Способ глушения скважин, эксплуатирующихся погружными насосами, и вязкоупругий состав для его осуществления

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и позволяет предотвратить попадание вязкоупругого состава (ВУС) и жидкости глушения в призабойную зону пласта и сохранить ее 2 фильтрационно-емкостные свойства, а также предотвратить попадание ВУС в насос при последующем освоении скважины. Способ глушения насосных скважин заключается в закачке в затрубное пространство некоторого объема вязкоупругого состава, затем расчетного объема жидкости глушения при закрытой на устье задвижке, Пробку ВУС продавливают до отметки, расположенной выше верхних перфорационных отверстий . Недостаточное противодавление на пласт, создаваемое высотой столба пластового флюида, расположенного в интервале перфорации, компенсируют высотой пробки ВУС за счет его неньютоновских свойств. Удаление пробки ВУС при освоении осуществляют химическим воздействием разрушающего раствора. Вязкоупругий состав содержит полиакриламид, хромпик, сульфат хрома, воду и тиосульфат натрия, который стабилизирует состав и упрочняет его. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 3 ил. 1 табл. f fe

СОК)3 СОВЕТСКИХ сОциАлистическиХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 Е 21 В 35/00, 43/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4925438/03 (22) 11.01.91 (46) 23,05.93. Бюл. N 19 (71) Ухтинский индустриальный институт (72) М,Б,Дорфман, А.А,Мордвинов, Е.M.Ñòóпина и Д.А.Вологжанинов (56) Мирзаджанзаде А.X. и др, Технология и техника добычи нефти. М.: Недра, 1986, с,382. . Ахметов И.M. и Шерстнев Н.И. Применение композитных систем в технологических операциях.эксплуатации скважин. М.:

Недра, 1989, с.137, 95.. (54) СПОСОБ ГЛУШЕНИЯ СКВАЖИН, ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ ПОГРУЖНЫМИ НАСОСАМИ, И ВЯЗКОУПРУГИЙ СОСТАВ ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и позволяет предотвратить попадание вязкоупругого состава (ВУС) и жидкости глушения в призабойную зону пласта и сохранить ее

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективности глушения за счет предотвращения попадания вязкоупругого состава (ВУС) и жидкости глушения в призабойную зону пласта (ПЗП), сохранение ее фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС), а также предотвращение попадания ВУС в погружной насос при освоении скважины.

„„59„„1816848 А1 фильтрационно-емкостные свойства, а также предотвратить попадание ВУС в насос при последующем освоении скважины. Способ глушения. насосных скважин заключается в закачке в затрубное пространство некоторого объема вязкоупругого .состава, затем расчетного объема жидкости глушения при закрытой на устье задвижке, Пробку

ВУС продавливают до отметки, расположенной выше верхних перфорационных отверстий. Недостаточное противодавление на пласт, создаваемое высотой столба пластового флюида, расположенного в интервале перфорации, компенсируют высотой пробки ВУС за счет его неньютоновских свойств. Удаление пробки ВУС при освоении осуществляют химическим воздействием разрушающего раствора, Вязкоупругий состав содержит полиакриламид, хромпик, сульфат хрома, воду и тиосульфат натрия, который стабилизирует состав и упрочняет его. 2 с. и 1 з.п,ф-лы, 3 ил. 1 табл. ф

QO

Поставленная цель достигается тем, что в способе глушения скважин, включающем закачивание в затрубное пространство пробки ВУС, затем жидкости глушения при закрытой на устье скважины задвижке, пробку ВУС продавливают таким образом, чтобы она была расположена выше верхних дыр перфорационных отверстий, причем недостаточное противодавление на пласт, создаваемое высотой столба пластового флюида до верхних перфорационных отвер1816848 стий, компенсируют высотой пробки ВУС за счет его неньютоновских свойств исходя из соотношения

01 Рпл.г

2 где Парус — высота пробки ВУС, м;

0,1 — коэффициент, учитывающий репрессию на пласт при глушении скважины (здесь 10 от Рпл);

r — радиус скважины (внутренний диаметр эксплуатационной колонны), м; г, — статическое напряжение сдвига, Па

Поставленная цель достигается тем, что ударение пробки ВУС при последующем освоении скважины осуществляют химическим воздействием разрушающего состава.

Кроме того, при проведении операции глушения по заявляемому способу использует- 20 ся вязко-упругий состав, содержащий водный раствор полиакриламида, хромпик, сульфат хрома; в качестве стабилизирующей добавки он содержит тиосульфат натрия при следующем соотношении компонентов, об. Д:

ПАА 0,66 — 0,85

Хромпик 0,08-0,12

Тиосульфат Na 0,50 — 4,20

Сернокислый хром 0.07 — 0,40

Вода Остальное

Химическое воздействие при разрушении пробки ВУС во время освоения скважины осуществляют путем воздействия.на нее раствора, который содержит водный раствор сернокислого хрома и наиболее эффективно разрушает ВУС при соотношении; 1м з

5Д-ного раствора сернокислого хрома на з 40

На фиг, 1 показано проведение операции глушения скважины; на фиг. 2 — размещение в стволе скважины жидкости глушения, пробки ВУС и пластового флюида после проведения глушения скважины; на 45 фиг. 3 — операция вызова притока после глушения скважины, На фиг, 1 — 3 показаны скважина 1, колонна насосно-компрессорных труб 2, задвижка на устье скважины 3, погружной насос 4, продуктивный пласт 5, пластовый флюид 6, пробка ВУС 7, жидкость глушения

8, разрушающий раствор 9.

Предлагаемый способ глушения скважины может быть осуществлен следующим 55 образом, В насосной скважине 1 закрывается устьевая задвижка 3, и с помощью насосного агрегата (например ЦА) в затрубье закачивается определенный объем ВУС 7, причем пластовый флюид б, находящийся в скважине, задавливается в пласт 5. Пробка

ВУС продавливается жидкостью глушения 8 до уровня выше перфорационных отверстий на 10-20 м. Таким образом, она будет расположена выше продуктивного пласта, но ниже насоса 4. Затем приступают к выполнению ремонтных работ, подъему колонны

НКТ 2 и т,д. После проведения необходимых работ приступают к освоению скважины 1, Для этого спускают насос на колонне НКТ и начинают откачивать жидкость глушения из скважины опущенным насосом, при этом одновременно по затрубному пространству закачивают разрушающий раствор 9 для химического разложения пробки ВУС.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что исключается попадание ВУС в призабойную зону, так как интервал перфорации заполнен пластовым флюидом 6, а пробка ВУС 7 находится выше, Тем самым упрощается операция по вызову притока из пласта после глушения скважины, так как не образуется дополнительных фильтрационных сопротивлений. в призабойной зоне пласта, обусловленных попаданием ВУС в поровое пространство.

Лабораторными экспериментами установлено, что если известен объем задавленной в призабойную зону пробки ВУС, толщина пласта h, то, зная начальный градиент давления Po/h, где Po — перепад давления, при котором начинается движение пробки ВУС, можно оценить депрессию, при которой пробка еще не будет вытеснена из пласта обратно в скважину. Так,для трещийно-порового пласта начальный градиент составляет величину порядка

Ро 0,1 Mrla „Mrla

0,1 м м

Такой начальный градиент может реально уществовать,видимо, лишь в кавернозных коллекторах, так как эксперименты по вытеснению ВУС из порового пространства проводились на модели из кварцевого песка с "трещиной" размером 2,5х0,5 см. Если принять, что в реальных трещинах пласта начальный градиент больше на порядок, то несложно оценить. что для пласта толщиной

5 м объем пробки BYC 3-4 м обеспечит внедрение ее в пласт на 0,4 м от стенки скважины, т.е, для ее вытеснения из пласта потребуется депрессия 30-40 МПа.

Это еще раз подтверждает необходимость предотвращения попадания ВУС в поровое пространство призабойной зоны пласта.

18160ь18

Кроме того. ВУС, обладая неньютоновскими свойствами, позволяет компенсировать недостаточное противодавчение на пласт, создаваемое высотой столба пластового флюида в интервале перфорации. 5

На фиг, 2 показана скважина после проведения операции глушения, где h — высота столба жидкости глушения;

Ьвус -- высота пробки ВУС; пф — высота столба пластового флюида 10 в скважине;

h — толщина пласта.

Противодавление (репрессия) на пласт создается столбом жидкости глушения 8, ВУС 7 и столбом пластового флюида. 15

При глушении скважины давление этого столба должно быть не менее Р

Рф1 Рвуо+Pr Рпп, где Рф =рфЬфц — гидростатическое давление столба пластового флюида; 20

Рвнс = рвус hnvcg — гидростатическое давление столба ВУС;

Рг =pih g — гидростатическое давление столба жидкости глушения; где рф,рвус,р, — соответственно плот- 25> ности пластового флюида, ВУС, жидкости глушения;

g — ускорение свободного падения.

Так как йф = 1/2 h + (10 — 20) м для исключения попадания ВУС и жидкости глушения в ПЗП ирф также известна, то регулировать давление на.забое скважины можно, изменяя hgyc и hr, так как для этих жидкостей также известны рвус и р, В качестве жидкости глушения может применяться обычный глинистый раствор либо другой раствор повышенной плотности, Для создания равновесия на забое скважины достаточно, чтобы

РВУС + Рг = Pïë Рф

Но известно, что для безопасности проведения каких-либо ремонтных работ, для чего проводят глушение скважины, нед,>статочно условие равновесия: необходимо, чтобы было создано противодавление на пласт 45 (репрессия), которое превышало бы давление на 10 — 15/. В заявляемом способе глушения скважин противодавление на пласт создается за счет неньютоновских свойств пробки ВУС, Заявляемый вязко-упругий состав обладает статическим напряжением сдвига, которое позволяет выдерживать пробке ВУС некоторый перепад давлений, прежде чем она начинает сдвигаться, И чем больше толщина (обьем) пробки, тем боль- 55 ше необходимый перепад давлений (ЛРО).

При глушении скважины достаточно будет, если Ро =-(0,1 — 0,15) Ррп, Исходя из это о условия получаю > неп6 од му n, i .п : пробки ВУГ:

Лр,. - О.

2.г 7 г„ где 2.г - внутренний диаметр cvRR кины, м. статическое напряж .ние сдвига (т„) приведено в таблице.

Определив необходимую величину пвУО, можно Определить и hp .

Р л --рф Й» g — рвус g hpyi

/>„ g

Таким Образом. репрессия на плагт при глушении скважины создается за счет нень ютоновских свойств ВУГ и глушение производится фактически при условии равновесия давлений на забое скважины и в пласте, В этом случае пробка RYC выполняет следующие функции: предотвращает попадание в призабойную зону жидкости глушения и компенгирует недостаточное противодавление на пласт столба пластового флюида в скважине. что позволяет глушить скважину при равенстве забойного и пластового давлений; также пробка ВУС за счет упругих свойств полностью перекрывает стол скважины и полностью предотвращает возможность прорыва свободного газа к устью. если забойное давление ниже давления насыщения. В предлагаемом способе предусматривается также. что при освоении насосных скважин разрушение пробки ВУС осуществляется химическим воздействием специальным составом. Эта операция позволяет избежать попадания

ВУС в насос и исключить выход его из строя.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет избежать дополнительных спуска-подьемных операций и обеспечивает надежное проведение операции при глушении насосных скважин, вскрывших пласты с низким пластовым давлением и большим газовым фактором, Заявляемый способ может быть успешно реализован при использовании заявляемого нового ВУС и разрушающего раствора.

Предлагаемый ВУС содержит в качестве стабилизирующей добавки тиосульфат натрия, что обеспечивает достаточную стабильность ВУС и упрощение технологии приготовления его в промысловых условиях.

Для определения содержания компонентов в новом ВУС были проведены лабораторные эксперименты, которые позволили получить зависимость основной характеристики— статического напряжения сдвига (т„) — от содержания компонентов (см.таблицу).

По данным лабораторных экспериментов наиболее приемлемым оказалгя ВУС со

1816848

10 пласта) в стволе скважины находился пластовый флюид. Расчетный объем жидкости глушения равен V< — = юг йг, где h< — 1435,5 м по формуле (2), учитывая,что принято рф = 800 кг/м, йф = 25 м, pBY<-—

1300 кг/м, р, = 1300 кг/м

Следовательно, V< = 45,0 м, После проведения ремонтных работ приступают к освоению скважины. С этой целью спускают в скважину на колонне НКТ

20 погружной насос, с помощью которого впоследствии будет эксплуатироваться скважина. Одновременно к затрубному пространствув подключают насосный агрегат (например, ЦА-320), Включают погружной насос, одновременно с помощью насосного агрегата на поверхности подают разрушающий раствор в затрубное пространство и погружным насосом отбирают жидкость из скважины, создавая циркуля30 цию, Для разрушения пробки ВУС требуется при циркуляции разрушающего раствора

3-5 объемов пробки ВУС. Другой вариант разрушения пробки — замена жидкости глушения на оазрушающий раствор в соотношении 1 м разрушающего раствора на 1 м пробки ВУС и воздействие методом переменных давлений.

В результате стендовых промысловых испытаний по приготовлению ВУС был пол40 учен один из возможных способов приготовления (в расчете на 1 м состава):

1, Растворяют в 750 л (0,74 м ) воды 10 кг порошкообразного ПАА. Растворение прекращают после образования однородной массы, 2. В 110 л (0,11 м ) воды растворяют 1,1 кг хромпика, 3. В 120 л (0,12 мз) воды растворяют 36 кг тиосульфата натрия, 4, В 20 л воды растворяют 2 кг сернокислого хрома.

5к, Затем на основе вышеуказанных растворов реагентов получают ВУС следующим образом: — в раствор ПАА при постоянном помешивании заливают раствор хромпика, при этом раствор должен густеть; — вторым заливают раствор тиосульфата натрия, следующим соотношением компонентов, об. :

ПАА 0,66-0,85

Хромпик 0,08-0, 12

Тиосульфат 5 натрия 0,50-4,20

Сернокислый хром 0,07-0,40

Вода Остальное.

Предлагаемый ВУС имеет определенное время гелеобразования, В течение 1 — 24 ч его свойства могут изменяться в сторону упрочнения.

Это свойство позволяет использовать для приготовления BYC в промысловых условиях систему циркуляции, которая обеспечивается насосными агрегатами любого типа, при этом после задавливания пробки

ВУС в скважину восстанавливается ее сплошность и с течением времени упрочняются свойства.

Для дальнейшего исследования возможности применения заявленного ВУС для глушения скважины и отработки технологий приготовления раствора и его закачки в скважину были проведены эксперименты на лабораторном стенде. При этом в первом приближении моделировались промысловые условия приготовления пробки ВУС при помощи агрегата (при работе в циклическом режиме перемешивания), а также условия закачки раствора в ствол скважины, Было установлено, что целостность пробки заявляемого BYC обеспечивается и в циклическом режиме перемешивания, Разрушающий раствор для предлагаемого ВУС содержит водный раствор сернокислого хрома и наиболее эффективно взаимодействует с BYC при соотношении 1 м 5 -ного раствора сернокислого хрома на

1 м BYC. Были проведены лабораторные эксперименты для исследования воэможности химического разложения пробки заявляемого ВУС, В результате проведенных экспериментов установлено, что для полного химического разложения 1 м ВУС необходим 1 м з

5 -ного раствора Сг (504)з при их взаимодействии в течение времени, не превышающего 6 ч, Для увеличения скорости разрушения необходима циркуляция разрушающего раствора.

Пример. Имеется насосная скважина, вскрывшая продуктивный пласт толщиной h

=- 10 м и пластовым давлением Рлл = 20 МПа, радиус скважины (внутренний диаметр эксплуатационной колонны) г -- 0,1 м, Скважину необходимо заглушить С этой целью перекрывают задвижку на устье (позиция 3 фиг.1) и в затрубное пространство с помощью насосного агрегата (например, ЦА

320) задавливают расчетный объем ВЧС;

VByc; =- лг hBy<;, г где hBy<; = 119 м (рассчитано по формуле 1) и принято для заявляемого ВУС т = 840 Па).

Следовательно, hBy<: = 3,74 м . Пробку ВУС з продавливают расчетным объемом жидкости глушения таким образом, чтобы напротив интервала перфорации (продуктивного

1816848

Зависимость (r<) от содержания компонентов (в пересчете на сухое вещество и воду) ПАА, об, /

Сернокислый х ом,об о

N и/и

Хромпик об, Вода, б

Тиосул ьфат натрия, об. го, Па

2340

0,806

0,847

0,826

0,709

0,806

0,73

0,694

0,714

0,6849

0,667

0,145

0,102

0,14

0,7

0,145

0,08

0,417

0,071

0,109

0,133

Остальное

1,209

1,270

0,495

2,402

0,726

3,060

4,170

3.430

3,280

3,199

0,008

0,008

0,016

0,098

0,024

0,088

0,125

0,1

0,09

0,093

2

4

6

8

10 — последним добавляют раствор сернокислого хрома небольшими порциями при постоянном перемешивании.

Приготовленный ВУС должен представлять собой упругую единую массу. 5

В результате промысловых испытаний по приготовлению ВУС были выявлены технологичность и достаточная простота операций, необходимых для получения пробки с требуемыми свойствами, а также подтвер- 10 ждено сохранение стабильности пробки

ВУС большого объема после прохождения через технологическое оборудование.

Использование изобретения обеспечивает по сравнению с существующими иск- 15 лючение дополнительной операцйи по спуску и подъему НКТ при освоении скважины, безопасность при атом запуска погруженного агрегата, надежность проведения операции глушения продуктивных пластов с 20 высоким газовым фактором, а также при пластовом давлении (либо забойном давле- нии) ниже давления насыщения, Формула изобретения

1. Способ глушения скважин, зксплуа- 25 тирующихся погружными насосами, включающий закачивание в затрубное пространство пробки вязкоупругого состава, затем при закрытой устьевой задвижке — жидкости глушения с последующим удале- 30 нием пробки при освоении скважины, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности глушения за счет предотвращенрия попадания вязкоупругого состава и жидкости глушения в при- 35 забойную зону пласта и погружной насос при освоении скважины и сохранения фильтрационно-емкостных свойств пласта, пробку вязкоупругого состава продавливают до уровня выше верхних перфорирую- 40 щих отверстий, а ее высоту определяют согласно выражению

01 P n r йВУс 2 о где йцус — высота пробки вязкоупругого состава, м;

0,1 — коэффициент, учитывающий репрессию на пласт при глушении; г — внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м; т — статическое напряжение сдвига, Па;

Рпл - пластовое давление.

2, Способ поп,1, отл ича ющийся тем, что удаление пробки вязкоупругого состава осуществляют путем воздействия на нее 5/-ного раствора сернокислого хрома при соотношении: 1 м 5/,-ного раствора з сернокислого хрома нэ 1 м вязкоупругого состава, 3, Вязкоупругий состав для глушения скважин, зксплуатирующихся погружными насосами, включающий полиакриламид, хромпик, сернокислый хром, стабилизирующую добавку и воду, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности глушения за счет предотвращения попадания вязкоупругого состава и жидкости глушения в призабойную зону пласта и погружной насос при освоении скважины и сохранения фильтрационно-емкостных свойств пласта, в качестве стабилизирующей добавки он содержит тиосульфат натрия и ри следующем соотношении компонентов, об. /,:

Полиакриламид 0,66 — 0,85;

Хромпик 0,08 — 0.12

Тиосульфат натрия 0,50 — 4,20

Сернокислый хром 0.07 — 0,40

Вода Остальное

1816848

Составитель Е.Ступина

Редактор М.Кузнецова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор H,Êîðîëü

Заказ 1711 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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