Способ изоляции зон водопритока в скважине

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах. Технический результат - увеличение эффективности изоляционных работ за счет повышения вязкости обратной эмульсии и армирования каждой порции обратной эмульсии тампонажным составом, обладающим высокими фильтруемостью в пласт, структурно-механическими свойствами и адгезией к горным породам. В способе изоляции зон водопритока в скважине, включающем последовательную закачку в изолируемый интервал порций обратной эмульсии на основе водной дисперсной фазы и углеводородной дисперсионной среды и тампонажного состава, армирующего гидроизоляционный экран в пласте, тампонажный состав закачивают последовательным чередованием с каждой порцией обратной эмульсии, в обратную эмульсию при ее приготовлении вводят кремнийорганическую жидкость "Силор" в количестве 5-10% от объема углеводородной дисперсионной среды, а в качестве тампонажного состава, армирующего гидроизоляционный экран в пласте, используют кремнийорганическую жидкость "Силор" с 8%-ный раствором соляной кислоты при следующих соотношениях компонентов в об.%: кремнийорганическая жидкость "Силор" 85-92, 8% раствор соляной кислоты 8-15. 1 табл., 1 ил.

 

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах.

Известен способ селективного ограничения водопритока в эксплуатационных скважинах [Патент №2184836, Е 21 В 33/138. Опубл. 10.07.2002, Бюл. №19]. Данный способ согласно изобретению включает закачку в призабойную зону пласта обратной эмульсии на основе водной дисперсной фазы и углеводородной дисперсионной среды с добавкой эмульгатора и стабилизатора, в качестве которых используется высокодисперсный кремнезем.

Недостатком известного способа является то, что водонефтяные эмульсии не способны долговременно изолировать зоны водопритока по причине выдавливания их из пласта в скважину. Применение эмульсий для ограничения водопритока основано только на использовании их вязкоупругих и тиксотропных свойств. Эмульсии не обладают адгезией к породам, слагающим коллектор, и даже после выдержки на структурирование не образуют водоизоляционный барьер, способный противостоять перепадам давлений, существующих в системе пласт - скважина.

Известен способ изоляции водопритока в нефтедобывающей скважине [Патент №2114990, Е 21 В 43/32, 33/13. Опубл. 10.07.98, Бюл. №19]. Данный способ, согласно изобретению включает закачку в изолируемый интервал водонерастворимого состава, например гидрофобной эмульсии, и последующий спуск и установку в интервале водопритока профильного перекрывателя.

Недостатком известного способа является то, что хотя установка профильного перекрывателя предотвращает выдавливание жидкого изолирующего состава в ствол скважины, значительно увеличивается стоимость проведения изоляционных работ.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ изоляции обводненных пластов, включающий последовательную закачку в изолируемый интервал порций обратной эмульсии на основе водной дисперсной фазы и углеводородной дисперсионной среды и тампонажного состава [Патент №2013521, Е 21 В 33/13. Опубл. 30.05.94, Бюл. №10]. В качестве тампонажного состава используется цементный раствор. В данном случае повышение эффективности водоизоляционных работ в скважине достигается за счет увеличения вязкости каждой последующей закачиваемой порции обратной эмульсии и закрепления последней порции обратной эмульсии порцией цементного раствора.

Недостатком известного способа является то, что закачка несколькими порциями с постепенным увеличением вязкости обратной эмульсии от порции к порции недостаточно повышает прочность и стабильность гидроизоляционного экрана, так как вязкость предложенной обратной эмульсии при закачке в пласт и попадании в водяные пропластки возрастает незначительно. Из-за низкой фильтруемости цементных частиц в пласт закрепление эмульсии цементным раствором, даже с В/Ц=0,9, происходит только вблизи ствола скважины, причем цементный камень из такого цементного раствора обладает низкими прочностными и адгезионными свойствами.

Технической задачей предложения является увеличение эффективности изоляционных работ за счет повышения вязкости обратной эмульсии и армирования каждой порции обратной эмульсии тампонажным составом, обладающим высокими фильтруемостью в пласт, структурно-механическими свойствами и адгезией к горным породам.

Задача решается последовательной закачкой в изолируемый интервал порций обратной эмульсии на основе водной дисперсной фазы и углеводородной дисперсионной среды и армирующего тампонажного состава.

Новым является то, что тампонажный состав закачивают последовательным чередованием с каждой порцией обратной эмульсии, в обратную эмульсию при ее приготовлении вводят кремнийорганическую жидкость «Силор» в количестве 5-10% от объема углеводородной дисперсионной среды, а в качестве тампонажного состава, армирующего гидроизоляционный экран в пласте, используют кремнийорганическую жидкость «Силор» с раствором соляной кислоты при следующих соотношениях компонентов, об.%:

Кремнийорганическая жидкость «Силор»	85-92
8% раствор соляной кислоты	8-15

Сущность предлагаемого способа заключается в создании в пласте гидроизоляционного экрана из обратной эмульсии, армированной небольшими порциями тампонажного состава. Дополнительное введение кремнийорганической жидкости «Силор» повышает вязкость и прочностные свойства обратной эмульсии при контакте ее с водой плотностью от 1000 до 1190 кг/м³. Применение в качестве армирующего тампонажного состава кремнийорганической жидкости «Силор» с раствором соляной кислоты в качестве отвердителя повышает структурно-механические и адгезионные свойства гидроизоляционного экрана. Обратная эмульсия содержит в качестве дисперсионной среды нефть или ее фракции, например дизельное топливо, керосин и др., а в качестве дисперсной фазы - воду плотностью от 1000 до 1190 кг/м³. Соотношение дисперсионная среда - дисперсная фаза изменяется в интервале от 1/0,4 до 1/8. Вязкость эмульсии возрастает с увеличением содержания воды (чертеж).

Кремнийорганическую жидкость «Силор», выпускаемую по ТУ 2229-052-05766761-2003, вводят в обратную эмульсию в качестве эмульгатора и стабилизатора. Получают «Силор» химической деструкцией отходов производства, образующихся в процессе изготовления резинотехнических изделий на основе силиконовых каучуков. Свойствами эмульгирования и стабилизации эмульсии кремнийорганическая жидкость «Силор» обладает за счет наличия в ее составе высокодисперсного гидрофобного кремнезема. Частицы кремнезема закрепляются и образуют защитный слой на границе раздела со стороны углеводородной фазы. Закрепление частиц кремнезема на границе раздела двух фаз и экранировка капелек воды противодействуют коагуляции и коалесценции, обеспечивают устойчивость эмульсии.

В пласте образуется гидроизоляционный экран из обратной эмульсии, армированной небольшими порциями армирующего тампонажного состава, обладающего высокими структурно-механическими свойствами, адгезией к горным породам и в отличие от цементного раствора легкой фильтруемостью.

Объем и количество порций обратной эмульсии и армирующего тампонажного состава выбираются в зависимости от геолого-технических условий. Обратная эмульсия готовится на специальных стационарных установках либо непосредственно на скважине с использованием цементировочного агрегата ЦА-320М и диспергатора. Армирующий тампонажный состав готовится перед проведением изоляционных работ на скважине с использованием цементировочного агрегата ЦА-320М. В изолируемый интервал последовательно закачиваются чередующиеся порции обратной эмульсии и армирующего тампонажного состава, при этом последней закачивается порция армирующего тампонажного состава. После их закачивания в изолируемый интервал скважину оставляют на 36 часов - время, необходимое для тиксотропного структурирования эмульсии и отверждения армирующего тампонажного состава. Полученный гидроизоляционный экран обладает повышенной механической прочностью за счет повышения вязкости обратной эмульсии и армирования ее тампонажным составом с высокими структурно-механическими свойствами и адгезией к горным породам, который воспринимает основную долю нагрузки и может противостоять перепадам давлений, существующих в системе пласт - скважина.

Анализ патентной и научно-технической литературы позволил сделать вывод об отсутствии технических решений, содержащих существенные признаки заявленного способа, выполняющих аналогичную задачу, поэтому можно сделать вывод о соответствии критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Пример осуществления способа.

Приготовление обратной эмульсии. Товарную нефть, кремнийорганическую жидкость «Силор» и воду перемешивают в течение 5 мин в объемном соотношении 76:4:20 соответственно.

Приготовление армирующего тампонажного состава. К кремнийорганической жидкости «Силор» приливают при перемешивании 8%-ный раствор соляной кислоты в объемных соотношениях 90:10 соответственно.

Испытание водоизолирующей способности предлагаемого способа проводят на моделях пласта длиной 30 см и внутренним диаметром 2,7 см, заполненных кварцевым песком фракции 0,2-0,3 мм, которые позволяют моделировать закачку реагентов в пласт и вести непрерывный контроль за их расходом по схеме: «скважина - пласт» и «пласт - скважина». Первоначально через модель пласта, наполненную кварцевым песком, прокачивают воду, проводят замер ее расхода и по формуле Дарси определяют исходную проницаемость модели. Далее через модель последовательно прокачивают порцию обратной эмульсии и порцию армирующего тампонажного состава в соотношении 1:0,1, затем еще раз порцию обратной эмульсии и порцию армирующего тампонажного состава (в том же объеме и соотношении). Количество всей закачанной жидкости (обратной эмульсии и тампонажного состава) равно поровому объему модели пласта. Модель оставляют на 36 часов с целью структурирования эмульсии и отверждения армирующего тампонажного состава. После этого проводят прокачку воды, определяют проницаемость по формуле Дарси и вычисляют коэффициент изоляции, который характеризует степень закупоривания пор, снижение проницаемости модели и является мерой результативности изоляционных работ. Результаты исследования водоизолирующей способности составов по предлагаемому способу и прототипа представлены в таблице 1.

Из представленных результатов видно, что коэффициент изоляции по предложенному способу через 36 часов составил 100% и через 6 месяцев 96-98%, а у прототипа соответственно 75% и 52%.

Таким образом, в данном предложении достигается результат - увеличение результативности изоляционных работ и продолжительности эффекта за счет увеличения вязкости обратной эмульсии при контакте ее с водой плотностью от 1000 до 1190 кг/м³ и армирования гидроизоляционного экрана из обратной эмульсии армирующим тампонажным составом на основе кремнийорганической жидкости «Силор». Использование для приготовления обратной эмульсии и армирующего тампонажного состава одних и тех же компонентов упрощает процесс проведения изоляционных работ.

Таблица 1 Изменение коэффициента изоляции моделей пласта, обработанных заявляемым способом в сравнении с прототипом
№ опы та	№ порций	Содержание компонентов	Объемное соотношение обратная эмульсия: армирующий тампонажный раствор	Коэффициент изоляции через 2 суток, %	Коэффициент изоляции через 6 месяцев, %
		Обратная эмульсия, об.%				Армирующий тампонажный состав, об.%
		Силор				Нефть	Вода	2,5%-ный раствор CaCl2,	Силор	8%-ный раствор HCl	Цементный р-р,
Цемент, вес.%	Вода, вес.%
По заявляемому способу
1	1	4 (5,2)	76	20	-	90	10	-	-	1:0,1
	2	4 (5,2)	76	20	-	90	10	-	-	1:0,1	100	98
2	1	6 (8,1)	74	20	-	92	8	-	-	1:0,1
	2	6 (8,1)	74	20	-	92	8	-	-	1:0,1	100	96
По прототипу*
1	1	-	60	-	40	-	-	-	-	1:0
	2	-	50	-	50	-	-	-	-	1:0
	3	-	40	-	60	-	-	41,5	58,5	1:0,15	75	52
* Воспроизведено по описанию патента прототипа

Способ изоляции зон водопритока в скважине, включающий последовательную закачку в изолируемый интервал порций обратной эмульсии на основе водной дисперсной фазы и углеводородной дисперсионной среды и тампонажного состава, армирующего гидроизоляционный экран в пласте, отличающийся тем, что тампонажный состав закачивают последовательным чередованием с каждой порцией обратной эмульсии, в обратную эмульсию при ее приготовлении вводят кремнийорганическую жидкость "Силор" в количестве 5-10% от объема углеводородной дисперсионной среды, а в качестве тампонажного состава, армирующего гидроизоляционный экран в пласте, используют кремнийорганическую жидкость "Силор" с 8%-ным раствором соляной кислоты при следующих соотношениях компонентов, об.%:

Кремнийорганическая жидкость "Силор"	85-92
8%-ный раствор соляной кислоты	8-15