Способ коагуляционно-кристаллизационного снижения проницаемости призабойной зоны пласта скважины

Авторы патента:

АГЗАМОВ ФАРИТ АКРАМОВИЧ

ШАКИРОВ РАМИЛЬ ГАМИЛЬЯНОВИЧ

ГУНИН СЕРГЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

ШАРАФУТДИНОВ ЗАРИФ ЗАКИЕВИЧ

ВАСИЛЬЕВ ВЛАДИСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ

НАСЫРОВ РАДИК ЗУФАРОВИЧ

ЛОСЕВ ЮРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

E21B33/138 - глинизация стенок скважины, закачивание цемента в поры и трещины породы

E21B33/13 - способы или устройства для цементирования щелей или подбурочных скважин, трещин или т.п.(цементировочные желонки E21B 27/02; материалы, улучшающие состояние почвы или стабилизирующие почву C09K 17/00)

Изобретение относится'к строительству скважин, в частности к спосо°бам снижения проницаемости пласта. Цель - повышениеэффективности способа снижения проницаемости пласта за счёт увеличения степени кольматации при одновременном расширении температурного диапазона. В скважине, заполненной глинистым раствором на водной основе, призабойную зону пласта (ПЗП) последовательно обрабатывают суспензиями кремнеземсодержащего и известьсодержащегр компонентов. В качестве кремнеземсодержащего компонента используют глинистый раствор скважины.-Для усиления коагуляционно-кристаллизаЦионного снижения проницаемости ПЗП раствор в ПЗП заменяют на глинистый раствор, обработанный реагентом, образующим водостойное соединение при взаимодействии с оксидом кальция, например А12($04)з. Fe2(S04b. NaSIFe. Способ позволяет снижать проницаемость ПЗП при 22''С. 1 з.п.флы, 3 табл.9^

(19) (1!) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕН!ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4628010/03 (22) 12.10.88 (46) 30.01.92.-Бюл, N 4 (71) Уф вский еф я ой I4HCm (72) Ф.А.Агэамов, P.Ã.Øàêèðîâ; С.М.Гунин, 3.3.Шарафутдинов, В.В.Васильев, P.З.Насыров и Ю.МЛосев (53) 622.245.59(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 819306; кл. Е 21 В 33/138, 1979, Авторское свидетельство СССР . М- 1481378, кл. Е 21 В.33/13, 1986. (54) СПОСОБ КОАГУЛЯЦИОННО-КРИСТАЛЛИЗАЦИОННОГО СНИЖЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА

СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к строительству .скважин, в частности к способам снижения проницаемости пласта. Цель .вЂ” повышение

Изобретение относится к строительству скважин, в частности к способам снижения проницаемости пласта.

Цель изобретения вЂ” повышение эффективности способа за счет увеличения степени кольматации при одновременном расширении температурного диапазона.

Приэабойную зону пласта (ПЗП) последовательно обрабатывают водными.суспензиями кремнеземсодержащего и известьсодержащего компонентов, а в качестве кремнеэемсодержащего компонента используют глинистый раствор, находящийся в скважине и в порах ПЗП. Такая последовательность обработки дает эффект даже в том случае, если ПЗП обрабатывают только струями суспензии известьсодержащего компонента, но глинистый раствор при этом должен иметь концентрацию глины нв меэффективности способа снижения проницаемости пласта за счет увеличения степени кольматации при одновременном расширении температурного диапазона. В скважине, заполненной глинистым раствором на водной основе; призабойную зону пласта (ПЗП) последовательно обрабатывают суспензиями кремнеэемводержащего и известьсодержащего компонентов. В качестве кремнеземсодержащего компонента используют глинистый раствор скважины..для усиления коагуляционна-кристаллизационного снижения проницаемости ПЗП раствор в ПЗП заменяют на глинистый раствор, обработанный реагентом, образующим водостойное соединение при взаимодействии с . оксидом кальция, например А1г($04)з, Рег($04)з, йа$1Рв. Способ позволяет снижать проницаемость ПЗП при 22 С. 1 з.п.флы; 3 табл. нее 13:мас. j(. Когда глинистый раствор в скважине содержит меньшее количество глины, предпочтительно в ПЗП поместить предварительно глинистый раствор, обработанный химическим реагентом, образующим водостойкое . соединение при взаимодействии а оксидом кальция раствора, например А1г($04}э. Рег($04)г, !чаг$! Ев.

При использовании промывочной жидкости в виде глинистого раствора на водной основе с плотностью 1100-1200 кг м кон-центрация твердой фазы так высока (15-27 мас. $), что становится возможным обработка пласта только известковой суспензией.

Струя известковой суспензии загоняет в пласт часть глинистого раствора, который вследствие наличия ионов Са, скоагулировав, уплотняется в обьеме пласта. Избыточная иэаесть в последующем химически

1709071 взаимодействует с активными центрами частиц глины с образованием соответствующих кристаллогидратов, уплотняя тем самым структуру экрана и способствуя формированию высокопрочного экрана. Ограничения по плотности обусловлены воэможностью получения прочного экрана, При р < 1100 кг м ф5 мас, g глины) содержание твердой фазы в растворе мало, поэтому не возможно получение прочного экрана, при р >1200 кг м (> 27 мас.$ глины) раствор слишком сильно загустевает и трудно обеспечить его проникновение s пласт в достаточном количестве, что снова приводит к снижению прочности экрана.

При плотности раствора менее 1100 кг м необходимо изменить последовательность операций, так как если ее сохранить, как у прототипа, то невозможно получить после козгуляуционной структуры кристаллиззцивнную, что снижает прочность экрана. При первоначальной обработке пласта известью и последующем попадании в пласт глинистых частиц они коагулируют., уплотняя при этом экрана, и так же, как и в раннем способе, формируются гидросиликаты и гидроалюмосиликаты кальция в поздние сроки и способствуют формированию прочного экрана. Обработка глинистого раствора Сульфатами трехвалентных металлов приводит к раннему формированию после коагуляционной структуры внутри экрана гидросульфзтов кальция и соответствующих металлов, при образовании которых происходит сильное увеличение обьема, что приводит к напряжению структуры экрана и увеличению его прочности.

Если учитывать суммарное изменение объема системы (твердая фаза + жидкость), то процвсс коагуляции сопровождается его увеличением, тзк кзк происходит высвобождение зизчительных количеств физически евяэзнной (псевдокристаллической) иоды помииенной плотности(р -1,3-1,5) и переход ее в свободную (р = 0,75). увеличение объема высвободившейся воды превышает уменьшение обьемз твердой фазы (твердое тело + связанная вода). и поэтому суммарнь и объем системы увеличивается. Для подтверждения. указанных положений, связанный с изменениями обьема системы в процессе «оагуляции, проведены специальные эксперименты на установке. Экспериментальная установка состоит из герметиэироеанного стеклянного сосуда (емкость ЯВ смз, внутренний диаметр 60 мм), который при помощи соединительной трубки соединен с мерйым коленом. Герметизировзнный сосуд заполнялся исследуемой смесью (или двумя смесями) и измерялось изменение ее объема во времени.

Процесс коагуляции на границе между растворами глины и известковой суспен5 зией сопровождался образованием уплотненной эоны скоагулировавшей глины и эоны отторгнутой воды. В процессе коагуляции суммарный объем системы (твердая фаза + жидкость} увеличивается, тогда как

10 суммарный обьем глинистого раствора, обработанного известковой суспензией до помещения в экспериментальную установку, практически нв изменяется (незначительное увеличение объема объясняется про15

45 хождением. остановочных процессов коагуляции), В смесях Известковой суспензии с глинистыми растворами, обработанными

AlZ(S04)a, Fez(S04)a; NazSlFe, протекают. пррцессы- коагуляционного и кристаллизационного структурообразования, сопровождающиеся физико-химическим связыванием воды, и кзк следствие, увеличением объема твердой Фазы и уменьшением суммарного объема системы в целом.

В табл;1 показана эффективность способа по сравнению с известным.

8 табл.2 приведены составы кремнеземсодержащего и иэвестьсодержащего компонентов, из которых готовили суспензии.

В табл.3 приведены данные по изменению объема смесей суспензий для струйной обработки призабойной зоны проницаемого пласта.

Примеры, характеризующие изобретение.

Были изготовлены искусственные песчаные керны с проницземостью 10 вЂ” 10 м . Экспериментальная установка состоит

2 из испытательной камеры, насадки и кернодержателя. в котором помещен керн.

Испытания проводились в следующей последовательности.

В способе, взятом за прототип, камера заполняется глинистым раствором, затем через насадку проводится обработка кернов сначала струей кремнеземсодержащей суспензии, затем известьсодержа щей суспензии.

В предложенном споаофе:

А. Камера заполняется глинистым раствором, затем через насадку проводится обработка кернов струей известьсодержащей суснензии.

Б. Камера заполняется глинистым рас-,твором, затем через насадку проводится обработка кернов сначала струей иэвестьсодержащей суспензии, затем струей глинистого раствора.

1709071

Эефективнос

Аавление, необходимое для восстановле" мил проницаемости, ИПа

Температу-.= ра испытаний> С

Последовательность обработки

Прототип

Последовательная обработка суспен- 22 зий кремнеэемистого компонента и 1го известкового

0,6

3,8

Предломенный способ

0,5

5,2

6,8

5,0

Z,1.

1го

180

6. Обработка иэеестковым компонентом и в последующем глинистым раствором с f 1090 кг м-з (13 масА глины) 5,2

7,z

s,ã

1го

200.

0. Обработка известковым коипонентом и в последующем глинистым раствором, обработанным предварительно:

A La i SSOO )3

8,z

Разрушение керна

6 0

8,8

Разрушение карне

y,z

9,50

12,1

120 гоо

Реэ(ОО )т

Na>SiFe

Таблица 2

Состав компонентов суспензий

В. То же, что и Б, но с предварительной обработкой глинистого раствора: Alz(S04)a;

Fez(S04)g; Мага! Р8.

После обработки керн извлекается- иэ кернодержателя и в течение 4 ч подвергался воздействию различных температур. После термообработки керны испытывались на обратную проницаемость, в процессе испытания фиксировалось давление, при котором происходило восстановление исходной проницаемости.

Предложенный способ эффективнее прототипа и позволяет расширить температурный диапазон применимости способа в сторону пониженных температур.

Формула изобретения

1. Способ коагуляционно-кристаллизационного снижения проницаемости призабойной эоны пласта (ПЗП) скважины, А. Известковая суспензия при наличии глинистого раствора в скваэине ялотностью, кг/мэ (мас.ь глины):

1z1o (zs)

-:1200 (zz)

1150 (21)

1100 (15)

1090 (13) бурящейся с применением глинистого раствора на водной основе, путем последовательной обработки призабойной зоны пласта (ПЗП) суспензиями кремнеземсодер5 жащего и известьсодержащего компонентов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет увеличения степени кольматации при одновременном расширении температурного

10 диапазона, в качества .кремнеземсодержащего компонента используют глинистый раствор, находящийся в скважине и в порах

ПЗП.

2. Способ по п.1, отличающийся

15 тем, что перед обработкой раствор в ПЗП заменяют на глинистый раствор, обработанный химическим реагентом, образующим водостойкое соединение при взаимодействии с оксидом кальция.

20 Таблица l ть способа обработки

1709071

Т а бл и ц а 3

Экспериментальные данные по определению изменения объема известь+глина (известь +обработанная глина) Передвивение мениска в мерном колене (дн О, 5 см), см, через, сут

Изменения объема систе" мы глина+известь,см, через, сут

Исследуемая система

NF пп

«Ф б

1 3 7

1* 1

1 Раздельные растворы. известковая суспензия (200 смэ) и глинистый раствор (300 смэ) 1150 кг/мэ (21 мас.Ф) +8,3 +1,14 +1,49 +1,63

+5,8 +7,6

Омеванный раствор: известковая суспензия (200 смз) и глинистый раствор (300 смэ»

f 1150 кг/мэ (21 мас.Ф) +0,8, +0 06 +0,12 +0,16

+0,6

+0,3