Способ крепления слабосцементированного пласта



Способ крепления слабосцементированного пласта
Способ крепления слабосцементированного пласта

 


Владельцы патента RU 2558080:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") (RU)

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к способам крепления слабосцементированного пласта призабойной зоны скважины. Способ включает вскрытие пласта перфорацией обсадной колонны, уплотнение разуплотненной части призабойной зоны пласта до первоначального состояния путем закачки в пласт сшитого геля под давлением, не превышающим давление гидроразрыва пласта, сохранение ее в таком состоянии путем закачки полимеризованного проппанта. Объем закачки полимеризованного проппанта определяют с учетом уплотнения пород разуплотненной призабойной зоны по формуле Vз=V - VL,

где V - объем разуплотненной зоны, м3; VL - объем уплотненного слоя породы толщиной L, м3. Предотвращается вынос песка из разуплотненной призабойной зоны скважины. 2 ил.

 

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к способам крепления слабосцементированного пласта призабойной зоны скважины с целью предотвращения ее разрушения путем закачки в пласт фильтрующего материала, и может быть использовано для крепления слабосцементированного пласта, предотвращения его разрушения, а также предотвращения выноса песка из призабойной зоны скважины.

Для борьбы с выносом песка путем закачки в пласт фильтрующего материала известны многие способы, предусматривающие сооружение гравийного противопесочного фильтра в призабойной зоне скважины.

Способ создания гравийного фильтра в скважине [RU №1700211] предусматривает спуск в скважину колонны обсадных труб, ее цементирование, перфорирование колонны с цементным кольцом в интервале продуктивного пласта, намывку песчано-гравийного материала через перфорацию за цементное кольцо с помощью жидкости-носителя и последующее его закрепление. С целью повышения качества закрепления фильтра, в качестве песчано-гравийного материала используют смесь полимиктового песчаника и твердого топлива, спекание песчаника осуществляется за счет коксования топлива. Основным недостатком данного способа является то, что коксование топлива вызывает неконтролируемый процесс ухудшения фильтрационных характеристик призабойной зоны. Это приводит к уменьшению продуктивности скважины. Также способ не предусматривает уплотнение разуплотненных пород призабойной зоны. Следовательно, он не устраняет причину выноса песка, а позволяет бороться лишь с последствием разуплотнения и разрушения породы, таким образом эффект от реализации данного способа будет иметь не продолжительный характер.

В способе крепления призабойной зоны пласта с неустойчивыми породами [RU №2464410] авторы предлагают с целью предотвращения выноса песка в призабойной зоне выполнять гидроразрыв пласта с закачкой в образовавшиеся трещины полимерного проппанта. Существенным недостатком данного способа является то, что при проведении гидроразрыва пласта порода в призабойной зоне переуплотняется и разрушается, мелкие частицы разрушенной породы склонны к выносу с продукцией скважины. Для уменьшения выноса породы достаточно уплотнить разуплотненную породу до первоначального состояния и не допускать ее разрыв.

Авторы способа [RU №2374431] предлагают способ сооружения гравийного фильтра, включающий спуск фильтровой компоновки на колонне насосно-компрессорных труб, разобщение трубного и затрубного пространства, приготовление и закачку в пласт гравийно-жидкостной смеси через фильтровую компоновку, удаление излишков гравия обратной промывкой, поднятие фильтровой компоновки труб, спуск эксплуатационного оборудования. После удаления излишков гравия проводят глушение скважины утяжеленной жидкостью для создания гидростатического давления на пласт с целью уплотнения закачанного гравия.

Авторы способа [RU №2317404] предлагают доставлять гравийный состав в призабойную зону через колонну насосно-компрессорных труб, при закачке смеси колонну постепенно поднимают, а уплотнение гравийного состава производят за счет периодической остановки подъема колонны насосно-компрессорных труб при вымывании гравийного фильтра и опускании колонны насосно-компрессорных труб до упора в образующийся гравийный фильтр.

Главными недостатками последних трех способов является следующее: авторы предлагают уплотнять гравийный фильтр после закачки, а не уплотнять породу ПЗП перед закачкой гравия. Ни один из приведенных способов не дает возможности математически оценить параметры разуплотненной призабойной зоны перед закачкой гравийного фильтра.

Наиболее близким по технологической сущности является способ создания гравийного фильтра в скважине [RU №2393339], который предусматривает закачку в пласт рабочего агента, с использованием техники гидроразрыва пласта, с целью «гидроуплотнения» породы для оттеснения пластового песка из призабойной зоны в пласт. Способ включает вскрытие пласта перфорированной обсадной колонной, намыв гравия в интервал перфорации в пространство каверн за обсадной колонной. Для уплотнения структуры песка в призабойной зоне пласта перед закачкой гравия в пласт закачивают сшитый гель. Существенным недостатком данного способа является отсутствие методики расчета параметров закачки, позволяющей математически оценить объемы и давления закачки уплотняющего и фильтрующего материала, исключающие разрушение уплотненного слоя породы.

Задачей изобретения является предотвращение выноса песка из разуплотненной призабойной зоны скважины, представленной слабосцементированной породой.

Техническим результатом изобретения является предупреждение или существенное уменьшение выноса песка из призабойной зоны скважины представленной слабосцементированной породой.

Технический результат достигается тем, что в способе крепления слабосцементированного пласта, включающего вскрытие пласта перфорацией обсадной колонны, уплотнение разуплотненной части призабойной зоны пласта до первоначального состояния путем закачки в пласт сшитого геля, под давлением, не превышающим давление гидроразрыва пласта, сохранение ее в таком состоянии путем закачки полимеризованного проппанта, при этом объем закачки полимеризованного проппанта определяют с учетом уплотнения пород разуплотненной призабойной зоны по формуле

где V - объем разуплотненной зоны, м3;

где R - радиус разуплотненной зоны, м, определяемый по формуле

где t1, t0 - время окончания и начала закачки сшитого геля соответственно, с;

Q - объемный расход закачиваемого сшитого геля, м3/с;

f - соотношение песка и жидкости в разуплотненной зоне, доли единиц;

VL - объем уплотненного слоя породы толщины L, м3;

VL=π·R2·L.

Критическое давление закачки, давление гидравлического разрыва уплотненного слоя породы определяется по фактическим значениям давления закачки проппанта в пласт, по данным ранее выполненных предварительных закачек сшитого геля малого объема, или по формуле Итона

где ν - коэффициент Пуассона, д.е.;

σh - горизонтальное напряжение, МПа;

σv - вертикальное напряжение, МПа;

Pres- величина пластового давления, МПа.

На фиг. 1, 2 представлен способ осуществления крепления слабосцементированного пласта, где 1 - призабойная зона пласта, 2 - скважина, 3 - разуплотненная зона, 4 - сшитый гель, 5 - граница разуплотненной зоны, 6 - расклинивающий агент - полимеризованный проппант.

Способ крепления осуществляется следующим образом.

В разуплотненную зону (3) призабойной зоны пласта (1) через насосно-компрессорные трубы, опущенные в скважину (2), под давлением на пласт, не превышающим допустимое закачивается сшитый гель (4), который оттесняет из разуплотненной зоны пластовую жидкость и песок в пласт с образованием уплотненного слоя на границе разуплотненной зоны (5), затем без прерывания закачки в уплотненную призабойную зону помещают расклинивающий агент - полимеризованный проппант (6), который под действием пластовой температуры консолидируется и образует прочную высокопроницаемую структуру, служащую каркасом, а также противопесочным экраном, удерживающим слабосцементированный пласт призабойной зоны скважины в уплотненном состоянии. Фракция проппанта определяется по критерию Сосьера. Допустимое давление закачки и объем сшитого геля и проппанта подбирают в соответствии с представлением о разуплотненной породе призабойной зоны пласта как о пластичной среде. Таким образом, не достигается переуплотнение и разрушение призабойной зоны скважины.

Способ имеет значительное преимущество над своим прототипом в том, что математически точно оцениваются оптимальные объемы закачки, требуемые для уплотнения разуплотненной зоны. Поэтому уменьшается риск разрушения уплотненного слоя породы в призабойной части пласта. Оптимизация объемов закачки позволяет уменьшить капитальные затраты на проведение операции.

Использование данного способа для борьбы с выносом породы позволяет добиться уменьшения количества взвешенных частиц в потоке добываемой жидкости. Так с использованием данного способа было выполнено пять операций крепления призабойной зоны пласта скважин, вскрывающих слабосцементированный коллектор. Уменьшение количества взвешенных частиц в потоке добываемой жидкости составило в среднем 8 раз. При этом накопленная добыча нефти за межремонтный период осталась на уровне со способом-прототипом.

По одной из скважин удалось добиться уменьшения количества взвешенных частиц в 9,4 раза (с 3930 до 418 г/л).

Такой результат удалось достигнуть благодаря оценке радиуса разуплотненной зоны, уплотнению породы до первоначального состояния путем закачки сшитого геля. Гель закачивали с расходом 2 м3/мин (0,03 м3/с), давление на забое плавно росло. На четвертой минуте (240 секунде) наблюдался перегиб на кривой давления закачки, давление стало падать. В точке перегиба давление на забое было близко к давлению разрыва породы (39 МПа). Достижение давления, близкого к гидроразрыву пласта при плавном росте давления закачки, свидетельствовало об уплотнении породы разуплотненной зоны до первоначального состояния. По достижении давления, близкого к давлению гидроразрыва породы, закачку прекратили. Объемный расход закачиваемого сшитого геля равен объему разуплотненной зоны и составляет

V=2·(4)=8 м3

Радиус разуплотненной зоны

Так как предполагается, что разуплотненная зона имеет форму шара, то фильтрация жидкости из разуплотненной зоны будет проходить через площадь, равную площади поверхности сферы, ограничивающей разуплотненную зону. Для упрощения расчета допускали, что фильтрация проходит через основание цилиндра, площадь которого равна площади сферы разуплотненной зоны, а длина равна L, тогда при давлении закачки в 36 МПа толщина уплотненного слоя породы составляла

где k - проницаемость, мкм2;

ΔР - перепад давления на границе фильтрации (пористая поверхность шара), МПа;

µ - вязкость пластовой жидкости, Па*с.

Объем цилиндра породы (объем уплотненного слоя породы VL) составил

VL=π·R2·L=1,422·3,14·0,388=2,45 м3.

Также делали допущение, что при закачке (уплотнении) порода будет уплотняться на внутренней стороне поверхности сферы разуплотненной зоны, т.е. разуплотненная зона не может расти в объеме при закачке. Таким образом, требуемый объем закачки для уплотнения породы разуплотненной зоны до первоначального состояния составил:

V3=V-VL=8-2,45=5,55 м3

Способ крепления слабосцементированного пласта, включающий вскрытие пласта перфорацией обсадной колонны, уплотнение разуплотненной части призабойной зоны пласта до первоначального состояния путем закачки в пласт сшитого геля, под давлением, не превышающим давление гидроразрыва пласта, сохранение ее в таком состоянии путем закачки полимеризованного проппанта, отличающийся тем, что объем закачки полимеризованного проппанта определяется с учетом уплотнения пород разуплотненной призабойной зоны по формуле
Vз=V-VL,
где V - объем разуплотненной зоны, м3;

R - радиус разуплотненной зоны, м, определяемый по формуле

где t1, t0 - время окончания и начала закачки сшитого геля соответственно, с;
Q - объемный расход закачиваемого сшитого геля, м3/с;
f - соотношение песка и жидкости в разуплотненной зоне, доли единиц;
VL - объем уплотненного слоя породы толщины L, м3;
VL=π·R2·L.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к способам расчета технологических процессов создания гравийных фильтров, и может быть использовано для расчета объемов и давления закачки при обработке подземных формаций, в особенности для операций по предотвращению поступления песка из нефтяного и газового пласта в скважину.

Группа изобретений относится к области добычи нефти и газа и может быть использована в операциях с гравийным фильтром в стволе скважины. Способ содержит размещение в кольцевом пространстве ствола скважины устройства, содержащего оправку и набухающий элемент, выполненный из материала, способного увеличиваться в объеме при стимулирующем воздействии на него в стволе скважины, размещение гравийного фильтра под устройством через кольцевое пространство ствола скважины, в котором размещено устройство, и размещение гравийного фильтра над устройством.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано при борьбе с выносом песка из рыхлых продуктивных пластов. Устройство содержит фильтр, клапан, промывочные окна, разъединитель, надфильтровые трубы, башмак, узел освоения и удаления излишков гравия, выполненный из корпуса с тремя расточенными диаметрами, увеличивающимися снизу вверх.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, в частности к инструментам для гравийной набивки. В скважину спускают внешнюю компоновку, содержащую пакер, внешнюю колонну, по меньшей мере, одно внешнее выпускное отверстие между пакером и фильтром.

Изобретение относится к устройствам заканчивания скважин. .

Изобретение относится к нефтегазодобыче, а именно к способам предотвращения выноса песка из скважин. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к устройствам для размещения в скважине гравийной набивки. .

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к образованию гравийных фильтров в боковом стволе скважины. Способ включает заканчивание узла сопряжения и соединение узла сопряжения с заканчиванием, развертывание внутрискважинного оборудования в заканчивании, заканчивание узла сопряжения с помощью внутрискважинного оборудования для выполнения операции гравийной набивки посредством зацепления оборудования с полированным приемным гнездом, перемещение шара во внутрискважинное оборудование и использование шара для обеспечения направления потока гравийного шлама через корпус переходного порта в направляющее устройство и по обходному каналу до его сброса. Поддерживают гидростатическое давление в боковой скважине с необсаженным стволом посредством внутрискважинного оборудования у стенки боковой скважины во время операции гравийной набивки для сохранения целостности боковой скважины, сбрасывают давление после завершения операции гравийной набивки. Упрощается операция обработки скважины до завершения требуемой гравийной набивки. 3 н. и 15 з.п.ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к созданию гравийных фильтров в нефтяных и газовых скважинах. При размещении внутренней колонны в скважинной компоновке перекачивают скважинную среду через выпускное окно на внутренней колонне, перемещают внутреннюю колонну через внутренний канал в скважиной компоновке, осуществляют по меньшей мере частичное дросселирование текучей среды через выпускное окно в изолируемом пространстве, связанным с первым местоположением на скважинной компоновке, осуществляют обнаружение роста давления перекачиваемой среды в ответ на дросселирование, осуществляют корреляцию первого положения внутренней колонны к первому положению в скважинной компоновке. Внутренняя колонна развертывается в корпусе для выполнения от носка до пятки установки гравийного фильтра. Телескопическое регулирующее устройство обеспечивает внутренней колонне подгонку длины надлежащим образом при спуске на носок компоновки. Уплотнительные поверхности устройства определения местоположения в корпусе отделяют изолируемое пространство и уплотняются на уплотнениях на внутренней колонне, установленной с возможностью перемещения в них. Повышается эффективность технологии создания гравийного фильтра за счет повышения точности установки скважинных инструментов. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

Группа изобретений относится к нефтегазовой отрасли и может быть использована при установке гравийного фильтра и цементировании горизонтальных скважин в одном рейсе. Устройство включает корпус с корпусным каналом, развертывающийся в стволе скважины, окно заполнения гравийного фильтра на носке, окно для возвращающейся скважинной среды на пятке, окно цементирования между по меньшей мере одним окном заполнения гравийного фильтра и окном для возвращающейся среды. Корпус имеет по меньшей мере один фильтр между окном заполнения и окном цементирования. В корпусном канале развертывается внутренняя колонна. Внутренняя колонна, перемещенная в первое селективное положение в корпусном канале, уплотняет выпускное окно вместе с по меньшей мере одним окном заполнения гравийного фильтра и осуществляет передачу гравийной суспензии из канала внутренней колонны в ствол скважины. Фильтр передает возвращающуюся текучую среду из ствола скважины в корпусной канал. Внутренняя колонна, перемещенная во второе селективное положение, уплотняет выпускное окно вместе с окном цементирования и осуществляет передачу суспензии цементирования из канала колонны в ствол скважины. Через окно для возвращающейся текучей среды передается возвращающаяся при цементировании текучая среда. Корпус содержит изолирующий элемент между фильтром и окном цементирования, изолирующий участок со стороны устья от участка со стороны забоя. Повышается эффективность гравийного заполнения и цементирования, снижается аварийность и временные затраты. 3 н. и 34 з.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к гелю для обработки скважин, способу получения геля для обработки скважин, способу получения восстановленного геля и способу обработки скважины. Гель для обработки скважин содержит более 1 мас.% полиакриламида, сшитого неметаллическим сшивающим агентом. Неметаллический сшивающий агент содержит полилактам. Технический результат - получение геля, обладающего хорошим контролированием гелеобразования в скважине. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 табл., 7 ил.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, к конструкциям гравийных фильтров. При заполнении гравийного фильтра размещают суспензию из внутренней колонны в кольцевом пространстве вокруг башмачного патрубка. Устройство включает корпус, образующий первое и второе корпусные окна, соединяющие корпусной канал со стволом скважины, внутреннюю колонну в корпусном канале с выпускным окном. Внутренняя колонна в первом селективном положении уплотняет выпускное окно вместе с первым корпусным окном и передает суспензию в ствол скважины. При перемещении во второе селективное положение внутренняя колонна уплотняет выпускное окно со вторым корпусным окном. Первый фильтр расположен на корпусе между первым корпусным окном и носком и пропускает возвращающуюся из скважины текучую среду суспензии из ствола скважины в корпусной канал. Байпас расположен на корпусе и поддерживает сообщение корпусного канала с одной стороны от первого корпусного окна с корпусным каналом с другой стороны от первого корпусного окна. Байпас пропускает возвращающуюся среду в корпусном канале в обход выпускного окна внутренней колонны. Упрощается технология создания гравийного фильтра, исключается прихват и эрозия сервисного инструмента. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 21 ил.
Наверх