Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к способам ремонтно-изоляционных работ (РИР).

Известен способ изоляции обводненных нефтяных коллекторов (патент RU №2224101, МПК Е21В 43/22, опубл. 20.02.2004 г., бюл. №5), включающий закачку в пласт водной суспензии структурообразующего вещества - гипса и водного раствора силиката одновалентного катиона. В качестве гипса используют гипс химический - фосфогипс, фторогипс, борогипс, магнезия-гипс, гидролизный гипс, одновалентным катионом является натрий, калий, литий, при этом указанная суспензия содержит гипс химический с концентрацией 2,1-7,5%, а указанный раствор используют с концентрацией 21-50%, причем закачку указанных водной суспензии и водного раствора осуществляют одновременно или последовательно.

Недостатком известного способа является низкая эффективность способа из-за малой концентрации фосфогипса в суспензии - 2,1-7,5%, при которой не образуется плотная тампонирующая масса, способная противостоять перепадам давления в течение длительного времени.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ проведения РИР в условиях больших поглощений (патент RU №2405926, МПК Е21В 43/22, опубл. 10.12.2010 г., бюл. №34). В скважину предварительно закачивают оторочку из 1-3 м³ нефтекислотной эмульсии, а далее в 1-4 цикла последовательно закачивают равные количества стекла натриевого жидкого (жидкое стекло) и структурообразующего реагента с суммарным объемом одного цикла от 4 до 8 м³ с промежуточной закачкой между ними буфера из пресной воды. В качестве структурообразующего реагента используют 50%-ную водную суспензию фосфогипса.

Недостатком известного способа является низкая эффективность способа из-за того, что предварительно закачанная оторочка нефтекислотной эмульсии препятствует глубокому продвижению жидкого стекла и суспензии фосфогипса в поры и трещины пласта.

Техническими задачами предложения являются повышение эффективности способа РИР, улучшение тампонирующей способности и упрочнение полученного тампонажного камня с применением структурообразующего реагента.

Технические задачи решаются способом ремонтно-изоляционных работ в скважине, включающим приготовление и циклическое закачивание структурообразующего реагента и жидкого стекла в изолируемый интервал.

Новым является то, что предварительно определяют приемистость изолируемого интервала, в качестве структурообразующего реагента используют суспензию молотого ангидрита, готовят суспензию ангидрита молотого в пресной воде при водо-твердом отношении в пределах 0,8-1 и в зависимости от приемистости изолируемого интервала закачивают в скважину от 1 до 15 циклов суспензии ангидрита молотого и жидкого стекла в соотношении объемов 1:1, каждый цикл включает в себя 1-5 м³ суспензии ангидрита молотого с добавлением синтетического или базальтового волокна в количестве 1-6 кг на 1 м³ суспензии ангидрита, 0,5-1 м³ буфера из пресной воды, 1-5 м³ жидкого стекла, далее закачивают цементный раствор, затворенный из 2-5 т портландцемента тампонажного, и оставляют скважину на реагирование в течение 24 ч, причем диаметр синтетического или базальтового волокна составляет 10-35 мкм, а длина его - 3-18 мм и добавляют его в процессе приготовления или закачивания суспензии ангидрита молотого.

Ангидрит молотый - порошок бело-серого цвета без запаха, представляет собой безводный сульфат кальция CaSO₄. Это медленно твердеющее вяжущее, которое после затворения водой постепенно переходит в двуводный сульфат кальция (CaSO₄⋅2H₂O), приобретая высокую конечную прочность. Степень помола характеризуется остатком на ситах с размерами ячеек 0,2 мм не более 15%.

Стекло натриевое жидкое по ГОСТ 13078-81 - густая жидкость желтого или серого цвета без механических примесей и включений, видимых невооруженным глазом, плотностью в пределах 1360-1450 кг/м³.

Синтетическое волокно (СВ) микроармирующее представляет собой полипропиленовое волокно цилиндрической формы.

Базальтовое волокно (БВ), полученное из расплавленной базальтовой породы.

Портландцемент тампонажный по ГОСТ 1581-96.

Вода плотностью 1000 кг/м³.

Сущность способа заключается в предварительном определении приемистости изолируемого интервала, приготовлении суспензии ангидрита молотого путем перемешивания его с водой и добавления СВ или БВ диаметром 10-35 мкм и длиной 3-18 мм. Далее суспензию ангидрита молотого с волокном и жидкое стекло закачивают в интервал нарушения в количестве от 1 до 15 циклов через буфер из пресной воды, причем волокно добавляют в суспензию молотого ангидрита в процессе приготовления.

Сроки схватывания ангидрита молотого зависят не только от свойств сырья и технологии изготовления, но и от количества вводимой воды, температуры вяжущего вещества и воды, условий перемешивания, наличия добавок и др. В лабораторных условиях определили, что оптимальное для закачивания в скважину водо-твердое отношение молотого ангидрита находится в пределах 0,8-1,0. Установили, что сроки схватывания суспензии ангидрита молотого при таком водо-твердом отношении составляют не менее 20 ч. Добавление жидкого стекла в суспензию молотого ангидрита приводит к его быстрому отверждению, поэтому закачивание суспензии ангидрита молотого и жидкого стекла должно быть последовательным и через буфер из пресной воды, что предотвращает их преждевременное схватывание. СВ или БВ, добавляемые в суспензию молотого ангидрита, обеспечивают улучшение тампонирующей способности и упрочнение полученного тампонажного камня, за счет чего повышается эффективность РИР. СВ или БВ как армирующие добавки создают в закачиваемой водоизолирующей смеси эластичную упругую пространственную структуру, занимающую объем поровых каналов и перекрывающую их.

Лабораторными исследованиями установлено, что прочность на изгиб тампонажного камня, полученного по предлагаемому способу, выше на 10,6-12,8%, а прочность на сжатие - на 12,4-14,4%, чем у прототипа. Прочность тампонажного камня повышается за счет добавления волокон в тампонажный раствор, содержащий суспензию молотого ангидрита и жидкое стекло. Все это в совокупности обеспечивает повышение эффективности способа РИР.

Реализация способа осуществляется следующим образом. Поднимают подземное оборудование. Определяют техническое состояние эксплуатационной колонны опрессовкой с пакером. Продуктивные пласты, расположенные ниже изолируемого интервала, перекрывают пакером или отсыпкой песком с установкой цементного моста. Проводят замену всего объема скважинной жидкости на пресную воду. Замена на пресную воду необходима, чтобы при росте давления выше допустимого в процессе закачивания и последующей расстыковки посадочного устройства от пакера жидкое стекло, находящееся в НКТ, не смешалось с минерализованной водой в межтрубном пространстве.

Далее определяют приемистость изолируемого интервала закачиванием не менее 6,0 м³ пресной воды. Устье скважины оборудуют герметизатором. Опрессовывают нагнетательную линию на давление, в 1,5 раза превышающее предполагаемое рабочее давление, но не менее чем на 15 МПа. Заполняют колонну НКТ закачиванием пресной воды. Через колонну НКТ в изолируемый интервал последовательно закачивают 1-5 м³ суспензии молотого ангидрита, 0,5 м³ пресной воды, 1-5 м³ жидкого стекла, 0,5 м³ пресной воды. В процессе закачивания в суспензию молотого ангидрита добавляют СВ или БВ из расчета 1-6 кг на 1 м³ суспензии. Данный цикл закачивания повторяют 1-15 раз, требуемое количество циклов в зависимости от приемистости указано в таблице.

Закачку производят непрерывно. По завершении циклической закачки суспензии молотого ангидрита с добавлением СВ или БВ и жидкого стекла в скважину закачивают цементный раствор, затворенный из 2-3 т портландцемента тампонажного, и оставляют скважину на реагирование в течение 24 ч.

Выбор объема суспензии молотого ангидрита и жидкого стекла в пределах от 1,0 м³ до 5,0 м³ определяется следующим образом. При закачивании каждого последующего цикла, включающего последовательную подачу в колонну НКТ суспензии молотого ангидрита, буфера из пресной воды и жидкого стекла, невозможно точно спрогнозировать момент времени, когда из-за кольматации изолируемого интервала давление закачивания возрастет до величины, исключающей дальнейшее закачивание. В случае роста давления обычно тампонажную композицию, находящуюся в колонне НКТ, до последней возможности пытаются продавить в изолируемый интервал технологической жидкостью. При этом в условиях роста давления вероятность продавить оставшуюся в колонне НКТ тампонажную композицию существенно возрастает, если в НКТ одновременно находится только суспензия молотого ангидрита либо только жидкое стекло. Если в колонне НКТ одновременно остаются и суспензия молотого ангидрита, и жидкое стекло, то при смешении в изолируемом интервале происходит их отверждение, при этом создается дополнительный объем кольматирующей массы, способствующей росту давления. Если же в колонне НКТ остается только суспензия молотого ангидрита или только жидкое стекло, то закачивание их по отдельности не вызывает дополнительного образования кольматирующей массы, соответственно вероятность их выдавливания из НКТ возрастает. Оптимальные условия для продавливания остатков содержимого колонны НКТ создаются, если объем суспензии молотого ангидрита или жидкого стекла равен или больше объема колонны НКТ. Если объем суспензии молотого ангидрита или жидкого стекла будет меньше объема колонны НКТ, то создаются условия для образования в колонне не одной, а двух границ контакта суспензии молотого ангидрита и жидкого стекла. При этом вероятность продавить в изолируемый интервал содержимое колонны НКТ будет снижаться. С учетом изложенного и того, что наиболее часто объем колонны НКТ для закачки бывает в пределах от 1,0 до 5,0 м³, то соответствующим образом выбраны объемы суспензии молотого ангидрита или жидкого стекла в пределах от 1,0 до 5,0 м³.

Суспензию молотого ангидрита готовят с использованием установки для тампонажных работ УНБ-125×50СО или с использованием одновременно цементосмесительного и цементировочного агрегатов. При приготовлении суспензии отношение объема воды в кубических метрах к молотому ангидриту в тоннах принимают в пределах от 0,8-1,0 до 1:1. Плотность получаемой суспензии составляет 1495-1525 кг/м³. Для приготовления суспензии молотого ангидрита используют пресную воду без каких-либо добавок с температурой 20-22°C. Начало схватывания суспензии молотого ангидрита в пресной воде с температурой 20-22°C при условии непрерывного перемешивания составляет не менее 20 ч. При смешении суспензии молотого ангидрита с жидким стеклом происходит мгновенное отверждение смеси в полном объеме.

Пример приготовления суспензии молотого ангидрита с использованием установки для тампонажных работ УНБ-125×50СО.

Гидроманипулятором выгружают молотый ангидрит в бункер для сухих вяжущих установки УНБ-125×50СО. Набирают в смесительную емкость УНБ-125×50СО пресную воду с температурой 20-22°C. Создают в емкости циркуляцию (перемешивание) воды. В воду при постоянном перемешивании подают шнеком-податчиком из бункера сухой молотый ангидрит. После подачи всего молотого ангидрита перемешивают раствор в смесительной емкости установки УНБ-125×50СО до выравнивания плотности раствора ориентировочно 5-10 мин. Далее небольшими порциями постепенно подают в смесительную емкость СВ или БВ, перемешивают раствор в течение 5-10 мин, после чего раствор используют для закачивания в скважину. Готовый раствор до полного откачивания в скважину непрерывно перемешивают. При необходимости приготовления большего объема суспензии операции повторяют требуемое количество раз.

Пример приготовления и закачивания суспензии молотого ангидрита с использованием цементосмесительного агрегата и цементировочного агрегата.

Затворение молотого ангидрита водой для приготовления суспензии проводят аналогично приготовлению цементного раствора. Загружают молотый ангидрит в бункер для сухих вяжущих цементосмесительного агрегата. Из бункера молотый ангидрит шнеком подают на смесительный блок цементосмесительного агрегата, куда одновременно насосом цементировочного агрегата подается вода, соотношение объема воды в кубических метрах:молотый ангидрит в тоннах выдерживают соответственно 0,8:1. Из смесительного блока полученную суспензию подают в промежуточную емкость (чанок). В чанок постепенно небольшими порциями добавляют СВ или БВ из расчета 1,25-7,5 кг на 1 т ангидрита молотого (1-6 кг на 1 м³ суспензии ангидрита молотого). Полученную суспензию из чанка откачивают в скважину.

Закачивают в НКТ последовательно цементный раствор, затворенный из 2-3 т порландцемента тампонажного при водоцементном отношении 0,5 (для цемента марки ПЦТ) или при водоцементном отношении 0,44 (для цемента марки G). Закачанные реагенты и цементный раствор продавливают закачиванием в НКТ пресной воды в объеме, равном объему НКТ за вычетом 0,2 м³. Проводят контрольную промывку до чистой воды закачкой по межтрубью пресной воды в объеме не менее 1,5 объема колонны НКТ, далее проводят подъем колонны НКТ из скважины. Оставляют скважину на время структурирования водоизоляционной композиции и ожидания затвердевания портландцемента тампонажного в течение 24 ч.

Примеры практического применения.

Пример 1. Работы проводились в скважине с эксплуатационной колонной диаметром 146 мм, забоем 1693,7 м, интервалом перфорации 1648,4-1668 м и нарушением целостности эксплуатационной колонны в интервале 360-361 м. Удельная приемистость нарушения составляла 5,0 м³/(ч⋅МПа), количество закачиваемых циклов - 5. В скважине на глубине 1600 м установили взрыв-пакер. Спустили в скважину колонну НКТ 73 мм до текущего забоя. Заменили объем скважины на пресную воду. Установили низ колонны НКТ на глубину 330 м. Заполнили скважину. Закачали через НКТ в изолируемый интервал последовательно 1,0 м³ суспензии молотого ангидрита с добавлением 3,9 кг СВ; 0,5 м³ пресной воды; 1,0 м³ жидкого стекла; 0,5 м³ пресной воды. Данный цикл закачивания повторили 5 раз. При приготовлении суспензии соотношение объема воды в м³ и молотого ангидрита в тоннах составляло соответственно 0,9:1. Затворение молотого ангидрита водой для приготовления суспензии проводили аналогично приготовлению цементного раствора. Загрузили молотый ангидрит в бункер для сухих вяжущих цементосмесительного агрегата. Из бункера молотый ангидрит шнеком подавали на смесительный блок цементосмесительного агрегата, куда одновременно насосом цементировочного агрегата подавали пресную воду, полученная суспензия подавалась в промежуточную емкость (чанок). В чанок постепенно небольшими порциями добавляли СВ из расчета 3 кг на 1 м³ суспензии молотого ангидрита. Полученную суспензию из чанка откачивали в скважину. Далее закачали в НКТ последовательно 0,5 м³ пресной воды; цементный раствор, затворенный из 3 т портландцемента тампонажного; 0,8 м³ пресной воды. Провели контрольную промывку до чистой воды закачкой по межтрубью пресной воды в объеме 1,3 м³. Подняли НКТ на глубину 150 м. Оставили скважину на ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ) в течение 24 ч. После ОЗЦ разбурили цементный мост и промыли скважину. Испытали эксплуатационную колонну на герметичность опрессовкой избыточным давлением и снижением уровня. По результатам испытаний эксплуатационная колонна признана герметичной.

Пример 2. Работы проводились в скважине с эксплуатационной колонной диаметром 146 мм, забоем 1727,3 м, интервалом перфорации 1696,2-1710 м и нарушением целостности эксплуатационной колонны в интервале 1680-1681 м. Удельная приемистость нарушения составляла 11,0 м³/(ч⋅МПа), количество закачиваемых циклов - 10. В скважине на глубине 1685 м установили цементный мост. Спустили в скважину колонну 73 мм НКТ до текущего забоя. Заменили объем воды в скважине на пресную воду. Установили низ колонны НКТ на глубину 1655 м. Заполнили скважину. Закачали через НКТ в изолируемый интервал последовательно 5 м³ суспензии молотого ангидрита с добавлением 10 кг БВ; 0,5 м³ пресной воды; 5 м³ жидкого стекла; 0,5 м³ пресной воды. При приготовлении суспензии соотношение объема воды в м³ и молотого ангидрита в тоннах составляло соответственно 0,8:1. Затворение молотого ангидрита водой для приготовления суспензии проводили аналогично приготовлению цементного раствора. Загрузили молотый ангидрит в бункер для сухих вяжущих цементосмесительного агрегата. Из бункера молотый ангидрит шнеком подавали на смесительный блок цементосмесительного агрегата, куда одновременно насосом цементировочного агрегата подавали пресную воду, полученная суспензия подавалась в промежуточную емкость (чанок). В чанок постепенно небольшими порциями добавляли БВ из расчета 5 кг на 1 м³ суспензии молотого ангидрита. Полученную суспензию из чанка откачивали в скважину. Далее закачали в НКТ последовательно 0,5 м³ пресной воды; цементный раствор, затворенный из 4 т портландцемента тампонажного марки G; 4,8 м³ пресной воды. Провели контрольную промывку до чистой воды закачкой по межтрубью пресной воды в объеме 7,4 м³. Подняли НКТ на глубину 1500 м. Оставили скважину на ОЗЦ в течение 24 ч. После ОЗЦ разбурили цементный мост и промыли скважину. Испытали эксплуатационную колонну на герметичность опрессовкой избыточным давлением и снижением уровня. По результатам испытаний эксплуатационная колонна признана герметичной.

Использование способа приводит к повышению эффективности способа РИР, улучшению тампонирующей способности и упрочнению полученного тампонажного камня с применением структурообразующего реагента.