Способ создания гравийного фильтра в скважине

 

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и предназначено для закачки и отбора газов или жидкостей в скважины. Цель - повышение качества гравийного фильтра и продуктивности скважины. Для этого сначала в скважину спускают колонну заливочных труб. Затем многократно производят гидроуплотнение призабойной зоны путем закачки в заливочную колонну пульпы с зернистым материалом в объеме, не превышающем объем заливочной колонны. Продавливают пульпу в призабойную зону при давлениях, равных давлению разрыва пласта, и закрывают устье скважины до снижения давления на устье до нуля. После завершения гидроуплотнения в интервале перфорации обсадной колонны (ОК) устанавливают фильтр. В кольцевое пространство между фильтром и ОК и в пространство каверн за ОК намывают гравий для задержания пластового песка. 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ HSGEPETEHHH

К А BTOPCMOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4211961/23-03 (22) 18.03.87 (46) 15.09.89. Бюл. № 34 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (72) М. А. Цайгер, Б. В. Арестов и. В. А. Кайгородов (53) 622.245.543 (088.8) (56) Патент США № 3670817, kë. 166-278, о публ и к. 1972.

Патент США № 3583487, кл. 166-278, опублик. 1971. (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ГРАВИЙНОГО

ФИЛЬТРА В СКВАЖИНЕ (57) Изобретение относится к газовой и нефтяной пром-сти и предназначено для закачки и отбора газов или жидкостей в скважины.

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и может быть использовано при создании гравийных фильт. ров в скважинах для закачки и отбора газов или жидкостей, вскрывающих несцементированный продуктивный пласт перфорированной обсадной колонной.

Цель изобретения — повышение качества гравийного фильтра и повышение продуктивности скважины.

Сущность способа заключается в следующем.

Вскрывают продуктивный пласт перфорированной обсадной колонной, спускают фильтр для задержания гравия и устанавливают его в интервале перфорации и намывают гравий в кольцевое пространство между фильтром и обсадной колонной и в пространство каверн, окружающих обсадную колонну, а перед спуском фильтра опускают в скважину колонну заливочных труб, производ-т гидроуплотнение призабойной

ÄÄSUÄÄ 1507958

<511 4 Е 21 В 43/08

Цель — повышение качества гравийного фильтра и продуктивности скважины. Для этого сначала в скважину спускают колонну заливочных труб. Затем многократно производят гидроуплотнение прпзабойной зоны путем закачки в заливочную колонну пульпы с зернистым материалом в объеме, не превышающем объем заливочной колонны. Продавливают пульпу в призабойную зону при давлениях, равных давлению разрыва пласта, и закрывают устье скважины до снижения давления на устье до нуля. После завершения гидроуплотнения в интервале перфорации обсадной колонны (ОК) устанавливают фильтр. В кольцевое пространство между фильтром и ОК и в пространство каверн за ОК намывают гравий для задержания пластового песка. 1 3. и. ф-лы. зоны путем закачки в заливочную колонну пульпы с зернистым материалом в объеме, не превышающем объем заливочной колонны. Продавливают пульпу в призабойную зону при давлениях, равных давлению разрыва пласта, и закрывают устье скважины

<о снижения давления на устье до нуля.

Гидроуплотнение пласта может быть проведено многократно.

Благодаря гидроуплотнению рыхлая порода в призабойной зоне уплотняется, т. е. снижает свою пористость в ре ультате размещения в этой зоне плотного осадка зернистого материала, доставленного вместе с пульпой и остающегося после отфнльтровывания жидкости-носителя.

Ограничение объема пульпы, закачиваемого в пласт за цикл гидроуплотнения объеvIoM, не превышающим объема заливочных труб, соизмеримого с объемом призабойной зоны, гарантирует, что закачиваемый с пульпой зернистый материал не будет оттеснен

1507958

3 в призабойной зоне слишком далеко от обсадной колонны. Кроме того, это ограничение дает дополнительное преимущество, которое состоит в том, что закачку пульпы с зернистым материалом в полость заливочных труб можно вести в режиме циркуляции, когда противодавления на насосный агрегат малы и резко снижен износ клапанных и других узлов насосного агрегата зернистым материалом. В режиме продавки пульпы в пласт через насосный агрегат при высоких противодавлениях прокачивается продавочная жидкость, не содержащая вызывающего износ зернистого материала. Благодаря этому преимуществу снижается уровень требований, предъявляемых к насосным агрегатам для закачки пульпы и в качестве последних могут быть использованы цементировочные агрегаты, которые не рекомендуется использовать при гидравлическом разрыве пласта из-за сильного эрозионного износа и возможности внезапного выхода из строя.

Объем пульпы, закачиваемой в заливочную колонну за один цикл гидроуплотнения, определяют по суммарному объему зернистого материала, который планируют продавить в призабойную зону. В отдельных случаях при малой толщине продуктивного пласта объем пульпы, закачиваемой в заливочную колонну, может оказаться меньше объема заливочной колонны.

Сбрасывание давления после продавки пульпы закрытием устья скважины до тех пор, пока давление на устье не снизится до нуля, имеет преимущества перед другими техническими приемами сбрасывания давления в скважине, например, перед выпуском части жидкости из скважины через устьевую задвижку. При осуществлении предлагаемого технического приема пульпа, вошедшая в образовавшуюся при давлении разрыва пласта трещину, под действием перепада давления между трещиной и пластом отфильтровывает в пласт жидкость-носитель.

Трещина постепенно смыкается, концентрация зернистого материала в пульпе увеличивается и в конечном счете образуется плотный осадок, препятству ющий полному смыканию трещины, а порода у стенок трешины оказывается в более плотном состоянии (т. е. с меньшей пористостью), чем до начала гидроуплотнения; фильтрование жидкости-носителя и, следовательно, смыкание трещины прекращается тогда, когда давление в пульпе и на забое скважины снизится до величины равной пластовому давлению. Поскольку при проведении работ, включающих спуск и извлечение из скважины труб, плотность жидкости подбирают так, чтобы она уравновешивала и даже превышала (обычно на 10 — 15Я) пластовое давление, снижение забойного давления до величины пластового означает снижение давления скважины на устье до нуля. Тем самым снижение давления на устье до нуля свиде5

55 тельствует о смыкании трещины после уплотнения в ней осадка зернистого материала.

Сбрасывание давления в скважине после закачки пульпы иным техническим приемом, например, выпуском части жидкости из скважины через задвижку на устье, приводит к поступлению пульпы обратно в ствол скважины, вследствие чего могут возникнуть осложнения, например прихват заливочных труб зернистым материалом.

Способ осуществляют следующим образом.

В скважину, заполненную рабочей жидкостью, уравновешивающей пластовое давление, спускают колонну заливочных труб, затем закачивают пульпу, состоящую из жидкости-носителя и зернистого материала, например, кварцевого песка. Объем закачиваемой пульпы устанавливают не превышающим объема заливочных труб, а закачку пульпы ведут с одновременным выпуском рабочей жидкости из затрубного пространства. После доведения головной части пульпы до башмака заливочных труб выпуск рабочей жидкости из затрубного пространства перекрывают и начинают закачку в заливочные трубы продавочной жидкости, создавая на забое давление, равное давлению разрыва пласта. При этом в призабойной зоне продуктивного пласта раскрываются, трещины и в них продавливается пульпа. По завершении продавки объема пульпы устье скважины закрывают и ожидают период времени, пока давление на устье не снизится до нуля.

Объем зернистого материала, который необходимо разместить в нризабойной зоне, определяют по объему обрабатываемой зоны (в зависимости от толщины пласта и принимаемого радиуса обработки) умноженному на разность пористостей продуктивного пласта до и после уплотнения. Пористость призабойной зоны пласта до уплотнения может быть определена геофизическими методами (например, с помощью гаммагамма-каротажа или акустического каротажа), а пористость после уплотнения можно принять равной пористости пласта до начала разработки, которая обычно известна из геофизических данных (например, по электрокаротажу разведочных скважин).

Объем пульпы определяют, исходя из допустимой концентрации зернистого материала для данной жидкости-носителя.

Если потребный для гидроуплотнения призабойной зоны объем пульпы превышает объем заливочных труб, то циклы гидроуплотнения повторяют многократно, обеспечивая продавливание потребного объема зернистого материала в обрабатываемую зону пласта.

После завершения гидроуплотнния производят известными техническими приемами установку фильтра в интервале перфорации обсадной колонны и намыв гравия для за1 507958!

Формула изобретения

5 держания пластового песка в кольцевое пространство между фильтром и обсадной колонной.

Для того, чтобы зернистый материал, вводимый с пульпой, не кольматировался пластовым песком, медианный диаметр зернистого материала Dso поддерживают в определенном соотношении с медианным диаметром пластового песка dso. С этой целью рекомендуется, например, соотношение

Dso= (5 — 7) dsoЖидкость-носитель выбирается так, чтобы она хорошо фильтровалась в пласт и имела оптимальную вязкость. Для водонасыщенных пластов в качестве жидкости-носителя используют например, водный раствор сульфитно-дрожжевой бражки, для нефтеносных пластов — сырую нефть. Вязкость жидкости-носителя подбирают по оптимуму, исходя из критерия минимальных затрат на проведение процесса гидроуплотнения.

При повышенной вязкости увеличивается время, ожидания после продавки пульпы в пласт, что удорожает затраты на процесс; при пониженной вязкости — увеличиваются объемы и расходы (в единицу времени) жидкости-носителя, закачиваемой для увеличения давления на забое до давления разрыва пласта, что также удорожает затраты на процесс. Оптимальную вязкость подбирают в зависимости от условий в конкретной скважинее.

Пример. В скважине подземного хранилища газа продуктивный пласт-коллектор перекрыт обсадной колонной диаметром

168 мм и вскрыт кумулятивной перфорацией в интервале 1173 — 1176 м с плотностью

60 отв./м (всего 180 отверстий). Пласт-коллектор представлен мелкозернистыми песками (медианный диаметр dso=0,15 мм), насыщенными в призабойной зоне водой при пластовом давлении 11,6 МПа. Пористость призабойной зоны до начала гидроуплотнения составила 45Я=0,45.

Для сооружения гравийного фильтра в скважине выполнили следующие операции.

В скважину спустили колонну заливочных труб диаметром 89 мм до глубины 1176 м (объем внутренней полости колонны 5,33 м )

В качестве рабочей жидкости, заполняющей ствол скважины, использовали водный раствор CaCl, с плотностью 1,15 г/см . Предварительно определили, что давление разрыва пласта составляет 20,5 МПа. В качестве зернистого материала для приготовления пульпы использовали кварцевый песок фракции

0,6 — 1,6 мм (.О о=0,98 мм), что соответствовало соотношению В.-о/с4о=6,53.

В качестве жидкости-носителя использовали водный раствор сульфитно-дрожжевой бражки. Для подбора оптимальной вязкости жидкости-носителя провели пробные закачки в пласт жидкости-носителя разных вязкостей — 44 — 48 сСт и 21 сСт при давле!

6 ниях разрыва пласта. Время ожидания снижения давления на устье до нуля после прекращения продавки составило для вязкости

44 — 48 сСт 7 — 8 ч, для вязкости 21 сСт 55—

60 мин. Из экономических соображений решили провести процесс гидроуплотнени я на жидкости-носителе с вязкостью 21 сСт.

Потребный объем песка определили следующим образом.

При диаметре зоны обработки 1,6 м, диаметре скважины 0,168 м и толщине продуктивного пласта 3,0 м, объем обрабатываемой зоны составил 5,96 м . Пористость призабойной зоны до гидроуплотнения равна 0,45, пористость после гидроуплотнения принята равной 0,25. Таким образом, дополнительный объем песка, который нужно было ввести в призабойную зону определили равным

5,96)((0,45 — 0,25) =1,193 м .

Средняя концентрация песка в жидкостиносителе вязкостью 21 сСт принята равной

0,103 м на м пульпы. Потребный объем пульпы определен равным 1,193 м .0,103=

=11,57 м . Этот объем превышает объем заливочной колонны труб, равный 5,33 мз.

Поэтому гидроуплотнение провели в три цикла. В первом цикле в колонну заливочных труб было закачано, а затем продавлено в пласт 2,8 м пульпы, во втором цикле 3,8 м, в третьем цикле 5,0 м . В качестве продавочной жидкости использовали раствор CaClq плотностью 1,15 г/см . Концентрацию песка в пульпе поддерживали на уровне 0,099—

0,108 м на м пульпы.

После окончания гидроуплотнения заливочные трубы из скважины извлекали и спустили на забой проволочный фильтр наружным диаметром 102 мм и длиной 3 м. Фильтр установили в интервале перфорации обсадной колонны. Зазор между витками проволоки 0,5 мм. В кольцевое пространство между корпусом фильтра и обсадной колонной намыли крупнозернистый кварцевый песок фракции 0,6 — 1,6 мм (в качестве гравия).

Выше корпуса фильтра кольцевой зазор уплотнили пакером.

Описанный пример не ограничивает пределы применимости способа. В частности может быть увеличено число циклов гидроуплотнения, объем заливочных труб и, соответственно, объем пульпы в каждом цикле и сделаны другие изменения в технологии, не меняющие существа предложенного способа.

1. Способ создания гравийного фильтра в скважине, включающий вскрытие продуктивного пласта перфорированной обсадной колонной, спуск фильтра для задержания гравия и установку его в интервале перфорации обсадной колонны, намыв гравия в кольцевое пространство между фильтром и обсадной колонной и в пространство ка1507958

Составитель Е. Молчанова

Редактор М. Товтин Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 5464/38 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

7 верн за обсадной колонной, отличающийся тем, что, с целью повышения качества гравийного фильтра и продуктивности скважины, перед спуском и установкой фильтра в скважину спускают колонну заливочных труб и перед намывом гравия производят гидроуплотнение призабойной зоны путем закачки в заливочную колонну пульпы с зернистым материалом в объеме, не превышаю8 щем объем -заливочной колонны, продавливают пульпу в призабойную зону при давлениях, равных давлению разрыва пласта, после чего закрывают устье скважины и выдерживают до снижения давления на устье до нуля.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидроуплотнение призабойной зоны проводят многократно.