Способ изоляции водопритоков в нефтяных скважинах

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для изоляции притока пластовых вод в нефтяных скважинах. Цель - повышение эффективности изоляции за счет предотвращения размыва составов в период их структурирования. В скважину последовательно закачивают два изолирующих состава с регулируемым временем схватывания. В качестве изолирующих составов используют составы, автономно отверждающиеся в объеме. Время схватывания первого состава не меньше времени закачки в пласт обоих составов. Время схватывания второго состава не меньше времени схватывания первого состава. Время схватывания составов регулируется массовым соотношением компонентов и подбирается в соответствии с временем закачки и продавки в пласт. Композиция составов с заданным временем схватывания (структурирования) подбирается экспериментально с учетом влияния пластовой температуры. Приготовление составов ведется перед проведением изоляционных работ. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) (5u 4 Е 21 В 43/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (--.

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 .-.--. (21) 4148924/23-03 (22) 01.09.86 (46) 30.04.89. Бюл. № 16 (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промьппленности "Укргипроньинефть" (72) Г.А. Макеев и В.А. Санников (53) 622.245.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 834342, кл. Е 21 В 43/32, 1977.

Авторское свидетельство СССР №- 1312156, кл. Е 21 В 33/138, 1985. (54) CIIOCOS N30JMIg% BOgOIIPHTOKOB

В НЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ (57) Изобретение относится к нефтяной пром-сти и м.б. использовано для изоляции притока пластовых вод в нефтяных скважинах. Цель — повьппение эффективности изоляции за счет предотвращения размыва составов в

Изобретение относится к нефтяной промьппленности и может быть использовано для изоляции притока пласто.вых вод в нефтяных скважинах, например при проведении ремонтно-изоляционных работ и установке гидроэкранов в пласте.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляции водоприпоков за счет предотвращения размыва составов в период их структурирования.

Способ заключается в последовательной закачке в пласт двух автономно период их структурирования. В скважину последовательно закачивают два изолирующих состава с регулируемым временем схватывания. В качестве изолирующих составов используют составы, автономно отверждающиеся в объеме. Время схватывания первого состава не меньше времени закачки в пласт обоих составов. Время схватывания .второго состава не меньше времени схватывания первого состава.

Время схватывания составов регулируется массовым соотношением компонентов и подбирается в соответствии с временем закачки и продувки в пласт.

Композиция составов с заданным временем схватывания (структурирования) подбирается экспериментально учетом влияния пластовой температуры.

Приготовление составов ведется перед проведением изоляционных работ.

2 табл. отверждающихся в объеме изолирующих составов, причем время схватывания первого состава не меньше времени .закачки в пласт обоих составов, а время схватывания второго состава не меньше времени схватывания перво го состава.

Для приготовления обоих изолирующих составов применяются композиции материалов с регулируемым временем схватывания, например гипано-формалиновая смесь (ГФС), лигносульфонатная смесь (ССБ, КССБ) с отвердителем бихроматом натрия или калия, сополи1476112 мер частично гидролизованной полиметакриловой кислоты (ПМАК) — флокулянт Комета с отвердителем — алифатической эпоксидной смолой типа

ТЭГ-1 и другие композиции.

Для приготовления второго состава также могут быть использованы загустевающие во времени мг териалы: растворы полимеров, например, Ktg, глинистые суспензии и др.

Время схватывания и структурирования составов регулируется весовым соотношением компонентов и подбирается в соответствии с временем их закачки и продавки в пласт. Композиция составов с заданным временем схватывания (структурирования) подбирается экспериментально с учетом влияния пластовой температуры. Приготовление составов проводится перед проведением изоляционных работ.

Первый состав подбирается с временем схватывания (структурирования), достаточным для закачки в пласт за- 25 планированного объема двух изоляционных составов. После закачки в пласт второго состава первый состав схватывается и предотвращает разрушение и размыв пластовыми водами первого состава и всего тампонажного экрана.

Второй состав имеет время структурирования (схватывания), равное или большее времени закачки всего запланированного объема тампонирующих материалов, что гарантирует безопасные условия продавки тампонирующих составов в пласт"и предотвращает схватывание их в скважине и при движении в призабойной зоне пласта. Кроме то- 4р го, это позволяет проводить заключительные работы в скважине (промывка, спуск насосного оборудования и др.) сразу же после продавки в пласт второго состава, что сводит к минимуму 45 потери времени на ремонт скважины и простой оборудования. Таким образом, после закачки и структурирования материалов в пласте образуется гидроэкран периферийную часть кото- 5О рого образует первый состав, а центральную — второй. Это обеспечивает надежную изоляцию пласта во всем объеме тампонажного .экрана.

55 минимальный объем (7) изолирующих составов выбирают в зависимости от необходимого радиуса гидроэкрана, способного выдерживать перепад давV=V+V минимальный объем изолирующих составов, м, объем первого изолирующего состава, м ; .минимальный объем второго изолирующего состава, м где V

Я

V, = -Ь1(В.,) и —;-,-1, (2) толщина изолируемого пласта, м; необходимый радиус центральной части гидроэкрана, образуемой вторым изолирующим составом, м; пористость (парового) или коэффициент трещиноватости (трещинного) пласта, ед; радиус скважины, и. где h

R г

Рщ г — Ь

grad Р где Р„„

Р пластовое давление, MIIa; давление на забое работающей скважины, MIIa; ширина оторочки первого тампонирующего состава,м; градиент давления сдвига второго изолирующего состава после схватывания (структурообразования), который определяется по данным лабораторных исследований на моделях пласта, MIIa/м, L

grad P ления (депрессию) в процессе эксплуатации скважины.

Объем первого изолирующего состава выбирают из расчета, чтобы в период до полного структурирования второго состава не происходило разрушение в размыв гидроэкрана, т.е. чтобы его периферийная часть, образованная первым составом, выдерживала избыточное давление (Р = Р, — Р„„ ) после окончания закачки и продавки реагентов.

Принимая радиальный характер фильтрации закачиваемых в пласт жидкостей (изолирующих составов), объем материалов рассчитывают следующим образом:

147

P. -"..

grad Р, (4) — давление на забое скважины после ее обработки (закачки изолирующих составов), MIIa пластовое давление, MIIa;

1де P

ОЛ

grad Р, градиент давления сдвига первого изолирующего состава после структурообразования, который определяют по данным лабораторных исследований на моделях пласта, МПа/м.

V = — Ьп ((2К) — (2К,), (5) где R — - радиус всего гидроэкрана, м, равный: (6) R=R +L

Модели представляли собой цилинры (трубки) длиной 600 мм и диаметром 25 мм с насыпкой карбонатной породой (известняком) с диаметром гранул 1,0-2,5 мм. Общий объем закачки составов соответствовал поровому объему модели — 600 см .

На основании представленных в табл. 1 данных можно Сделать заклюУчитывая, что при достижении по пласту закачиваемого материала, имеющего вязкость, близкую к вязкости пластовых флюидов, на границе вытеснения с пластовой жидкостью перемешивается до 7Х его объема, в этом случае объем первого изолирующего состава, рассчитанный по формуле (5), необходимо увеличить на 7Х от суммарного объема первого и второго составов.

Объем второго изолирующего состава Ч может быть больше, чем рассчи2 танный по формуле (2) минимальный объем и определяется по данным проведения опытных обработок, позволяющих учесть характер трещиноватости пласта для предотвращения огибания гидроэкрана водой.

Результаты оценки эффективности способа изоляции водопритока представлены в табл. 1, Испытания проводили на моделях пласта. !

6112 е чение, что эффективность способа в начальный период (сразу после закачки составов) времени определяет5 ся стабильностью (прочностью) гидроэкрана при больших перепадах давления (0,6-1,2 МПа), обусловленной структурированием и высоким градиентом давления сдвига составов после закачки в пласт.

В период полного структурирования составов эффективность способа определяется тем, что гелеобразование составов происходит во всем пороговом объеме модели и автономно, т.е. независимо от их взаимодействия между собой. Это подтверждается большими значениями градиента давления сдвига материалов и закупоренности

20 моделей °

Пример. Необходимо провести изоляцию водопритока в скважине, вскрывшей трещиноватый пласт толщиной 5 м. Глубина кровли пласта о

2500 м, пластовая температура 40 С, коэффициент трещиноватости пород пласта 0,01, пластовое давление

32 МПа, забойное давление при работе скважины 22 МПа, планируемое забойное давление после закачки изолирующих составов 36 MIIa радиус скважины 0,07 м.

В качестве изолирующих материалов используют композицию на основе сопо35 лимера — флокулянт "Комета" с отвердителем — алфатической эпоксидной смолой ТЭГ-1 и бентонитовый раствор на пресной воде tOX-ной концентрации.

Градиент давления сдвига з трещинах

40 первого и второго составов составляет соответственно 1,5 и 0,25 МПа/м.

Общий объем изолирующих составов, рассчитанный по формулам (1), (2) и (5), составляет 160 м, в том числе первого состава 25 м и второго

135 м . Так как вязкость первого состава (флокулянт "Комета" + смола

ТЭГ-1) составляет 10-15 MIIa с (т.е. в 15 раз больше, чем пластовой воды), не произойдет значительное его . разбавление водой при закачивании, а значит, увеличение объема первого состава нецелесообразно. Объем продавочной жидкости 25 м .

Для закачки составов использует-ся агрегат ЦА-320. При работе агрегата ЦА-320 на IV передаче с диаметром втулки 100 мм и расходом 9 л/с для закачки 185 м рабочих растворов

1476112 (25 м первого состава, 135 м второго состава и 25 м продавочной жидкости) потребуется 5 ч 50 мин. Поэтому согласно способу, предусматривающему схватывание первого состава после закачки и продавки в пласт всего запланированного объема первого и второго составов, время схватывания первого состава должно быть равно 5 ч 50 мин, а время схватывания второго — не меньше времени схватывания первого.

Лабораторными опытами проводят подбор рецептур составов, обеспечивающих осуществление способа.

В табл. 2 приведены результаты лабораторных исследований гелеобразования первого тампонирующего состава (на основе флокулянта "Комета" и смолы

ТЭГ-1) и времени загустевания (набухания) 10Х-ного раствора бентонитоо вой глины на пресной воде при 40 С.

Из табл. 2 следует, что заданным условиям соответствует первый состав

1! I I э с содержанием флокулянта Комета 8л, смолы ТЭГ-1 57. и воды 877. (время гелеобразования 6 ч) и второй состав О -ный бентонитовый раствор на пресой воде (время загустевания 24 ч).

Последовательность осуществления способа следующая.

Соединяют агрегат ЦА-320 и технологические емкости для изолирующих составов с устьем скважины. Готовят на пресной воде 135 мз бентонитового раствора 107-ной концентрации. Затем . готовят изолирующий состав 1. Для приготовления 25 мз изолирующего состава, имеющего плотность 1050 кг/м, необходимо 2100 кг -флокулянта "Комета" перемешивать с 21,8 м пресной воды до получения однородного раствора, затем в раствор вводят 1320 кг смолы ТЭГ-1 и перемешивают в течение

10 мин. Затем закачивают в скважину последовательно 25 м состава 1 и

135 м состава 2 и 25 м продавочной

10 жидкости (нефть, вода). После этого через 10-15 мин можно начинать заключительные работы в скважине (промывка, подъем заливочных труб, спуск насосного оборудования и др.), не

15 опасаясь размыва и разрушения тампонирукицего экрана.

Таким образом, данный способ изоляции водопритоков в нефтяных скважинах позволяет увеличить эффектив20 ность тампонирования пласта.

Формула изобретения

Способ изоляции водопритоков в нефтяных скважинах, включающий последовательную закачку в скважину двух изолирующих составов с регулируемым временем схватывания, отличающийся тем, что, 30 с целью повышения эффективности изоляции за счет предотвращения размыва составов в период их Структурирования, в качестве изолирующих составов используют составы, автономно отверждающиеся в объеме, причем время схватывания первого состава не меньше времени закачки в пласт обоих составов, а время схватывания второго состава не меньше времени схватывания первого состава.

Ц л dj х л

Р

О - ео

ИМ!4

147б112

1 О

cd 1 х

Ф

В о

Х ое

Е

Р3

Ссс л н — с

1 о

v х х х

6) х

1» с5 х

Х о с„ о о

t( о

Е о

Сс1 л с

C) СЧ л

Ю О л с х 4 с с Л щ

Ы сц с5

Щ Р л х э л ее

1. ХО

v g o ооо с cd

v х, о х!

М Щ

П

Ц 1!

4! со)со л х Ffе шоу

Ю

СЧ с \ л

° \

О

СЧ

СЧ л

СЧ 1.

Ю

« 1

Ю

1 х

v e

v x ф о х

1 о

jjj о х

° ° х х f

ccI сц

Х о о

>Я и ф

0 о ео

Ю Х а х о

y., Р, с4

СЧ

Р Ф>Я м х (у х

Э 4 1

1 х ф со

v о

5 о

k(5

В :

I

1 !

1 ! ,О-, I

„! 1

1

1

1 !

I и о о о

Х I

t» и о

21

1

cd е0 х

Е с

А

Е о

Х

Э

Ц о

Х о

° ° co о

v ccj о+

1 f, CO

В !

iО с 1 cV iО л

3/ Зх о

14 - I

О 1 М

3 Fl

1ч

° е I

lcj с6

С4 С Д

1-О О

v x x цР 4с

0 gc О

P,dj OCO х

41 4 10 н . х>х х цФ

О! КО!

14 - 1 Х СЧ

+си+

Ю х !î

С 1сЧ лхх х

Йи д

ОЛ С4С 1-Ы И

3 ОdjЦХ

vxйp, о

° ° ° ° ° Cd ее ( х х Ccj сц с5 "й1 Сс) E Х 1 + CO о uou .о о дом

V Cd u 1хс О Ь о (я со я ф (, е х

cd cO cd V cd Х М

Р Р С0 Рс ц0 ДО

O C O O Cd l

cjj - СО dj cg cjj Х

5 !. 1 cjj f e R 5

4 6 4 I 4 Х

Cd b Х М ,Х О Ц >Х СО )Х Ю

1 ь4 о 1 сч=Х -+сч+14

1476112

Таблица 2

Индукционный период (время с момента приготовления до гелеобразования) состава на основе флокулянта "Комета",смолы ТЭГ-1 и воды с различным содер- . жанием компонентов и время загустевания (набухания) 10%-ного раствора бентонитовой глины на пресной воде

Весовые соотношения компонентов, %

Индукционный период, час-мин

Флокулянт Смола ТЭГ-1

"Комета" ода

Остальное

10%-ный бентонитовый раствор

24-00

Составитель Л. Бестужева

Техред M.äèäûê Корректор В. Гирняк

Редактор А. Лежнина

Заказ 2138/31 Тираж 515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101

5

5

It

ll юа !!

ll

ll !!

1 5-00

13-00

11-00

7-00

9-00

7-00

6-00

3-30