Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ОБРАБОТКИ ПЛАСТА

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, в частности к селективной изоляции водопритоков в газовых и газоконденсатных скважинах.

Известен способ изоляции водопритоков в газовых скважинах, включающий закачку через насосно-компрессорные трубы цементного раствора при сохранении в затрубном пространстве скважины уровня жидкости на определенной глубине (SU 1758219 А2, Е 21 В 43/32, 1992).

Сложность в осуществлении непрерывного контроля за уровнем жидкости в затрубном пространстве скважины и отсутствие контроля за процессом закачки цементного раствора при наличии в скважине пакера ограничивают применение указанного способа на многих газовых и газоконденсатных месторождениях.

Известен также тампонажный состав для изоляции проницаемых пластов, содержащий полимер, ацетон и неионогенное поверхностно-активное вещество (ПАВ), так называемый А-пласт, применяемый на газовых скважинах (см. пат. РФ 2046180, Е 21 В 33/138, 1995).

Однако и этот способ имеет ряд недостатков, заключающихся в технологической сложности и требующих применения специальных технических средств для обеспечения избирательности при обработке водопроявляющих участков пласта, и в большинстве случаев для закрепления эффекта устанавливают цементные мосты.

Из известных способов ближайшим к изобретению является способ селективной обработки пласта в скважине, включающий последовательную закачку в пласт буферной жидкости - соли щелочного металла и тампонирующего состава, с образованием в пластовых условиях с ионами кальция нерастворимого в воде соединения - щелочного осадка (SU 1754889 А1, опубл. 15.08.1992).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности изоляции путем создания в водопроявляющих участках пласта устойчивого объемного осадка, препятствующего прорыву пластовых вод, и подключение за счет этого в разработку застойных и слабодренируемых зон пласта, обеспечивающих заданный системой сбора режим эксплуатации скважины.

В способе селективной обработки пласта, включающем последовательную закачку в пласт буферной жидкости - водного раствора соли металла и тампонирующего состава с образованием в пластовых условиях с ионами кальция нерастворимого в воде соединения - щелочного осадка, используют в качестве водного раствора соли металла 10-30% водный раствор гидросульфата натрия, а в качестве тампонирующего состава - водный раствор хлористого кальция, закачку каждого из указанных растворов производят равными порциями, объемы которых определяют исходя из толщины продуктивного пласта и диаметра скважины или скорости поглощения закачиваемых растворов.

В пласте с проницаемостью 100 мкм² указанный осадок закрепляют цементным мостом.

Закачку растворов в пласт производят как в остановленной скважине, так и в работающей скважине.

Для доставки растворов в заданную зону перфорации скважины и обеспечения расчетной скорости закачки используют кол-тюбинг.

Сущность предлагаемого метода состоит в следующем. Раствор гидросульфата натрия 10-30% концентрации и раствор хлористого кальция с оптимальным соотношением гипсообразующих ионов последовательно закачивают в пласт, где при смешении растворов в поровом объеме образуется закупоривающий осадок в виде тонкодисперсной взвеси, а на стенках поровых каналов в виде твердых микрокристаллов. Причем указанную процедуру повторяют несколько раз в зависимости от толщины продуктивного пласта и диаметра скважины или скорости поглощения закачиваемых растворов.

Селективность ремонтно-изоляционных работ (РИР) обеспечивают подбором объемов порций растворов, исходя из геологических условий или соответствующего режима работы скважины в процессе проведения работ. Режим работы скважины в процессе проведения изоляционных работ может быть рассчитан по формулам дисперсионно-кольцевого течения на основании предыдущих газодинамических исследований (ГДИ) или подобран опытным методом непосредственно на скважине путем подбора диафрагмы, обеспечивающей работу скважины в режиме "захлебывания". Т.е. при определенном уровне скорости газожидкостной смеси происходит остановка (зависание) движения вверх пленки и дисперсной системы, а с определенной точки жидкость начинает сползать вниз и поглощаться обводненным пропластком. Таким образом, тампонирующие растворы, доставленные в обрабатываемый интервал через кол-тюбинг, поглощаются обводненным пропластком, в то время как приток газа из необводненного, работающего интервала предотвратит его от загрязнения в процессе проведения РИР. Скорость перехода к режиму "захлебывания" называют критической и определяют по формуле (1):

где δ - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

ρ _ж - плотность жидкой фазы при соответствующих Р и Т, кг/м³;

ρ _г - плотность газообразной фазы при соответствующих Р и Т, кг/м;

g - ускорение свободного падения, м/с².

Изоляционную способность определяли на моделях, имитирующих высокопроницаемый коллектор сеноманских отложений, для чего использовали набивную модель из сыпучего сеноманского керна. Песок засыпали в цилиндрическую камеру высокого давления с установленной соосно трубкой, моделирующей перфорированный участок скважины, и насыщали пластовой сеноманской водой. После замера исходных фильтрационных параметров производили прокачку через песчаный образец приготовленных 15% растворов NaHSO₄·_{2H2O и СаСl2 в соотношении 1:1, и выдерживали на реакцию в течение 30 минут в постоянных термобарических условиях (Р=1,5 МПа, Т=28°С).}

Характер взаимодействия растворов определяли по уравнению:

Оптимальные соотношения сухого вещества в растворах определяли стехиометрическими расчетами реакции с вычислением массовых долей и лабораторными исследованиями, например:

При взаимодействии 15% растворов NaHSO₄·_{2H2O, CaCl2 в соотношении 1:1.}

Молярная масса (М): NaHSO₄·_{2H2O - 156,09 г/моль}

СаСl₂ - 110,99 г/моль

CaSO₄·_{2H2O - 172,17 г/моль}

Масса раствора (m_p-pa): NaHSO₄·_{2H2O - 100 г}

СаСl₂ - 100 г

Массовая доля вещества (w): NaHSO₄·_{2H2O - 15%}

CaCl₂ - 15%

Масса соли в растворе: m_в-ва=w· m_р-ра

m(NaHSO₄·_{2H2O)=15 г}

m(CaCl₂)=15 г

Количество основного вещества в растворе: n=m/м

n(NaHSO₄·_{2H2O)=0,096 моль}

n(CaCl₂)=0,135 моль

Расчет массы продукта проводили, исходя из массы вещества, взятого в недостатке, т.е. NaHSO₄·_2H2O.

Определяли массу образовавшегося CaSO₄·_{2H2O: m=n· M}

m(CaSO₄·_{2H2O)=16,53 г}

Для подтверждения теоретического расчета проведен лабораторный эксперимент взаимодействия NaHSO₄·_{2H2O и СаСl2. Масса полученного осадка гипса CaSO4·2H2O составила 14,40 г или 87% от теоретической. С целью оптимизации выхода осадка при соотношении растворов 1:1 произвели расчет на следующие концентрации (массовые доли вещества):}

В результате исследований определили, что при перепаде давлений до 6 МПа набивная модель по воде оставалась непроницаемой. Давление начала фильтрации воды через затампонированную среду составило более 6 МПа. После демонтажа модели установили, что поровое пространство вокруг перфорированного участка скважины закольматировано гелеобразной массой гипсосодержащего вещества, при этом зерна песка покрыты выпавшим в осадок гипсом.

Разработанный в лабораторных условиях способ селективной обработки пласта апробирован в промысловой практике. Для этого использовалась кол-тюбинговая установка М-10 и газобустерная установка УНГ-8/15, что обеспечило селективную закачку реагентов. При проведении рассматриваемого технологического процесса выделены две стадии.

На первой стадии происходит технологическая подготовка скважины к проведению химической обработки, для этого башмак бесшовной длинномерной трубы (БДТ) устанавливали в подошве интервала перфорации.

Вторая стадия предусматривала закачку водного раствора гидросульфата натрия 15% концентрации - в нижний пропласток суперколлектора, а затем 15% раствора хлористого кальция. Порции водных растворов химических реагентов в газовую скважину закачивались в таком объеме, чтобы гидростатическое давление столба жидкости в скважине на уровне верхних отверстий интервала перфорации не превышало пластового давления газа. Это исключало поглощение химических реагентов в верхней части газонасыщенного пласта. В то же время давление жидкости на уровне нижних отверстий перфорации превышало пластовое давление на величину гравитационной составляющей. В результате происходил процесс поглощения химических реагентов только в нижней части перфорированного суперколлектора. Продавливание производилось бустерной установкой УНГ-8/15 с помощью газа. Далее раствор хлористого кальция также продавливался газом до выравнивания устьевых параметров. При использовании больших объемов химических реагентов производили порционные закачки в объеме 3-4 м³ каждого раствора в пласт с чередованием. Затем производили закрепление призабойной зоны обрабатываемого участка пласта цементным раствором.

Способ селективной обработки пласта реализован на скважинах №12213, 9193, результаты РИР приведены в таблице 2.