Способ изоляции водогазопритоков

 

Изобретение относится к способам ликвидации водогазопроявлений и повышению нефтеотдачи пластов при бурении и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин. В способе изоляции водогазопритоков, включающем порционную закачку в пласт гелеобразующих составов (ГОС) с различными реологическими характеристиками, на начальном этапе используют ГОС с неньютоновскими реологическими характеристиками, причем в каждой последующей порции ГОС снижают его фильтрационное сопротивление за счет уменьшения псевдопластических свойств, а на заключительном этапе используют ГОС с ньютоновскими реологическими характеристиками. Возможно использование ГОС, дополнительно содержащих кольматирующие частицы. Возможно снижение фильтрационного сопротивления за счет уменьшения псевдопластических свойств используемых ГОС путем уменьшения концентрации и/или размеров кольматирующих частиц, входящих в состав ГОС. Возможно предварительная закачка в пласт кольматирующих составов. Возможно снижение фильтрационного сопротивления за счет уменьшения псевдопластических свойств используемых ГОС путем уменьшения молекулярной массы и/или степени гидролиза полимера. Возможно снижение фильтрационного сопротивления за счет уменьшения псевдопластических свойств каждого последующего кольматирующего состава путем уменьшения концентрации и/или размеров кольматирующих частиц. Технический результат - повышение качества водогазоизоляционных работ в условиях неоднородной проницаемости изолируемого пласта при одновременной экономии изолирующих составов. 1 с. и 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам ликвидации водогазопроявлений и повышению нефтеотдачи при бурении и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин.

Известен способ обработки нагнетательных скважин путем управляемого формирования водоотклоняющих экранов из гелей и/или кольматирующих составов на достаточном удалении от ствола скважины за счет последовательной закачки в пласт раствора соли, водорастворимого полимера, водной дисперсии минеральных кольматирующих частиц и вытесняющего агента /1/.

Однако этот способ формирует водоизолирующий экран в глубине пласта, оставляя собственно призабойную зону скважины неизолированной, что приводит к низкой эффективности изоляционных работ в добывающих скважинах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ изоляции водогазопритоков в скважинах путем последовательных закачек порций изолирующих гелеобразующих составов (ГОС), отличающихся реологическими характеристиками, в частности вязкостью /2/.

Однако данный способ также не обеспечивает надежную изоляцию пласта в условиях проницаемостной неоднородности и требует большеобъемных закачек изолирующих составов.

Целью изобретения является повышение качества водогазоизоляционных работ в условиях проницаемостной неоднородности изолируемого пласта (пропластка) при одновременной экономии изолирующих составов.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе изоляции водогазопритоков, включающем порционную закачку в пласт гелеобразующих составов (ГОС) с различными реологическими характеристиками, на начальном этапе используют ГОС с неньютоновскими реологическими характеристиками, причем в каждой последующей порции ГОС снижают фильтрационные сопротивления за счет уменьшения псевдопластических свойств, а на заключительном этапе используют ГОС с ньютоновскими реологическими характеристиками. Возможно использование ГОС, дополнительно содержащих кольматирующие частицы. Возможно снижение фильтрационного сопротивления за счет уменьшения псевдопластических свойств используемых ГОС путем уменьшения концентрации и/или размеров кольматирующих частиц, входящих в состав ГОС. Возможна предварительная закачка в пласт кольматирующих составов. Возможно снижение фильтрационного сопротивления за счет уменьшения псевдопластических свойств используемых ГОС путем уменьшения молекулярной массы и/или степени гидролиза полимера. Возможно снижение фильтрационного сопротивления за счет уменьшения псевдопластических свойств каждого последующего кольматирующего состава путем уменьшения концентрации и/или размеров кольматирующих частиц.

Это позволит установить надежный радиальный изолирующий экран в призабойной зоне скважин в условиях проницаемостной неоднородности изолируемого пласта (пропластка) при одновременной экономии тампонажного материала.

Эффективность заявленного способа и способа по прототипу оценена на двухслойных разнопроницаемых моделях пласта, подключенных к одной напорной линии.

Пример 1.

В две параллельно обвязанные линейные модели пласта с проницаемостью по воде К₁=5,608 мкм² и К₂=0,246 мкм² закачали последовательно:

- 2,4 мл кольматирующего состава (КС), представляющего собой 0,5%-ную суспензию бентонитового глинопорошка в воде и имеющего условную вязкость по вискозиметру СПВ-5 (ТУ 08-84-67) - 16 с;

- 2,4 мл кольматирующего состава, представляющего собой 0,2%-ную суспензию того же глинопорошка в воде и имеющего условную вязкость 5 с;

- 6,8 мл гелеобразующего состава, содержащего 0,3% полиакриламида (ПАА) с молекулярной массой (ММ) 15×10⁶ у.е. и степенью гидролиза (СГ) 15%, 0,6% фенолоспирта и воду - остальное. Данный ГОС является неньютоновской жидкостью и имеет в нормальных условиях динамическую вязкость 62,3 мПа×с при напряжении сдвига 0,15 Па;

- 6,9 мл гелеобразующего состава, содержащего 0,3% ПАА с ММ 10×10⁶ и СГ 6,2%, 0,6% фенолоспирта и воду - остальное. Данный ГОС тоже является неньютоновской жидкостью и имеет динамическую вязкость 33,6 мПа×с при напряжении сдвига 0,15 Па;

- 7,1 мл гелеобразующего состава, содержащего 0,3% ПАА с ММ 5х10⁶ и СГ 3,4%, 0,6% фенолоспирта и воду - остальное. Данный ГОС также является неньютоновской жидкостью и имеет динамическую вязкость 13,9 мПа×с при напряжении сдвига 0,15 Па;

- 6,6 мл гелеобразующего состава, содержащего 6% жидкого стекла товарной формы, 4% соляной кислоты и 90% воды. Этот ГОС является ньютоновской жидкостью с динамической вязкостью 1,1 мПа×с, не зависящей от напряжения сдвига.

Во время закачки реагентов наблюдалось следующее распределение потока фильтрации. При закачке КС первого состава 97,9% его общего объема отфильтровалось в более проницаемую модель пласта и только 2,1% - в менее проницаемую. При закачке второй порции КС, имеющей сниженную концентрацию кольматирующих частиц, в высокопроницаемую модель поступило 95,8% реагента, а в менее проницаемую - 4,2%. При последующей фильтрации неньютоновской жидкости ГОС первого состава, имеющей высокое фильтрационное сопротивление, в высокопроницаемую модель поступило 82,4% реагента, а в менее проницаемую - 17,6%. Снижение фильтрационных сопротивлений за счет уменьшения псевдопластических свойств второй и третьей порций ГОС, также являющихся неньютоновскими жидкостями, но содержащих ПАА с меньшими ММ и СГ, привело к более благоприятному распределению потока фильтрации, а именно: 68,1% второй порции и 49,3% третьей порции поступило в более проницаемую модель, а 31,9% и 50,7%, соответственно, - в менее проницаемую. При закачке заключительной порции ГОС, являющейся ньютоновской жидкостью, только 19,7% ее общего объема отфильтровалось в более проницаемую модель, а 80,3% - в менее проницаемую. Таким образом, использование предлагаемого способа привело к повышению охвата разнопроницаемых зон изоляцией.

После закачки реагентов модели пласта выдержали на реакции в течение времени, необходимого для гелирования составов, и определили проницаемость по воде. Первая модель снизила проницаемость до k¹₁=0,0022 мкм², то есть в 2,5 тыс. раз, а вторая до К¹₂=0,0004 мкм² или более чем в 600 раз.

Пример 2 (прототип). В две параллельно обвязанные линейные модели пласта, имеющие проницаемость по воде k₁=0,3086 мкм и K₂=0,0381 мкм, закачали последовательно:

- 15,2 мл гелеобразующего состава, содержащего 0,5% полиакриламида с ММ 10×10⁶ и СГ 6,2%, 0,6% фенолоспирта и воду - остальное. Данный ГОС имеет условную вязкость 72 с;

- 20,6 мл гелеобразующего состава, содержащего 0,3% того же полиакриламида, 0,6% того же фенолоспирта и воду - остальное. Данный ГОС имеет условную вязкость 23 с;

- 4,5 мл отверждаемого закупоривающего состава АКОР БН-102. Реагент имеет условную вязкость 19 с.

Во время закачки реагентов наблюдалось следующее распределение потока фильтрации. При закачке ГОС первого состава 79,6% объема отфильтровалось в более проницаемую модель и 20,4% - в менее проницаемую. При закачке ГОС второго состава, имеющего в 3,1 раза меньшую вязкость, реагент распределился аналогично: 73,3% его объема также отфильтровалось в более проницаемую модель, остальное - в менее проницаемую. При закачке отверждаемого состава 60% его объема поступило в более проницаемую модель, 40% - в менее проницаемую.

После закачки реагентов модели пласта выдержали на реакции в течение времени, требуемого для гелирования составов, и определили проницаемость по воде. Первая модель снизила проницаемость до К¹₁=0,0016 мкм² или в 192,9 раза, а вторая - до К¹₂=0,0119 мкм² или только в 3,2 раза.

Как видно из приведенных примеров, последовательное уменьшение в процессе закачки неньютоновских ГОС фильтрационных сопротивлений за счет снижения псевдопластических свойств составов путем уменьшения молекулярной массы и степени гидролиза полимеров, а также использование на заключительном этапе ГОС с ньютоновскими реологическими характеристиками, приводит к перераспределению потока фильтрации изолирующего состава таким образом, что большая часть реагента поступает в начальный период в наиболее проницаемую зону, а на последнем этапе - направляется в менее проницаемую зону. В результате наиболее проницаемые зоны снижают проницаемость до 2,5 тыс. раз, а менее проницаемые - более чем в 600 раз. В примере по прототипу использование порций ГОС различной вязкости даже с использованием последующей закачки отверждающегося закупоривающего состава, приводит к снижению проницаемости наиболее проницаемой зоны в 192,9 раза, а менее проницаемой - только в 3,2 раза. Таким образом, предложенный способ позволяет в условиях высокой проницаемостной неоднородности повысить охват и увеличить надежность изоляции пластов. Следует также отметить, что более высокая степень изоляции достигается при использовании меньших объемов гелеобразующих составов. Практически способ осуществляют следующим образом. Во вскрытый бурением или перфорированный интервал требующего изоляции пласта через насосно-компрессорные трубы закачивают первую порцию ГОС на основе полиакриламида с наибольшей молекулярной массой и степенью гидролиза, например ММ>10×10⁶ и СГ≥15% и, в случае низких давлений закачки, с добавками кольматирующего агента, например древесных опилок или бентонитового глинопорошка. После завершения закачки первой порции или подъема давления закачки на расчетную величину закачивают вторую порцию ГОС на основе ПАА со средней молекулярной массой и/или с меньшей степенью гидролиза, например ММ≤10×10⁶ и/или СГ≤10%. После завершения закачки второй порции или подъема давления закачки на расчетную величину закачивают третью порцию ГОС с минимальной молекулярной массой полимера и степенью гидролиза, например, ММ≤5×10⁶ и СГ≤5% и/или переходят к закачке ГОС с ньютоновскими свойствами, например, на основе водных растворов жидкого стекла.

Использование предлагаемого способа позволит осуществить последовательную изоляцию высокопроницаемых, среднепроницаемых и низкопроницаемых зон неоднородного пласта при резком сокращении общего объема изолирующего материала.

Источники информации

1. Патент РФ 2039225, кл. Е 21 В 43/22, 1995 г.

2. Авт. св. РФ № 1717792, кл. Е 21 В 33/14, 33/138, 1988 г. - ПРОТОТИП.

Формула изобретения

1. Способ изоляции водогазопритоков, включающий порционную закачку в пласт гелеобразующих составов (ГОС) с различными реологическими характеристиками, отличающийся тем, что на начальном этапе используют ГОСы с неньютоновскими реологическими характеристиками, причем в каждой последующей порции ГОС снижают ее фильтрационное сопротивление за счет уменьшения псевдопластических свойств, а на заключительном этапе используют ГОС с ньютоновскими реологическими характеристиками.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют ГОСы, дополнительно содержащие кольматирующие частицы.

3. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что снижают фильтрационное сопротивление за счет уменьшения псевдопластических свойств используемых ГОСов путем уменьшения концентрации и/или размеров кольматирующих частиц, входящих в состав ГОСов.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что предварительно осуществляют закачку в пласт кольматирующих составов.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что снижают фильтрационное сопротивление за счет уменьшения псевдопластических свойств используемых ГОСов путем уменьшения молекулярной массы и/или степени гидролиза полимера.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что снижают фильтрационное сопротивление за счет уменьшения псевдопластических свойств каждого последующего кольматирующего состава путем уменьшения концентрации и/или размеров кольматирующих частиц.