность до 5%. Перед вводом в жидкость Улюк разрыхляют до хлопьевидных частиц с условным диаметром 10-40 мм.

Техническая кошма – волокнистый материал. Перед вводом в жидкость разрыхляется до частиц с условным диаметром 10-40 мм.

Асбест -

кордное волокно, сено, кошма, ветошь и др.

Гранулированные наполнители (щебенка, перлит, резиновая пульпа, ореховая скорлупа, песок, целлюлярная пластмасса, древесные опилки, керамзит) наиболее эффективно изолируют пласты гравия с зернами до 25 мм. Перлит используют для закупорки гравийных пластов, состоящих из зерен диаметром 9-12 мм, песок – 15-20 мм, ореховую скорлупу (при крупности зерен до 2,5 мм) применяют для изоляции трещин размером до 3 мм, а более крупную скорлупу, резиновую пульпу и целлюлярную пластмассу – трещин размером до 6 мм.

Разделяют мягкие и жесткие гранулированные наполнители.

Мягкие:

Резиновая крошка – отходы производства заводов резиновых изделий. Условный диаметр частиц крошки 1-5 мм.

Дробленая резина НДР – смесь измельченной резины, кусочков кордной ткани и кордного волокна – применяется трех типов с различными размерами частиц: НДР-10 – 3-10 мм; НДР-15 – 5-15 мм; НДР-25 – 8-25 мм.

Вулканизированные отходы латексных изделий ВОЛ – измельченные частицы латексных отходов - применяются пяти типов с различными размерами частиц:

Тип ВОЛ ВОЛ-10 ВОЛ-15 ВОЛ-25 ВОЛ-50 ВОЛ-100

Частицы, мм 3-10 5-15 8-25 15-50 25-100

Кожа «горох» - отходы производства кожевенных предприятий – получается в результате дробления в молотковых дробилках с последующим просеиванием через механические сита с ячейками 10×10 и 8×8 мм. Не должна включать посторонних примесей. Влажность - не более 30%.

Жесткие наполнители:

Ореховая скорлупа – дробленные куски различной формы скорлупы ореха фундук. Плотность 1,16 г/см³, влажность не более 15%.

Керамзит (керамзитовый гравий) – искусственный пористый материал округлой формы размером 0,5-25 мм, получаемый путем термической обработки некоторых глинистых пород.

Реактопласт – дробленные отходы пластмассовых изделий. Представляет собой измельченные куски различной формы размером 2-10 и 10-20 мм. Плотность 1,4-1,8 г/см³, термостойкость 110-130 ⁰С.

Речной (кварцевый) песок с диаметром зерен до 2 мм.

Чешуйчатые материалы следует использовать для закупорки пластов крупнозернистого гравия и крупных трещин размером до 2,5 мм.

Целлофан - продукт измельчения отходов целлюлозной пленки. Размеры: ширина – 10 мм, длина – не более 70 мм, толщина – до 40·10^{-6 м.}

Слюда флогопит – отходы переработки продукции слюдяных фабрик. Представляет собой пластинки произвольной формы, полученные при механическом дроблении скрапа (отходов)на слюдяных фабриках.

Подсолнечная лузга – отходы производства маслобойных заводов.

Наполнитель и его химическая природа	Область применения
1. ВОЛ — отходы латексных вулканизированных изделий	Наполнение буровых растворов при снижении интенсивности и ликвидации поглощения в процессе бурения в средне-трещиноватых проницаемых породах
2. НЛК — низкозамерзающая латексная композиция	Наполнение буровых растворов при ликвидации интенсивных поглощений в процессе бурения и ликвидации водопритоков из пластов продуктивной толщи, в том числе через места нарушения колонн
3. Целлофановая стружка	Наполнитель буровых растворов и тампонажных смесей при борьбе с поглощениями (особенно эффективен в условиях раскрытия каналов ухода до 3 мм)
4. ВУС — вязкоупругий состав на основе латекса и полиоксиэтилена	Борьба с поглощениями бурового раствора в процессе бурения скважин
5. Кордное волокно — смесь крученых нитей из искусственного волокна и частиц измельченной резины	Добавка к буровому раствору и тампонирующим смесям для предупреждения и ликвидации погло­щений
6. Разномерная резиновая крошка — дробленая вулканизированная резина — отходы машинного производства	Добавка к буровому раствору и тампонирующим смесям для предупреждения и ликвидации погло­щений
8. НДР (дробленая резина) — крупноразмерный наполнитель. Марки по фракционному составу — НДР-10, НДР-15, НДР- 25	Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации высокоинтенсивных поглощений
9. ПУН — пластинчатый упругий наполнитель — пластинчатые вырубки из отходов РТИ. Марки — ПУН и ПУН-30	Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации высокоинтенсивных поглощений в трещиноватых и крупно-трещиноватых породах с трещинами до 200 мм
10. ВДР — водная дисперсия резины с использованием смоляных и жирных кислот в качестве эмульгатора	Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации поглощений в мелкопористых проницаемых пластах и предупреждения прихватов под дей­ствием перепада давления
11. МРК — мелкая резиновая крошка	Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации поглощений в мелкотрещиноватых пластах и пористых породах
12. Хромовая стружка и «кожа-горох» — отходы производства кожемита — кусочки и полоски неразработанной кожи хро­мового производства	Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации поглощений в трещиноватых пластах и пористых породах
13. НТП — наполнитель те­стиль прорезиненный — измельченные отходы прорезиненного текстиля и кирзы	Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации поглощений в трещиноватых пластах и пористых породах
14. НХ наполнитель хлопьевидный — двух компонентная ком­позиция различных по структуре и механическим свойствам	Используется для изоля­ции зон поглощения в крупнотрещиноватых и кавернозных породах с каналами 20 — 40 мм и более
15. Сломель — порошкообраз­ный материал — измельченный лист декоративного бумажно-слоистого пластика	Добавляется в буровой раствор для профилактики поглощений при турбинном и роторном бурении
16. НК — наполнитель композиционный — многокомпонентная смесь, получаемая путем совместной переработки коже­венных, текстильных, РТИ и некоторых других инертных материалов	Добавляется в буровой раствор в качестве основной закупоривающей мас­сы для изоляции зон поглощения интенсивностью от 30 до 90 м3/ч
17. НП — наполнитель пластиковый — смесь частиц двух типов размером 3 мм (жестких пластинок пластика и де­формируемой просмоленной бумаги)	Добавляется в буровой раствор для профилактики поглощений в пористых и трещиноватых породах
18. Диспор — дисперсионный порошковый регенерат — продукт переработки отработанных резиновых шин	Вводится в буровой раствор в качестве кольматирующей добавки
19. НАН — акрилнитрильный наполнитель — коротковолнистые волокна из смеси полиакрилнигрильных и полиэфирно­го материалов	Вводится в буровой раствор в качестве кольматирующей добавки
20. Гермопор — порошок с частицами волокнистой структуры — антифильтрационная добавка и экологически чистый материал	Обеспечивает на 80 % замену известных поли­мерных материалов. Тонкодисперсная фракция — для кольматации проницаемых пород Среднедисперсная фрак­ция — закупоривающий материал
21. ГПТС — гидрофобный по­лимерный тампонажный со­став, состоящий из полимера и дизтоплива. Марки ГПТС-20. -40, -75, -110 для различных температурных условий	Используется для выполнения ремонтно-изоляционных работ в различных температурных усло­виях от 20 до 110 °С
22. ВНП — порошковый водонабухающий полимер	Добавляется в тампонажный состав при проведении ремонтно-изоляционных работ в скважинах при первичном осв