Способ изоляции водопритока в скважине

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, в частности к способам изоляции пластов. Способ изоляции водопритока в скважине включает приготовление и закачку в пласт суспензии порошков полимера и глинистого компонента в углеводородной жидкости-носителе. При этом суспензия дополнительно содержит 1-5% мас. химически модифицированного дисперсного кремнезема в расчете на жидкость-носитель, в качестве которого используют продукт МДК «Кварц». Техническим результатом является повышение эффективности изоляции водопритока. 2 табл.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, в частности к способам изоляции пластов.

Изобретение может быть использовано при проведении водоизоляционных, ремонтно-изоляционных работ на добывающих и нагнетательных скважинах при выравнивании профиля приемистости (отдачи) и изоляции промытых зон нефтяных и газовых скважин.

Известен способ изоляции пропластков с целью ликвидации заколонных перетоков, притока в скважину пластовой воды, заключающийся в закачке порошка бентонита в дизельном топливе. Контактируя с водой, бентонит набухает и превращается в липкую массу. Недостатком этого способа является низкая эффективность изоляции из-за размывания водой липкой массы бентонита [Булатов А.И., Сухенко Н.И. Изоляционные работы при проводке скважин в условиях поглощения бурового раствора // РНТС. Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ. - 1983. - №11. - 72 с.].

Известен способ [Патент РФ 2175056 С17 Е21В 43/22] изоляции водонасыщенных пропластков, заключающийся в закачке в скважину суспензии водорастворимого полимера в углеводородной жидкости. При замене в пласте углеводородной жидкости на воду происходит взаимодействие последней с полимерными частицами, что приводит к их набуханию. Недостатком этого способа является низкая эффективность и недолговечность изоляции из-за того, что водорастворимый полимер при контакте с водой сначала набухает, а затем растворяется полностью и вымывается из пласта.

Известен также способ изоляции водопритока в скважину путем закачки полимер-дисперсной системы (ПДС), в качестве которой используют частично гидролизованный полиакриламид (ПАА) и глинистый компонент в жидкости-носителе (вода) [см. «Инструкция по применению полимердисперсной системы (ПДС) для повышения нефтеотдачи обводненных пластов» РД 39-5765678-251-88Р МНП ПО «Башнефть», 1988]. Сущность способа заключается в том, что в промытые зоны пластов чередующимися порциями закачивают низкоконцентрированный раствор ПАА и глинистой суспензии. В результате флоккулирующего действия полимера и адсорбции его на стенках пор происходит осаждение глинистой суспензии с образованием устойчивой к размыву массы, снижающей проницаемость пласта. Недостатком данного способа является нестабильность изолирующей массы в крупных порах и трещинах (в породе и цементном камне), что приводит к низкой изолирующей эффективности.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ [Патент СССР 1797644 A3, 1993] изоляции водопритока в скважину, заключающийся в закачке приготовленной суспензии порошков полимера и глинистого компонента в нефти, в продавке нефтью и последующей закачке жидкости глушения.

Недостатком данного способа является нестабильность приготавливаемой и закачиваемой полимер-глинистой суспензии в нефти за счет низкой седиментационной устойчивости. В процессе приготовления и закачки приготовленной суспензии происходит осаждение с различной скоростью частиц глинистого компонента и частиц полимера за счет различных плотностей и различных размеров частиц, что приводит к неконтролируемому разделению суспензии и, как следствие, снижает качество изолирующего экрана.

Кроме того, в нефтепромысловой практике нередко встречаются случаи, когда процесс закачки прерывается (например, из-за поломки насосного агрегата), а закачиваемая композиция находится в колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). В этих случаях низкая седиментационная устойчивость закачиваемой композиции может привести к серьезным осложнениям и даже к аварийным ситуациям.

При проведении работ на газовых и газоконденсатных месторождениях, где использование товарной нефти в качестве жидкости-носителя не практикуется из-за ее отсутствия на газодобывающих предприятиях, для приготовления суспензий приходится применять углеводородные жидкости с меньшей плотностью и вязкостью, например конденсат, дизельное топливо, керосин и т.д. В этих условиях требования к седиментационной устойчивости применяемых полимер-глинистых суспензий многократно возрастают.

Задачей изобретения является разработка более эффективного способа изоляции водопритока в скважину за счет повышения седиментационной устойчивости полимер-глинистой суспензии в углеводородной жидкости-носителе, а также расширения ассортимента применяемых углеводородных жидкостей.

Решение поставленной задачи достигается тем, что способ изоляции водопритока в скважину осуществляют путем приготовления и закачивания в пласт суспензии порошков полимера и глины в углеводородной жидкости-носителе, в которую дополнительно введен химически модифицированный дисперсный кремнезем.

Отличительными признаками предложенного способа является введение в композицию для изоляции водопритока химически модифицированного дисперсного кремнезема, например МДК «Кварц». Концентрация модифицированного дисперсного кремнезема в углеводородной жидкости составляет 1-5%мас. В качестве углеводородной жидкости-носителя могут использоваться нефть, газоконденсат, дизельное топливо, керосин и др. смеси углеводородов.

Для приготовления изолирующей композиции в углеводородную жидкость вводится МДК «Кварц» с концентрацией от 1 до 5% маc. в зависимости от плотности и вязкости углеводородной жидкости. В полученную жидкость-носитель подается необходимое количество бентонитового глинопорошка. После равномерного распределения глинопорошка вводится определенное количество порошкообразного полимера. Затем полученная система перемешивается до однородного состояния в течение 20-30 минут в емкости. Можно осуществлять приготовление состава и путем предварительного смешивания модифицированного дисперсного кремнезема, бентонитового глинопорошка и порошкообразного полимера с последующим затворением смеси в углеводородной жидкости.

Способы изоляции водопритока в скважину с использованием в составе закачиваемых в скважину композиций химически модифицированного дисперсного кремнезема известны [Патент РФ 2184836, 2002; Патент РФ 2377390, 2009]. В способе [Патент РФ 2184836, 2002] изоляцию водопритока в скважину осуществляют закачкой в пласт инвертной эмульсии на основе углеводородной дисперсионной среды (нефть или продукты ее переработки) и химически модифицированного высокодисперсного кремнезема. В другом известном способе [Патент РФ 2377390, 2009] изоляцию водопритока в скважину осуществляют путем приготовления и закачки в пласт инвертной эмульсии на основе углеводородной дисперсионной среды и дисперсной фазы, в качестве которой используют химически модифицированный дисперсный кремнезем и раствор карбамида в алюмосодержащих отходах промышленных производств. Химически модифицированный высокодисперсный кремнезем в приведенных способах играет роль эмульгатора и стабилизатора.

Однако именно приготовление и закачка в пласт суспензии полимера и глины в углеводородной жидкости-носителе, содержащей химически модифицированный дисперсный кремнезем, обеспечивает наибольшую эффективность способу изоляции водопритока в скважину.

Использование химически модифицированного дисперсного кремнезема позволяет увеличить вязкостные характеристики жидкости-носителя, в результате чего происходит увеличение седиментационной устойчивости полимер-глинистой суспензии в любой углеводородной жидкости.

Предлагаемый способ поясняется следующими примерами.

При разработке нефтяной или газовой залежи, представленной проницаемыми нефте- или газонасыщенными пропластками, а также промытыми высокопронициемыми зонами нефтяного или газового пласта, выполняют геофизические и гидрогеологические исследования, уточняют распространение продуктивных толщин пласта по площади залежи, определяют приемистость скважин, допустимое давление на эксплуатационную колонну. Определяют объем закачиваемой водоизолирующей композиции в зависимости от объема порового пространства. Закачку водоизолирующей композиции осуществляют в объеме, равном объему трещин и промытых высокопроницаемых зон.

Выбирается скважина, имеющая приемистость не менее 3 м³/час при максимально допустимом давлении на колонну. В зависимости от целей выполняемых работ разрабатывается технология применения полимер-глинистых суспензий. Для изоляции водопритока используется углеводородная жидкость (нефть, керосин, дизельное топливо, газоконденсат и т.д.). В углеводородную жидкость с использованием эжекционного насоса и (или) другим методом вводится МДК «Кварц» с концентрацией от 1 до 5% маc. в зависимости от плотности и вязкости углеводородной жидкости. Полученная жидкость-носитель тщательно перемешивается в течение 20-30 минут. Затем в жидкость-носитель подается необходимое количество бентонитового глинопорошка. После равномерного распределения глинопорошка вводится определенное количество порошкообразного полимера. Затем полученная система перемешивается до однородного состояния в течение 20-30 минут в емкости.

Изоляционные работы производятся в следующей последовательности. Определяется приемистость пласта при спущенном подземном оборудовании, для чего закачивается не менее 10 м³ технологической жидкости. Затем закачивается в скважину 1-5 м³ углеводородной жидкости, после этого - приготовленная полимер-глинистая суспензия в необходимом объеме. Суспензия продавливается в пласт сначела 2-5 м³ углеводородной жидкости, а затем пресной водой. После этого скважина закрывается на 16-20 часов для формирования надежного водоизолирующего экрана.

Изменение вязкостных характеристик жидкости-носителя при добавлении в нее модифицированного дисперсного кремнезема изучали по изменению времени истечения определенного объема жидкости (20, 50 и 100 мл) через воронки диаметром 3 и 8 мм. В качестве жидкости-носителя использовали дизельное топливо (ДТ) и товарную нефть Ромашкинского месторождения.

Продукт МДК «Кварц» представляет собой химически модифицированный кремнезем - высокодисперсный порошок белого цвета, исходным сырьем которого является аморфный кремнезем различной дисперсности с удельным весом от 40 до 160 г/дм³ и удельной поверхностью от 140 до 380 м²/г. Модифицированный дисперсный кремнезем (МДК «Кварц») изготавливается по ТУ 2458-001-50618596-2009 ООО «Кварц» г.Азнакаево. Республика Татарстан.

Результаты экспериментов приведены в таблице 1.

Проведенная серия экспериментов показывает, что добавление МДК «Кварц» к углеводородным жидкостям приводит к существенному увеличению времени истечения жидкости, т.е. к существенному увеличению вязкостных характеристик жидкости-носителя, что позволяет увеличить седиментационную устойчивость полимер-глинистой суспензии. Необходимо обратить внимание, что увеличение вязкостных характеристик нефти при добавлении в нее МДК «Кварц» более существенно, чем для ДТ.

Изменение седиментационной устойчивости за счет добавления в жидкость-носитель МДК «Кварц» изучали следующим образом.

В качестве жидкости-носителя использовали дизельное топливо и суспензию дизельного топлива с добавлением определенного количества МДК «Кварц». В приготовленную жидкость-носитель вводили расчетное количество глинопорошка (по прототипу 140 кг на 1 м³ жидкости-носителя). Равномерное распределение глинопорошка обеспечивали перемешиванием в течение двух минут с помощью перемешивающего устройства со скоростью 900 об/мин. Затем в полученную суспензию вводили расчетное количество полимера (по прототипу 50 кг на 1 м³ жидкости-носителя). Полученную суспензию вновь перемешивали и переливали в мерный цилиндр и наблюдали за процессом седиментации исследуемых суспензий. Результаты эксперимента представлены в таблице 2.

Проведенные эксперименты наглядно показывают, что введение в жидкость-носитель МДК «Кварц» приводит к существенному уменьшению скорости осаждения частиц глины и полимера. Так, на «чистом» дизельном топливе (прототип) процесс седиментации практически полностью заканчивается через 30 мин. Дополнительное введение в дизельное топливо даже 1% МДК «Кварц» приводит к увеличению времени окончания седиментации в 3 раза (90 мин). Добавка 2% МДК «Кварц» приводит к дальнейшему увеличению времени окончания седиментации в 8 раз (240 мин).

Следует обратить внимание на конечную высоту осадка после завершения процесса седиментации. В случае использования в качестве жидкости-носителя «чистого» дизельного топлива конечная высота осадка составляет 30% от первоначальной высоты. Добавление в дизельное топливо 1% МДК «Кварц» приводит к увеличению конечной высоты осадка в 1,5 раза до 45%. Дальнейшее повышение концентрации МДК «Кварц» в жидкости-носителе приводит к дальнейшему росту конечной высоты осадка. При концентрации МДК «Кварц» - 4% конечная высота осадка составляет более 80% от первоначальной. Естественно, чем больше конечная высота осадка полимер-глинистой суспензии, тем она менее плотная и этот осадок легче промыть и извлечь на поверхность при остановке процесса закачки суспензии в пласт.

Проведенные серии экспериментов на дизельном топливе показывают, что введение МДК «Кварц» существенно увеличивает седиментационную устойчивость полимер-глинистых суспензий. Естественно, что при применении в качестве жидкости-носителя товарной нефти добавление в нее МДК «Кварц» приведет к более существенному повышению седиментационной устойчивости, о чем указывают результаты проведенных экспериментов по изменению вязкостных характеристик нефти (табл.1).

Таким образом, проведенные эксперименты показывают, что добавление в жидкость-носитель МДК «Кварц» приводит к существенному увеличению ее вязкостных характеристик, что в свою очередь существенно увеличивает седиментационную устойчивость закачиваемых полимер-глинистых суспензий.

Способ изоляции водопритока в скважине, включающий приготовление и закачку в пласт суспензии порошков полимера и глинистого компонента в углеводородной жидкости-носителе, отличающийся тем, что суспензия дополнительно содержит 1-5 мас.% химически модифицированного дисперсного кремнезема в расчете на жидкость-носитель, в качестве которого используют продукт МДК «Кварц».