Способ изоляции подошвенной воды в порово-трещинном коллекторе

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для ограничения притока пластовых вод в скважину и ряда других операций, возникающих в процессе строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Технический результат: повышение эффективности работ по изоляции подошвенной воды в порово-трещинный коллектор. Способ изоляции подошвенной воды в порово-трещинном коллекторе, включающий закачку состава на основе углеводородной жидкости с добавкой поверхностно-активного вещества, предусматривает закачку вышеуказанной добавки с первой порцией углеводородной жидкости, а с последней порцией углеводородной жидкости закачивают резиновую крошку. При этом осуществляют периодические измерения градиента давления на пласт, после чего скважину оставляют в покое на срок не менее 72 ч. Причем поверхностно-активное вещество добавляют в избыточной концентрации, обеспечивающей поверхностное натяжение состава на границе раздела фаз "углеводород - пластовая вода" не более 2•10³ Н/м. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для ограничения притока пластовых вод в скважину и ряда других операций, возникающих в процессе строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, особенно в условиях порово-трещинного коллектора.

Существуют способы изоляции поступления подошвенных вод в скважину, основанные на закачке в водоносный пласт тампонирующих, осадкообразующих и других изолирующих смесей. Особенно трудно изолировать приток пластовых вод в случае порово-трещинного коллектора, так как раскрытость большинства трещин составляет от 0,005 до 0,05 мм, а раскрытость трещин тектонического характера может достигать 1 мм.

Известен способ изоляции вод в трещиноватых пластах по патенту РФ 2112875 от 04.06.96 г., МПК 6 Е 21 В 43/32, 33/13, по которому после изоляционного материала дополнительно закачивают суспензию (резиновая крошка в жидкости) с размером частиц 0,1-3,5 мм.

Недостатком этого способа является то, что предлагаемые размеры резиновой крошки по верхнему пределу в 3,5 раза больше максимально возможного размера трещин, а по нижнему - в 2 раза больше минимального размера трещины, поэтому большая часть резиновой крошки, размеры которой не соответствуют размерам трещин, не будет их кольматировать и, следовательно, выполнять свое назначение.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является способ изоляции подошвенных вод в газовой скважине по патенту РФ 2136877 от 21.05.97 г., МПК 6 Е 21 В 43/32, 33/13, поскольку в соответствии с ним закачку жидких углеводородов осуществляют порциями, а в качестве жидких углеводородов используют нефтепродукты с добавками поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Однако в прототипе не определены оптимальные значения концентрации ПАВ и поверхностного натяжения жидких углеводородов и порядок ввода ПАВ. Между тем, от этого существенно зависит эффективность проведения работ по изоляции подошвенной воды, особенно в порово-трещинном пласте.

Предлагаемое изобретение решает конкретную задачу повышения качества изоляции подошвенной воды при условии порово-трещинного коллектора за счет установления порядка подачи изолирующего состава и последовательного образования двух изолирующих экранов.

Сущность способа заключается в следующем.

Для повышения эффективности работ по изоляции подошвенной воды в порово-трещинном коллекторе закачивают состав на основе углеводородной жидкости с добавкой ПАВ и резиновой крошки. ПАВ подают в первую порцию углеводородной жидкости, а резиновую крошку размером не более 1 мм - в последнюю. При этом ПАВ добавляют в избыточной концентрации, обеспечивающей поверхностное натяжение состава на границе раздела фаз "углеводород-пластовая вода" не более 2•10³ Н/м. Это создает благоприятные условия как для более полной гидрофобизации порово-трещинного пространства пласта, так и для дополнительного эмульгирования подошвенной воды в углеводородной жидкости и увеличения вязкости состава. Для повышения интенсивности эмульгирования подошвенной воды, после закачки состава в водоносный пласт, осуществляют периодическое изменение градиента давления. Таким образом образуется удаленный экран из высоковязкой эмульсии в поровой части коллектора и в мелких трещинах. Резиновая крошка, закрепившаяся в трещинах среднего и максимального размеров, образует второй экран. После закачки состава в водоносный пласт, для равномерного распределения ингредиентов в порово-трещинном коллекторе за счет капиллярного впитывания, повышения степени гидрофобизации поверхности коллектора при адсорбции ПАВ, скважина оставляется в покое на срок не менее 72 ч.

Такой способ изоляции подошвенной воды в порово-трещинном коллекторе позволит существенно повысить качество проведения работ.

ПРИМЕР.

Оценка влияния способа изоляции подошвенной воды в порово-трещинном коллекторе проводилась на стенде "АКМ-керн", позволяющем моделировать условия фильтрации через порово-трещинной образец. В качестве модели порово-трещинного пласта использовали карбонатные естественные образцы, отобранные из башкирских порово-трещинных отложений Астраханского газоконденсатного месторождения с глубины 3900-4100 м.

Для проведения экспериментов применяли цилиндрические образцы диаметром 29-30 мм и длиной 40-45 мм. В образце создавали искусственную продольную трещину с заданной величиной проницаемости, образец помещали в кернодержатель и насыщали водой. При проведении эксперимента перепад давления на образце составляли 2,4 МПа, температура +20^oС. Далее через образец в направлении "пласт-скважина" до установившейся фильтрации прокачивали воду. Начальную проницаемость образца (К₀) определяли по формуле Дарси где q - расход жидкости, см³/c; l - длина керна, см; μ - динамическая вязкость, спуаз; ΔP - перепад давления, кг/см²; F - площадь поперечного сечения керна, см².

Затем через образец в направлении "скважина-пласт" прокачивали состав на основе углеводородной жидкости с добавками. В качестве углеводородной жидкости использовали дизельное топливо, углеводородорасторимые ПАВ (например, эмультал), а в качестве наполнителя - резиновую полимеризованную крошку на основе бутилкаучука с размерами 0,05-1,0 мм.

На следующем этапе в направлении "пласт-скважина" снова прокачивали воду до установившейся фильтрации и определяли проницаемость по воде (K₁).

По величине коэффициента восстановления проницаемости (β) оценивали эффективность того или иного способа изоляции подошвенной воды в порово-трещинном коллекторе.

Коэффициент восстановления проницаемости определяли по формуле где К₀ - проницаемость образца по воде в направлении "пласт-скважина"; K₁ - проницаемость образца по воде после воздействия углеводородной жидкости с добавками в направлении "пласт-скважина".

Результаты экспериментальных исследований приведены в таблице.

Проведенные исследования показали (см. таблицу), что в случае коллектора, имеющего трещину высокой проницаемости (2300-2600•10^-15 м), коэффициент β на 25-80% выше, чем для коллектора низкой проницаемости (поровый коллектор). При этом в случае низких значениях концентрации ПАВ (поверхностное натяжение выше 2•10³ Н/м), коэффициент β в зависимости от концентрации колеблется в пределах 24,6-52,0% в случае порового коллектора и от 37,7 до 65,4 в случае трещинного коллектора (опыты 2, 3). В то же время избыточная концентрация ПАВ (опыты 4 и 5) позволила почти в 5 раз снизить значение коэффициента β для порового коллектора и в 3,4 раза - для трещинного.

Еще более существенные преимущества (до 24%) получены в случае периодического изменения градиента давления на образец в течение нескольких циклов. При этом с увеличением количества циклов эффективность изоляции воды в образце (опыты 6-11) увеличивается (до 47%).

Значительное повышение эффективности изоляции воды происходит при 2-порционной закачке состава. Сначала закачали дизельное топливо с эмульталом, затем - дизельное топливо с резиновой крошкой (опыты 12-14). В этом случае коэффициент восстановления проницаемости снижается до 4,9-7,6% для поровых коллекторов и до 8,7-12,1% - для трещинных.

Таким образом, предлагаемый способ изоляции подошвенной воды в порово-трещинном коллекторе позволяет существенным образом увеличить эффективность работ по водоизоляции за счет образования последовательно двух экранов - удаленного, из высоковязкой эмульсии в поровой части коллектора, и периферийного, за счет мелкодисперсной резиновой крошки, закрепившейся в трещинах, имеющих более крупные размеры.

Формула изобретения

1. Способ изоляции подошвенной воды в порово-трещинном коллекторе, включающий закачку в водоносный пласт состава на основе углеводородной жидкости с добавкой поверхностно-активного вещества, отличающийся тем, что вышеуказанную добавку закачивают с первой порцией углеводородной жидкости, а с последней порцией углеводородной жидкости закачивают резиновую крошку, при этом после закачки состава осуществляют периодическое изменение градиента давления на пласт, после чего скважину оставляют в покое на срок не менее 72 ч.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхностно-активное вещество добавляют в избыточной концентрации, обеспечивающей величину поверхностного натяжения состава на границе раздела фаз "углеводород-пластовая вода" не более 2•10³ Н/м.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют резиновую крошку размером не более 1 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1

PD4A - Изменение наименования обладателя патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

(73) Новое наименование патентообладателя:
Общество с ограниченной ответственностью «Газпром добыча Астрахань» (RU)

Адрес для переписки:
414000, г. Астрахань, Кировский район, ул. Ленина/ул. Бабушкина, 30/33, литер строение А, ООО «Газпром добыча Астрахань»

Извещение опубликовано: 20.11.2010        БИ: 32/2010

---