Способ кислотной обработки пласта (его варианты)

 

(72) Автор изобретения

В.В. Пустов I ч!

Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофизических исследований геолого-разведочййх-скважин

4 (7I) Заявитель (54) СПОСОБ КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ ПЛАСТА (его варианты) Изобретение относится к нефтедобывающей промьпаленности, в частности к методам повышения производительности нефтегазоносных скважин путем кислотной обработки призабойной зоны . пласта.

Известен способ кислотной.обработки пласта, заключающийся в заполнении ствола скважины кислотой в интервале обработки. Раствор кислоты оставляют на забое без продавливания в пласт (1).

Способ недостаточно эффективен иээа ограниченной зоны обработки пласта.

Известен способ кислотной обработки пласта, включающий закачку в него 15 стабилизированной кислотной эмульсии со временем стабилизации, достаточным для продавки ее продавочной жидкостью в пласт с последующим вызовом притока пластового флюида в скважину (2).

Способ недостаточно эффективен из-за закупорки фильтрационных каналов выпадающими в осадок продуктами нейтрализации кислоты.

Целью настоящего изобретения явля1 ется повышение эффективности кислот-. ной обработки, Указанная цель достигается тем, что сразу после продавки кислотной эмульсии снимают противодавление на пласт, а вызов притока осуществляют с момента начала дестабилизации кислотной эмульсии, а также тем, что в качестве продавочной жидкости используют нестабилиэированный кислотный раствор, а вызов притока осуществляют после нейтрализации кислотного раствора, причем период стабильности выбирают равным времени продавки кислотной эмульсии в пласт на заданную глубину без взаимодействия с породой и нейтрализации нестабилиэированного кислотного раствора в приствольной зоне пласта.

Сущность изобретения заключается в следующем.

870681

15

В этом случае искомое время будет зависеть от глубины спуска НКТ, объема одного погонного метра колонны

Предположим, что для выполнения ,данной операции с помощью имеющегося

При оставлении скважины под давлением после закачки кислотной эмуль» сии в пласт имеет место репрессия, передаваемая на пласт. Именно эта репрессия и приводит к образованию зон вторичной кольматации, так как под ее действием происходит постепенная фильтрация жидкости из скважины в пласт, при этом величина репрессии постепенно уменьшается, а кислота совместно с продуктами реакции постепенно продавливается вглубь коллектора с образованием пробок в фильтрационных каналах на внешней границе зоны влияния кислотной обработки. А при осуществлении предлагаемого способа необходимо сразу же после закачки эмульсии в пласт стравить избыточное давление из полости насосно-компрессорных труб с помощью задвижки на сливной магистрали фонтанной арматуры (вызвать приток из пласта пбсле дестабилизации кислотной эмульсии).

При этом устанавливается динамическое равновесие на забое и репрессии на пласт будет отсутствовать, следовательно не будет иметь место образование зон вторичной кольматации.

Способ осуществляют следукнцим об-. разом.

Вариант l. Проводят кислотную обработку пласта в обсажденной скважине, расположенного на глубине 2000 М.

Ожидаемое пластовое давление Р„

220 атм. Удельный вес промывочйого раствора р = !,25 г/см3. Мощность пласта равна 10 м. Удельный расход кислотной эмульсии равен 1 м /м (один кубометр на один метр мощности пласта). Обработку производить необходимо с помощью стабилизированной гидрофобной кислотной эмульсии.

Для проведения кислотной обработки в скважину опускают колонну насоснокомпрессорных труб, пакер, фильтр и хвостовик с заглушкой. Отверстия фильтра расположены несколько ниже

I ,отверстий перфорированной зоны обсадной колонны. На скважине имеется насосный агрегат, технические характеристики которого (мощность, производительность, развиваемое давление) известны.

Устье скважины оборудовано устьевой и фонтанной арматурой.

В качестве продавочной жидкости используется вода с удельным весом

1 г/см .

40 ф5

4

Порядок расчета потребного периода стабильности кислотной эмульсии.

l. Бремя, необходимое для продавливания эмульсии до, забоя скважины.

Это время не зависит от объема кислотной эмульсии, а определяется объемом промывочного раствора, который необходимо вытеснить из полости

НКТ и из подпакерной зоны кольцевого пространства скважины, а также скоростью продавливания кислотной эмульсии. Предположим, что продавливание кислотной эмульсии намечено осуществить методом прямой промывки, когда кислоту закачивают в НКТ, а промывочный раствор вытесняется по затрубному (кольцевому) пространству скважины..НКТ диаметра скважины, сопротивления движению жидкостей по НКТ, диа! метра скважины, сопротивления движению жидкостей по НКХ и кольцевому пространству скважины, и, наконец, технических характеристик насосного агрегата.,насосного агрегата в конкретных условиях потребуется время t -- 20 ми.

2. Потребное количество кЖлотной эмульсии

Яц Ь =1 ° lO = 10м

3. Время, необходимое для закачки эмульсии в пласт, зависит от объема и глубины закачки кислотного раствора, мощности пласта, технических характеристик насосного агрегата, коллекторских свойств пласта, степени загрязненности призайбойной зоны скважин, физических свойств закачиваемого кислотного раствора, качества перфорации и т.п., но в конечном итоге определяется производительность агрегата, которую он может развить при том давлении на выходе, при котором пласт принимает кислотную эмульсию. Предположим, что имеющийся на скважине насосный агрегат позволяет производить в данных условиях закачку эмульсии в пласт со скоростью

Ну = 0,25 м /мин при давлении закачки, равном P = 100 атм.

870681

Тогда время, необходимое для закачки всего объема эмульсии в пласт составит

0 10

12 Р «О 25 40 мин

4. Минимальный йериод стабильности кислотной эмульсии мин

Т = й,1 + t g = 20 + 40 60 мин

5.Принимаем потребный период ста- бильности с учетом запаса времени на производство вспомогательных операций равным мнн

Т „ =Т +0,5 ч=1,0 0 5=1 5 ч

Порядок проведения кислотной обработки

1. После приготовления кислотной эмульсии с заданным периодом стабильности насосный агрегат подключают к нагнетательной линии {к колонне КНТ) и производят продавливание эмульсии до забоя скважины методом прямой промывки без передачи сжимающей нагрузки на пакер (т.е. без пакеровки).

При этом эмульсия и продавочная жидкость (вода) поступают в колонну НКТ и вытесняют промывочный раствор из скважины по кольцевому пространству (см. фиг. 1). г

2. После достижения кислотной эмульсией забоя скважины и вытеснения промывочного раствора из подпакерной зоны в надпакерную отключают насосный агрегат, перекрывают на устье

1полость НКТ и передачей веса колонны труб производят пакеровку скважины.

3. После изоляции обрабатываемрго интервала с помощью пакера производят дальнейшую закачку эмульсии насосным агрегатом, при этом эмульсия поступает непосредственно в пласт через перфорационные отверстия в обсадной колонне. Контроль за правильностью проведения указанных выше операций осуществляют путем замера закачиваемой в скважину жид«ости, 4. При обычном способе кислотной обработки после закачки. кислотного раствора в пласт скважину оставляют под давлением, при этом на устье в полости НКТ в начальный момент устанавливается устьевое давление (по манометру 10) Р, = Р 1 РГ

Нкт где bP — потери давления йри закачке на гидродинамические сопротивления.

Предположим, что h P 1- 30 атм микст

t тогда P 100 — ЭО 0 атм, при этом давление на забое будет равно: нкт нкт

sos ч + г-ст акт где Р— гидростатическое давление столба продавочной жидкосги (воды) в полости насосно-компрессорных труб на глубине пласта. о нкт .Нр, i 0.2000

Pi=cT io io 200 " ™ тогда Р. >S 70 + 200 270 атм. и на пласт будет действовать репрес.сия

РРед - P ®- Р„ 270 — 220=50 атм

Именно эта репрессия, передаваемая на пласт в процессе кислотной обработки, и приводит к образованию зоны вторичной кольматации, так как под ее действием происходит постепенная фильтрация жидкости из скважины в пласт, при этом величина репрессии постепенно уменьшается, а кислота совместно с продуктами реакции постепенно продавливается в глубь коллектора с образованием пробок в фильтрационных каналах на внешней границе зоны влияния кислотной обработки.

gp Поэтому при предлагаемом способе кислотной обработки необходимо сразу же после закачки эмульсии в пласт стравить избыточное давление из полости НКТ с помощью задвижки на сливной магистрали фонтанной арматуры.

После установления динамического равновесия на забое в нашем примере на устье скважины установится давление мк

P> Р— P ст 220 200 20 атм ° при этом Р Нз PÀÀ следовательно, репрессия на пласт отсутствует.

5. В таком положении скважина вы держивается до момента окончания действия стабилизирующих добавок. С мо45 мента начала распада эмульсии и вступления выделяющейся при этом кислоты в реакцию с коллектором приоткрывают сливную задвижку, в результате чего давление на забое снижается и из пласта вызывается приток под действием обратного перепада давления (депрессии).

Начало этой технологической операции определяется по замерам времени с момента приготовления кислотной эмульсии, в данном случае — через

1,5 ч. с момента ее приготовления.

870681

Величина притока должна быть незначительной и определяться в каждом конкретном случае скоростью взаимодействия кислоты с породами коллектора и экономическими расчетами.

Оптимвльная величина притока из пласта при проведении кислотной обработки может быть определена опытным путем на основании анализа результатов ранее проведенных работ по кислотной обработке аналогичных пластов на данной площади.

Эта величина может быть при желании уточнена и откорректирована с помощью, например, дистанционного глубинного рН-метра, опускаемого на забой скважины в полость НКТ на каротажнбм кабеле перед проведением кислотной обработки, Естественно, что при этом аппаратура должна быть в кислотостойком исполнении и должна выдерживать повышение давления, воз.никающее при закачке кислоты в пласт.

Кроме того, устье скважины должно быть оснащено лубрикатором, рассчитанным на работу с каротажным кабелем, для герметизации устья при закачке кислоты в пласт.

Использование при проведении кислотной обработки дистанционного рН-метра позволит: а) корректировать начало операции по вызову притока иэ пласта и в соответствии с этим уточнять действительный период стабильности кислотной эмульсии; б) определять величину оптимального притока из пласта в процессе кислотной обработки путем оперативного дистанционного замера остаточной кислотности раствора, выносимого из пласта в скважину.

Так, если рН среды будет высок, то приток необходимо уменьшить с целью предупреждения нерационального расхода кислоты. В этом случае, если рН близок к рН нейтральной среды, то приток может быть даже увеличен с целью повышения эффективности очист ки призабойной зоны от продуктов реакции.

6. По окончании кислотной обработки (т.е.,после выноса иэ пласта остатков кислотного раствора) производят пробнув эксплуатацМю пласта с целью оценки:эффективности проведенной кислотной обработки и определения коллекторских свойств обработанного пласта, 8

Вариант 2. Предположим, что в приведенном выше случае кислотную обра-. ботку намечено произвести путем последовательной закачки гидрофобной кислотной эмульсии и затем обычно (нестабилизированного) кислотного раствора для повышения эффективности обработки прилегающей к скважине зоны пласта.

le УдеЛьный раскоп стабилизированного раствора q I м /м.

Удельный расход нестабилизированного раствора р « О,l м /м.

Все остальные условия соответствуют укаэанным в примере !.

Порядок расчета потребного периода стабильности кислотной эмульсии.

l. Время, необходимое для продавливання кислотного раствора в скважину (не зависит от объема кислотного раствора)

* 20 мин

2. Суммарное потребное количество кислотного раствора

{} р ° И+р h (+1+01) 10 11 м

3. Время, необходимое для закачки всего объема кислотного раствора в пласт

Il

2 У 0,25 — 44 мин

4. Минимальный период стабильности кислотной эмульсии мин

СТс1ф + 2+t 3 где t — время необходимое для нейтрализации нестабилизированного кис35 лотного раствора.

Предложим ° что t > прн данных темперагуре пласта, концентрации кислотного раствора и химическом составе раствора н породы коллектора состав40 ляет 20 мин с момента закачки раст-вора в пласт

Т « 20 + 44 + 20 « 84 мин

Мйй сто (т.е. на 24 мин больше, чем в первом случае)

5. Принимаем потребный период стабильности с учетом запаса времени

Тст «Тс з «0,5 ч 114 мин =

** ч 54 мии

Ы.

Порядок проведения кислотной обработки такой же, как и в вышеприведенном варианте за исключением того, что в данном случае открытие задвижки сливной магистрали (см. п. 5 варианта), т.е. вызов начального притока

;из пласта;осуществляют через 1 ч

54 мин с момента приготовления гид- рофобной кислотной эмульсии.

870681

Формула изобретения

45

ВНИИПИ Заказ 8516/34 Тираж 630 Подписное

Филиал ППП"Патент",r.ужгород,ул.Проектная,4

При проведении кислотной обработки по предложенному способу вероятность образования внешней, коль- матируемой .продуктами реакции кислоты, зоны будет сведена к нулю, так 5 как: во-первых, будет отсутствовать продавливание выпадающих в осадок, продуктов нейтрализации кислоты вглубь пласта, следовательно, не бу- 10 дет протекать процесс закупорки суженных .участков фильтрационных каналов, расположенных на внешней границе зоны влияния кислотной обработки; во-вторых, будет отсутствовать t5 эффект дополнительного заклинивания пробок в фильтрационных каналах, которые по тем или иным причинам всетаки образовались, т.к. само образование пробок в данном случае будет протекать в условиях движения по каналам, которые после снятия противодавления с пласта вернулись в свое естественное состояние, в-третьих, благодаря дополнитель- 2з ному воздействию порции нестабилиэированной кислоты на призабойную зону скважины (т.е. на ту зону, в которой, в основном, реализуются гидравлические потери при фильтрации флюида), будет гарантировано необходимое повышение проницаемости внутренней, примыкающей к скважине зоны пласта, которая при данном способе кислотной обработки наиболее опасна с точки зрения эффекта вторичной кольматации.

Кроме того, при данном способе кислотной обработки, будет отсутствовать и наиболее вредный, с точки зрения явления вторичной кольматации, эффект дополнительного заклинивания пробок в каналах за счет упругости пород коллектора, т.к. реакция начнется только после передачи депрессии на пласт.

Веро-тностьс образования зоны вторичной кольматации в приствольной soне пласта при обратном движении кислоты может быть вообще сведена к ну50 лю путем закачки в пласт порции нестабилизированной кислоты, достаточной для дополнительной обработки наиболее опасной в данном случае призабойной зоны пласта, характеризуемой наибольшими фильтрационными сопротивлениями.

1. Способ кислотной обработки пласта, включающий закачку в него стабилизированной кислотной эмульсии со временем стабилизации, доста очным дпя продавки ее продавочной жидкостью в пласты с последующим вызовом притдка пластового флюида в скважину, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности обраб тки, сразу после продавки кислотной эмульсии снимают противодавление на пласт, вызов притока осуществляют с момента начала дестабилизации кислотной эмульсии, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю — . шийся тем, что период стабильности кислотной эмульсии выбирают рав" ным времени продавки кислотной эмульсии в пласт на заданную глубину без взаимодействия с породой и нейтрализации нестабилизированного кислотного раствора в приствольной зоне пласта.

3. Спосрб кислотной обработки пласта, включающий закачку в него стабили" зированной.кислотной эмульсии, продавку ее продавочной жидкостью в пласт с последующим вызовом притока в скважину, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки, в качестве про-. давочной жидкости используют нестабилизированной кислотный раствор, а вызов притока осуществляется после нейтрализации кислотного раствора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Амиян В.А. и Васильев Н.В.

Добыча газа, И., "Недра", 1974, с.2530.

2. Тосунов Э.M. и др. "Воздействие на пласт при освоении и повышении дебитов глубоких скважин". — "Нефтяное хозяйство", Ф 5, 1978, с. 29-34 (прототип).