Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ВОДОПРИТОКА В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам ограничения водопритока в скважине с использованием водонабухающих полимеров, и может быть использовано при проведении водоизоляционных работ для ограничения притока подошвенной, законтурной или закачиваемой воды, поступающей по высокопроницаемым пропласткам или трещинам.

Известен способ изоляции пластовых вод в скважине (Патент RU №2150571, МПК Ε21B 33/138, опубл. 10.06.2000 г., бюл. №16), включающий закачку гелеобразующего состава, состоящего из жидкого стекла, структурообразователя и воды, в качестве структурообразователя используется порошок водонабухающего полимера B-615 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Недостатком известного способа является то, что он применим только в минерализованных водах, так как в пресных водах гелеобразование такого состава невозможно из-за отсутствия солей поливалентных металлов.

Известен способ блокирования водоносных пластов (Патент RU №2124634, МПК Ε21В 43/32, опубл. 10.01.1999 г., бюл. №1), включающий закачку водорастворимого полимера, силиката натрия, регулятора гелеобразования, наполнителя и воды, в качестве водорастворимого полимера состав содержит полиакриламид, в качестве наполнителя - гранулы прессованного древесного материала, например древесной муки или опилок, диаметром 0,1-3,0 мм, в качестве регулятора гелеобразования - соляную кислоту.

Недостатком способа является вероятность быстрого гелеобразования состава до закачки в скважину из-за использования в нем соляной кислоты, что приводит к возникновению технологических трудностей при прокачке в скважину загущенных растворов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ ограничения водопритока в скважине (Патент RU №2483194, МПК Ε21В 33/138, опубл. 27.05.2013 г., бюл. №15), включающий закачку в пласт суспензии водонабухающего эластомера в растворе водорастворимого полимера с созданием изоляционного экрана. В качестве водорастворимого полимера используют смесь полиакриламида DP9-8177 и реагента ВПРГ, а в качестве водонабухающего эластомера - полимер акриламида В50Э при следующем соотношении, мас. %:

а для закрепления изоляционного экрана закачивают раствор, содержащий соли поливалентных металлов: оксихлорид алюминия или хлористый кальций, или минерализованную пластовую девонскую воду плотностью 1180-1200 кг/м³.

Недостатком известного способа является то, что после закачивания реагентов по известному способу в коллектор, обводненный минерализованной пластовой водой, мгновенно происходит гелеобразование реагента ВПРГ, в результате полимер акриламида В50Э уже не имеет контакта с водой и не набухает, затраты на его применение становятся нецелесообразными. В то же время из опыта работ известно, что для блокирования высокопроницаемых пропластков или трещин наиболее оптимально применение гелебразующих композиций, дополненных дисперсной составляющей, способной механическим путем кольматировать пути притока воды, поэтому из-за утрачивания полимером акриламида В50Э возможности к набуханию существенно снижается эффективность применения способа. Кроме того, раствор, закачиваемый для закрепления изоляционного экрана, из-за отсутствия необходимого перемешивания со структуробразующими реагентами, закачанными ранее, обеспечивает образование закрепляющей массы только в зоне контакта реагентов, а не во всем объеме, из-за чего снижается продолжительность эффекта.

Техническими задачами изобретения являются повышение эффективности способа ограничения водопритока в скважине и увеличение продолжительности эффекта от его применения.

Технические задачи решаются способом ограничения водопритока в скважине, включающим приготовление и закачку в изолируемый интервал перфорации суспензии водонабухающего эластомера в растворе водорастворимого полимера.

Новым является то, что в изолируемый интервал перфорации последовательно и непрерывно закачивают 5-15 м³ 1-1,5%-ной суспензии водонабухающего эластомера в водном 0,1-0,2%-ном растворе водорастворимого полимера и 10-25 м³ водной суспензии бентонитового глинопорошка плотностью 1160-1320 кг/м³, указанный цикл закачивания повторяют от 1 до 5 раз в зависимости от приемистости интервала перфорации, по окончании закачивания дополнительно закачивают 5-10 м³ водного 0,5-0,8%-ного раствора водорастворимого полимера с добавлением 0,08-0,16% ацетата хрома от объема водорастворимого полимера, причем в качестве водорастворимого полимера используют полиакриламид с массовой долей нерастворимого в воде остатка не более 0,3%, а в качестве водонабухающего эластомера - частично сшитый полиакриламид с массовой долей растворимой части не более 5%, растворы водорастворимого полимера и суспезии бентонитового глинопорошка готовят на воде плотностью 1090-1180 кг/м³.

Реагенты, применяемые в предложении:

- водорастворимый полимер представляет собой порошок полиакриламида (ПАА) с молекулярной массой 5-12 млн дальтон с содержанием основного вещества не менее 90%, массовой долей нерастворимого в воде остатка не более 0,3%, с анионностью 5-20%, временем растворения в пресной воде не более 60 мин и в минерализованной воде - не более 240 мин;

- водонабухающий эластомер представляет собой порошок частично сшитого ПАА с массовой долей нелетучих веществ не менее 87%, массовой долей растворимой части не более 5% с анионностью (α) 30%, степенью сшивки (β) в пределах 0,01-0,05% моль и равновесным водопоглощением в дистиллированой воде в пределах 30-100 г/г;

- ацетат хрома представляет собой 50%-ный водный раствор плотностью 1300 кг/м³;

- бентонитовый глинопорошок, предназначенный для приготовления и регулирования свойств буровых растворов на водной основе, с массовой долей влаги не более 10%, с остатком на сите №05 после мокрого ситового анализа не более 0% и на сите №0071 не более 10%;

- вода сточная или пластовая плотностью 1090-1180 кг/м³.

Сущность способа заключается в следующем.

Определяют приемистость изолируемого интервала перфорации и количество циклов закачиваемых водных суспензий водонабухающего эластомера и бентонитового глинопорошка. Требуемое количество циклов в зависимости от приемистости изолируемого интервала перфорации установлено опытным путем и представлено в табл. 1. Готовят 1-1,5%-ную суспензию водонабухающего эластомера в водном 0,1-0,2%-ном растворе водорастворимого полимера и водную суспензию бентонитового глинопорошка плотностью 1160-1320 кг/м³, причем растворы водорастворимого полимера и суспезию бентонитового глинопорошка готовят на воде плотностью 1090-1180 кг/м³. Далее производят последовательную и непрерывную циклическую закачку 5-15 м³ 1-1,5%-ной суспензии водонабухающего эластомера в водном 0,1-0,2% ном растворе водорастворимого полимера и 10-25 м³ водной суспензии бентонитового глинопорошка плотностью 1160-1320 кг/м³. Указанный цикл закачивания повторяют от 1 до 5 раз в зависимости от приемистости интервала перфорации. По окончании закачивания запланированного количества циклов дополнительно закачивают 5-10 м³ водного 0,5-0,8%-ного (по массе) раствора ПАА, приготовленного на воде плотностью 1090-1180 кг/м³ с добавлением 0,08-0,16% (по объему) ацетата хрома. Закачивание должно производиться непрерывно. При резком возрастании давления закачивание суспензии бентонитового глинопорошка прекращают и далее закачивают в запланированном объеме только суспензию набухающего эластомера.

Количество закачиваемых циклов 1-1,5%-ной суспензии водонабухающего эластомера в 0,1-0,2%-ном растворе водорастворимого полимера, приготовленного на воде плотностью 1090-1180 кг/м³ и водной суспензии бентонитового глинопорошка плотностью 1240-1320 кг/м³, а также объемы закачиваемых циклов установлены опытным путем.

Эластомер ограниченно набухает в воде и увеличивается в объеме свыше 30 раз, и в отличие от других водонабухающих полимеров (ВНП) набухает не только в пресной, а также и в минерализованной воде, но не переходит в растворенное состояние, сохраняет форму и упругость частиц, при этом набухания в нефтенасыщенных зонах пласта не происходит. Набухая с сохранением формы, не переходя в раствор, эластомер закрепляется в трещинах и создает преграду движению воды. С целью удержания во взвешенном состоянии порошок эластомера закачивают в растворе ПАА, который можно назвать несущим раствором. В предлагаемом способе уменьшено количество ПАА в несущем растворе, за счет чего происходит снижение затрат. Суспензию глинопорошка закачивают для повышения эффективности работ путем дополнительной кольматации путей притока воды. Гелеобразующий закрепляющий состав, содержащий раствор ПАА и ацетата хрома в качестве гелеобразователя, с течением заданного времени образует во всем объеме полимерную сшитую систему, которая выдерживает перепад давлений в системе скважина-пласт и удерживает закачанные бентонитовый глинопорошок и эластомер от вымывания из пласта. Способ позволяет повысить эффективность ограничения водопритока и продолжительность эффекта от его применения.

Для приготовления суспензии из глинопорошка необходимо в 1 м³ воды добавить 160 или 325 кг бентонитового глинопорошка и перемешать. В табл. 2 приведена плотность суспензии глинопорошка в зависимости от плотности воды, используемой для затворения.

Для приготовления суспензии водонабухающего эластомера в 1 м³ раствора ПАА необходимо добавить 10-15 кг водонабухающего эластомера и перемешать. Приготовление и закачивание раствора используемых суспензий и растворов проводят с использованием установки КУДР-8 или аналога. Суспензию глинопорошка одновременно с приготовлением закачивают в скважину, при этом постепенно добавляют в емкость установки КУДР воду и соответствующее количество глинопорошка, обеспечивающее получение суспензии с требуемой плотностью. Контроль плотности суспензии осуществляют по табл. 2.

Для приготовления суспензии водонабухающего эластомера в растворе ПАА используют две смесительные емкости установки КУДР-8. Процесс приготовления и закачивания суспензии водонабухающего эластомера в растворе ПАА осуществляется непрерывно, в одной смесительной емкости установки КУДР-8 проводят приготовление, из второй емкости в это же время откачивают в скважину готовую суспензию водонабухающего эластомера в растворе ПАА.

Для приготовления водного раствора ПАА с добавлением ацетата хрома используют две смесительные емкости установки КУДР-8. Первоначально в одну из емкостей закачивают воду в объеме, равном рабочему объему емкости. При постоянном перемешивании в воду подают расчетное количество ПАА. После подачи всего ПАА раствор перемешивают в течение 15-25 мин. Далее при постоянном перемешивании в раствор подают расчетное количество ацетата хрома. После подачи всего ацетата хрома полученный раствор перемешивают в течение 5-10 мин и закачивают в скважину.

Пример приготовления и закачивания 1%-ной суспензии водонабухающего эластомера в 0,15%-ном растворе ПАА

Первоначально в одну из смесительных емкостей КУДР-8 закачивают 1,5 м³ воды плотностью 1090 кг/м³. При постоянном перемешивании в воду подают 2,45 кг ПАА. После подачи всего ПАА раствор перемешивают в течение 15-30 мин. Далее при постоянном перемешивании в раствор подают 15 кг водонабухающего эластомера. После подачи всего водонабухающего эластомера полученную суспензию водонабухающего эластомера в растворе ПАА закачивают в скважину. Процесс приготовления и закачивания суспензии водонабухающего эластомера в растворе ПАА осуществляется непрерывно, в одной смесительной емкости установки КУДР-8 проводят приготовление суспензии и начинают ее закачивание в скважину, одновременно с закачиванием в скважину суспензии из первой емкости во второй емкости приготавливают суспензию аналогичным способом.

Пример приготовления и закачивания суспензии бентонитового глинопорошка

Имеется скважина с удельной приемистостью изолируемого пласта 10 м³/ч. Запускают перемешивающее устройство в смесительной емкости. Подают в емкость установки КУДР воду плотностью 1090 кг/м³ с расходом 8,75 м³/ч и глинопорошок с расходом 3,25 т/ч, подачу глинопорошка осуществляют из цементосмесительного агрегата (посредством шнеков) на глиноподъемник, а с глиноподъемника в смесительную емкость. Контроль правильности приготовления осуществляют периодическими замерами плотности суспензии глинопорошка в смесительной емкости, плотность должна составлять 1240 кг/м³. Приготовление и закачивание осуществляется поточным методом, перемешивающаяся в смесительной емкости суспензия глинопорошка непрерывно откачивается в скважину с расходом 10 м³/ч.

Пример приготовления и закачивания 0,5%-ного водного раствора ПАА с добавлением 0,1% ацетата хрома от объема раствора ПАА

Первоначально в одну из емкостей закачивают 1,5 м³ воды плотностью 1090 кг/м³. При постоянном перемешивании в воду подают 8,2 кг ПАА. После подачи всего ПАА раствор перемешивают в течение 15-25 минут. Далее при постоянном перемешивании в раствор подают 1,5 л ацетата хрома (0,1% от объема раствора ПАА). После подачи всего ацетата хрома полученный раствор перемешивают в течение 5-10 мин и закачивают в интервал перфорации. Процесс приготовления и закачивания водного раствора ПАА с добавлением ацетата хрома осуществляется непрерывно, в одной смесительной емкости установки КУДР-8 проводят приготовление раствора и начинают его закачивание в интервал перфорации, одновременно с закачиванием в скважину суспензии из первой емкости во второй емкости готовят раствор аналогичным способом.

Перепродавливают в изолируемый интервал 1-3 м³ закачанных суспензий и растворов закачиванием в насосно-компрессорные трубы (НКТ) технологической жидкости с плотностью, соответствующей плотности жидкости глушения скважины.

Оставляют скважину на время структурирования закачанных составов в течение не менее 48 ч. Проводят промывку скважины со спуском НКТ до забоя. Осваивают скважину. Спускают подземное оборудование. Производят запуск скважины на минимальной производительности. После запуска скважины проводят прослеживание динамического уровня для дальнейшего увеличения производительности.

Пример практического применения

Способ ограничения водопритока в скважине осуществили в скважине с обсадной колонной диаметром 168 мм, эксплуатирующей карбонатный трещиноватый пласт, интервал перфорации в скважине 1056-1059 м. В скважину на глубину 1026 м спустили колонну НКТ с условным диаметром 73 мм. Удельная приемистость скважины составила 4,5 м³/(ч⋅МПа), по ней определили количество закачиваемых циклов - 3. Приготовление раствора суспензии водонабухающего эластомера и суспензии бентонитового глинопорошка проводили с использованием установки КУДР-8 с двумя смесительными емкостями (далее - КУДР).

Для приготовления суспензии водонабухающего эластомера в одну из емкостей установки КУДР закачали 1,5 м³ воды плотностью 1090 кг/м³. При постоянном перемешивании в воду добавили 1,64 кг ПАА. После подачи всего ПАА раствор перемешали в течение 15 мин. Далее при постоянном перемешивании в раствор добавили 15 кг водонабухающего эластомера, после чего полученный раствор перемешали и сразу закачали в интервал перфорации. Процесс приготовления и закачивания суспензии водонабухающего эластомера в водном растворе ПАА осуществляли непрерывно, для этого в одной смесительной емкости установки КУДР проводили приготовление суспензии и начинали закачивание ее в интервал перфорации, одновременно с закачиванием в скважину раствора из первой емкости во второй емкости готовили суспензию аналогичным способом. Указанным образом в интервал перфорации закачали 10 м³ суспензии эластомера в водном растворе ПАА. Далее начали приготовление и закачивание суспензии бентонитового глинопорошка. Запустили перемешивающее устройство в смесительной емкости КУДР. Начали подавать в емкость установки КУДР сточную воду плотностью 1090 кг/м³ с расходом 8,8 м³/ч и глинопорошок с расходом 2,85 т/ч, при этом расход суспензии плотностью 1245 кг/м³ составил 10 м³ 1 ч. Подачу бентонитового глинопорошка осуществляли из цементосмесительного агрегата (посредством шнеков) на глиноподъемник, а с глиноподъемника в смесительную емкость. Приготовление и закачивание осуществляли поточным методом, перемешивающаяся в смесительной емкости суспензия глинопорошка непрерывно откачивалась в скважину с расходом 10 м³/ч, указанным образом в интервал перфорации закачали 10 м³ суспензии бентонитового глинопорошка. Далее в скважину последовательно закачали 10 м³ суспензии водонабухающего эластомера в водном растворе ПАА, 10 м³ суспензии бентонитового глинопорошка, 10 м³ суспензии водонабухающего эластомера в водном растворе ПАА и 10 м³ суспензии глинопорошка, приготовленные аналогичным способом.

Далее в скважину без остановок закачали 7,5 м³ закрепляющего состава на основе раствора ПАА и ацетата хрома. Для приготовления указанного состава в одну из емкостей установки КУДР закачали 1,5 м³ воды плотностью 1090 кг/м³. При постоянном перемешивании в воду добавили 8,2 кг ПАА. После подачи всего ПАА раствор перемешали в течение 15 мин. Далее при постоянном перемешивании в раствор добавили 1,5 л ацетата хрома (0,1% от объема раствора ПАА). После добавления ацетата хрома полученный раствор перемешали в течение 5 минут и закачали в скважину. Процесс приготовления и закачивания 7,5 м³ закрепляющего состава осуществляли непрерывно, для этого в одной смесительной емкости установки КУДР проводили приготовление раствора и начинали его закачивание в скважину, одновременно с закачиванием в скважину раствора из первой емкости во второй емкости готовили раствор аналогичным способом.

Далее в скважину закачали 5,0 м³ сточной воды с целью продавливания закачанных реагентов в интервал перфорации. Оставили скважину на реагирование в течение 48 ч. Далее провели контрольную промывку скважины от возможных остатков продуктов структурирования водоизоляционной композиции со спуском колонны НКТ до забоя, освоили скважину, спустили подземное оборудованиие и ввели скважину в эксплуатацию. В результате проведенных работ обводненность продукции скважины снизилась на 39%, дебит нефти увеличился в 2,5 раза.

Таким образом, применение способа позволяет повысить эффективность ограничения водопритока в скважине за счет создания оптимальных условий для набухания эластомера и дополнительного закачивания глинопорошка, кольматирующего пути притока воды, а также увеличить продолжительность эффекта от ремонтных работ за счет структурирования закрепляющей композиции во всем объеме.