Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ВОДОИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к способам проведения водоизоляционных работ в пластах трещинно-порового типа.

Известен способ проведения водоизоляционных работ, включающий последовательное закачивание в изолируемый интервал буфера из пресной воды, водонабухающего полимера (ВНП) АК-639, затворенного на пресной воде и цементного раствора (Курочкин, Б.М. Новые технологии и материалы для ремонтно-изоляционных работ в скважинах // НефтеГазоПромысловый ИНЖИНИРИНГ.- 2003. - №2. - С.17-19).

Недостатком известного способа является то, что при проведении водоизоляционных работ, уже во время закачивания в скважину ВНП, поглощая воду, многократно увеличивается в объеме. Для 0,1%-ной суспензии в пресной воде ВНП марки В 415, применение которой наиболее распространено при работах в скважинах, величина водопоглощения в течение 30 мин составляет около 50 г/г.Величина водопоглощения пропорциональна величине набухания ВНП. При проведении водоизоляционных работ с использованием указанного способа в скважине с типичной для обводненных нефтеносных коллекторов удельной приемистостью, составляющей, как правило, 0,5-2,0 м³/(ч·МПа), многократно увеличивающийся в объеме уже в процессе закачивания в скважину ВНП не может быть закачан в пласт количестве, обеспечивающем создание протяженного водоизоляционного экрана, стойкого к перепаду давления, существующему в системе пласт-скважина. При этом происходит тампонирование только области пласта, непосредственно прилегающей к скважине. Небольшое количество водонабухающего акрилового полимера в воде, которое может быть закачано в пласт, не обеспечивает создание протяженного водоизоляционного экрана, стойкого к перепаду давления существующему в системе пласт-скважина. В результате проведение водоизоляционных работ будет безрезультативным или эффект будет непродолжительным.

Наиболее близким техническим решением является способ изоляции зон поглощения в скважине (патент RU №2141029, МПК Е21В 43/32, Е21В 33/138 опубл. 10.11.1999 г.). Способ включает закачку в скважину порции порошкообразного водонабухающего акрилового полимера АК-639 с концентрацией 10-20% в воде, выдержку в скважине в течение 0,5-4 ч, последующую закачку в скважину второй порции упомянутого полимера в воде, концентрация которого меньше концентрации полимера первой порции, продавцу закачанных в скважину порций тампонажной смеси в изолируемый пласт.

Недостатком известного способа является то, что после выдержки в скважине суспензии водонабухающего акрилового полимера он многократно разбухает, и поэтому может быть закачан в пласт только при наличии катастрофического поглощения. Но наличие катастрофических поглощений не характерно для обводненных нефтеносных пластов. При проведении водоизоляционных работ с использованием указанного способа, в скважине с типичной для обводненных нефтеносных коллекторов удельной приемистостью составляющей, как правило, 0,5-2,0 м³/(ч·МПа), водонабухающий акриловый полимер после выдержки в скважине не может быть закачан в пласт в количестве, обеспечивающем создание протяженного водоизоляционного экрана, стойкого к перепаду давления, существующему в системе пласт-скважина. В результате проведение работ будет безрезультативным или эффект будет непродолжительным.

Техническими задачами предложения являются увеличение продолжительности эффекта от водоизоляционных работ за счет повышения стойкости создаваемого водоизоляционного экрана к перепадам давления путем увеличения глубины закачивания и объема закачиваемой суспензии водонабухающего полимера, повышение эффективности водоизоляционных работ.

Задача решается способом проведения водоизоляционных работ в скважине, включающим закачку в изолируемый пласт суспензии водонабухающего полимера.

Новым является то, что суспензию водонабухающего полимера закачивают в три цикла, в первом цикле в воде хлоркальциевого типа с минерализацией 120 г/л закачивают водонабухающий полимер В 50 Э, во втором цикле в воде хлоркальциевого типа с минерализацией 60 г/л закачивают водонабухающий полимер В 105, в третьем цикле в пресной воде закачивают водонабухающий полимер В 210.

При реализации способа используют водонабухающий полимер, производимый согласно ТУ 2216-016-55373366-2007 в ООО «АКРИПОЛ». Согласно указанных технических условий производят водонабухающие полимеры В 50 Э, В 105, В 210, В 415, В 615 и В 820, величина водопоглощения в дистиллированной воде для этих марок составляет соответственно не менее 30, 100, 200, 400, 600 и 800 г/г. В качестве воды хлоркальциевого типа с минерализацией 120 г/л используют смесь широко доступной на промыслах минерализованной воды пашийского горизонта с пресной водой при объемном соотношении, соответственно, 1:1. В качестве воды хлоркальциевого типа с минерализацией 60 г/л используют смесь минерализованной воды пашийского горизонта с пресной водой при объемном соотношении, соответственно, 1:3.

Способ реализуют следующим образом. В изолируемый пласт трещинно-порового типа закачивают суспензию ВНП. Суспензию ВНП закачивают в три цикла, в первом цикле в воде хлоркальциевого типа с минерализацией 120 г/л закачивают водонабухающий полимер В 50 Э; во втором цикле в воде хлоркальциевого типа с минерализацией 60 г/л закачивают водонабухающий полимер В 105; в третьем цикле в пресной воде закачивают водонабухающий полимер В 210.

Суспензию ВНП в воде готовят исходя из расчета 1-20 кг ВНП на 1 м³ воды, точную массу ВНП определяют из опыта практических промысловых работ в зависимости от приемистости скважины. Суспензию на основе водонабухающих полимеров В 415, В 615 и В 820 в предлагаемом способе не используют, так как указанные ВНП быстро набухают, впитывая воду, что не позволяет закачать в пласт достаточный объем суспензии, обеспечивающий создание протяженного водоизоляционного экрана, стойкого к перепаду давления, существующему в системе пласт-скважина. Воду хлоркальциевого типа используют по причине ее широкой доступности в промысловых условиях. Величину минерализации воды, используемой при закачивании суспензии ВНП в первом и втором циклах, определили опытным путем. В воде с минерализацией более 120 г/л величина водопоглощения ВНП резко снижается, поэтому использовать такую воду нецелесообразно. Использование воды с минерализацией менее 60 г/л нецелесообразно, так как при этом величина водопоглощения ВНП приближается к величине водопоглощения в пресной воде. Объем суспензии, закачиваемой в каждом цикле, составляет от 5 до 15 м³, его определяют из опыта практических промысловых работ в зависимости от приемистости скважины. Суспензию ВНП закачивают в три цикла, так как при меньшем количестве циклов водоизоляционный экран не будет обладать прочностью, требуемой для удержания перепада давления, существующего в системе пласт-скважина. При большем количестве циклов эффективность способа увеличивается несущественно, а реализация способа при этом усложняется из-за увеличения количества операций.

Величина водопоглощения ВНП уменьшается с увеличением содержания в воде минеральных солей. Для ВНП характерна высокая скорость поглощения воды и набухания в течение 0,5 ч после контакта с пресной водой, затем процесс замедляется в течение 2,5 ч, затем незначительное набухание продолжается еще около 21 ч. Для ВНП в воде хлоркальциевого типа с минерализацией 60 г/л скорость поглощения воды в 3-5 раз меньше, чем в пресной воде. Для ВНП в воде хлоркальциевого типа с минерализацией 120 г/л скорость поглощения воды в 12-14 раз меньше, чем в пресной воде.

Согласно предлагаемого способа в изолируемый пласт в первом цикле закачивают ВНП В 50 Э с минимальной относительно последующих циклов величиной водопоглощения, в воде с максимальным содержанием минеральных солей относительно последующих циклов, что позволяет закачать суспензию ВНП глубоко в трещины пласта, пока ВНП не набух до непрокачиваемого состояния. Во втором цикле закачивают ВНП В 105 с большей величиной водопоглощения, чем в первом цикле, в воде с меньшим содержанием минеральных солей, чем в первом цикле. Водонабухающий полимер, закачиваемый во втором цикле, набухает быстрее, при этом увеличиваясь в объеме в большей степени, чем в первом цикле, и может быть закачан на меньшую глубину, чем в первом цикле. В третьем цикле закачивают ВНП В 210 с большей величиной водопоглощения, чем во втором цикле, в воде с меньшим содержанием минеральных солей, чем во втором цикле. Водонабухающий полимер В 210, закачиваемый в последнем третьем цикле, набухает наиболее быстро, в сравнении с предыдущими циклами. Закачиваемый в третьем цикле в пресной воде ВНП, быстро набухая, тампонирует трещины в зоне пласта, непосредственно прилегающей к скважине, и не позволяет суспензии, закачанной в предыдущих циклах выйти в скважину. Созданный таким способом протяженный водоизоляционный экран обладает повышенной стойкостью к перепадам давления, за счет этого увеличивается продолжительность эффекта от водоизоляционных работ.

Таким образом, способ позволяет закачать суспензию ВНП далеко в трещины изолируемого пласта, что обеспечивает создание протяженного водоизоляционното экрана, стойкого к перепаду давления, существующему в системе пласт-скважина. Таким образом, увеличивают продолжительность эффекта от водоизоляционных работ и решают техническую задачу предлагаемого способа.

Для оценки эффективности предлагаемого способа в лабораторных условиях моделировали проведение водоизоляционных работ, тампонируя модель трещины пласта. В качестве модели трещины пласта использовали трубку из нержавеющей стали длиной 2400 мм с внутренним диаметром 4 мм. В трубку закачали в три цикла суспензию водонабухающего полимера. В первом цикле в воде хлоркальциевого типа с минерализацией 120 г/л закачали Водонабухающий полимер В 50 Э, во втором цикле в воде хлоркальциевого типа с минерализацией 60 г/л закачали Водонабухающий полимер В 105, в третьем цикле в пресной воде закачали Водонабухающий полимер В 210. Объем закачиваемой в каждом цикле суспензии был равен 1/3 от внутреннего объема трубки. Через 24 ч модель трещины пласта испытали на устойчивость к выдавливанию закачанной суспензии ВНП под влиянием перепада давления. Для этого на конце трубки, противоположном концу через который первоначально производили закачивание, повысили давление закачиванием пресной воды до начала сдвига и выдавливания из трубки суспензии ВНП. Замеренную величину давления начала сдвига поделили на длину трубки для определения величины удельного давления сдвига (в МПа/м). Величина удельного давления сдвига составила 4,2 МПа/м. В большинстве случаев перепады давления, существующие в системе пласт-скважина, не превышают 4,2 МПа/м. Таким образом, предлагаемый способ может быть использован для проведения водоизоляционных работ.

В подобных условиях провели исследования наиболее близкого технического решения. Для испытаний использовали трубку из нержавеющей стали длиной 2400 мм с внутренним диаметром 4 мм. Однако суспензию водонабухающего акрилового полимера АК-639 с концентрацией 20% в пресной воде после предварительной выдержки в течение 4-х часов с момента приготовления закачать в трубку не удалось по причине многократного увеличения объема частиц водонабухающего акрилового полимера АК-639 из-за впитывания воды.

Таким образом, предлагаемый способ более эффективен при проведении водоизоляционных работ, чем наиболее близкое техническое решение.

Пример практического применения. Способ реализовали в нефтедобывающей скважине с продукцией, обводненной на 98% из-за прорыва воды по системе трещин в трещинно-поровом карбонатном пласте, перфорированном в интервале 1050-1058 м. В скважину на глубину 1030 м спустили колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с диаметром 73 мм. Суспензию ВНП в воде готовили в процессе закачивания в скважину. В емкость объемом 0,3 м подавали заранее подготовленную воду самоизливом из автоцистерны, в эту же емкость при постоянном перемешивании добавляли ВНП с одновременным закачиванием получаемой суспензии насосом цементировочного агрегата ЦА-320М через колонну НКТ в пласт тремя последовательными циклами. В первом цикле закачали суспензию из 140 кг водонабухающего полимера В 50 Э в 10 м³ смеси пластовой минерализованной воды пашийского горизонта Ромашкинского месторождения с пресной водой при объемном соотношении, соответственно, 1:1. В последующем втором цикле закачали суспензию из 90 кг водонабухающего полимера В 105 в 7 м³ смеси пластовой минерализованной воды пашийского горизонта Ромашкинского месторождения с пресной водой при объемном соотношении, соответственно, 1:3. В третьем цикле закачали суспензию из 50 кг водонабухающего полимера В 210 в 5 м³ пресной воды. Суспензию ВНП продавили в пласт закачиванием в колонну НКТ 4 м³ пресной воды, используемой в качестве технологической жидкости при ремонте скважины. Скважину оставили на время разбухания ВНП в течение 24 ч. Далее скважину освоили свабом, спустили в скважину насос и пустили в эксплуатацию. После применения способа произошло увеличение продолжительности эффекта от водоизоляционных работ (межремонтного периода скважины) в 1,4 раза.

Благодаря созданию протяженного водоизоляционного экрана, более стойкого к перепаду давления, существующему в системе пласт-скважина, предлагаемый способ позволяет увеличить межремонтный период скважины в 1,1-1,5 раза.