Способ изоляции вод в трещиновато-пористых пластах

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к способу изоляции вод в трещиновато-пористых пластах в условиях аномально низких пластовых давлений. В способе изоляции вод в трещиновато-пористых пластах, включающем последовательную закачку в скважину изоляционного состава и цементного раствора, а также закачку в скважину буферной жидкости, закачку буферной жидкости осуществляют перед изоляционным составом, перед закачкой цементный раствор обрабатывают поверхностно-активным веществом и диспергируют газообразным агентом до получения плотности раствора в скважине, соответствующей плотности пластовой воды. Технический результат - повышение эффективности изоляции вод в трещиновато-пористых пластах за счет более надежного блокирования изоляционного состава в призабойной зоне скважины с открытым стволом большой мощности. 1 табл.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к способам изоляции вод в трещиновато-пористых пластах в условиях аномально низких пластовых давлений.

Известен способ изоляции проницаемых пластов, заключающийся в закачке в скважину селективного изоляционного состава, содержащего ацетон и полимер, в качестве которого используют сополимер стирола и малеинового ангидрида в количестве 3-25 мас.% [Патент РФ №2002038, МПК Е 21 В 33/138, опубл. 30.09.94, БИ №39-40].

Данный способ обладает недостаточной изоляционной способностью, т.к. при полимеризации состава в поровых каналах призабойной зоны в условиях поршневого вытеснения жидкостей часть изоляционного состава не полимеризуется из-за недостаточного количества пластовой воды, что в дальнейшем может привести к аварийной ситуации из-за попадания неотработанного состава в подземное или промысловое оборудование скважины.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ изоляции вод в карбонатных или карбонизированных пластах, включающий последовательную закачку в скважину 3-10%-ного и 20-27%-ного растворов алюмохлорида, буферной жидкости и цементного раствора [Авторское свидетельство №1710698, МПК Е 21 В 33/13, опубл. 07.02.92, БИ №5]. За счет использования разных концентраций алюмохлорида в известном способе им выполняются одновременно две функции: гелеобразователя (первая оторочка) и ускорителя твердения цементного раствора (вторая оторочка). Закачка буферной жидкости (пресной воды) перед цементным раствором необходима для предотвращения непосредственного контакта цементного раствора с алюмохлоридом при их движении по насосно-компрессорным трубам.

Недостатком известного способа является низкая эффективность изоляции пластовых вод в скважинах с открытым стволом и большой мощности отключаемого интервала трещиновато-пористого пласта в условиях аномально низких пластовых давлений (АНПД) из-за неконтролируемого катастрофического поглощения цементного раствора. Это обусловлено тем, что применение в известном способе цементного раствора высокой плотности для изоляции пласта большой мощности способствует созданию больших градиентов давления между пластом и скважиной, что приводит к катастрофическим поглощениям раствора в пласт. Кроме этого, в результате проседания цементного раствора и последующего его вытеснения в трещины коллектора в силу большой его плотности и низких реологических свойств могут обнажаться верхние слои обрабатываемого интервала пласта, через которые после пуска скважины в эксплуатацию изоляционный состав выдавливается из трещин пласта в скважину, что также значительно снижает эффективность водоизоляционных работ.

Заявляемое изобретение решает задачу повышения эффективности изоляции вод в трещиновато-пористых пластах за счет более надежного блокирования изоляционного состава в призабойной зоне скважин с открытым стволом большой мощности.

Для решения указанной задачи в заявляемом способе изоляции вод в трещиновато-пористых пластах, включающем последовательную закачку в скважину изоляционного состава и цементного раствора, а также закачку в скважину буферной жидкости, закачку буферной жидкости осуществляют перед изоляционным составом, перед закачкой цементный раствор обрабатывают поверхностно-активным веществом и диспергируют газообразным агентом до получения плотности раствора в скважине, соответствующей плотности пластовой воды.

Отличительными признаками предлагаемого способа является то, что закачку буферной жидкости осуществляют перед изоляционным составом, а также то, что перед закачкой цементный раствор обрабатывают поверхностно-активным веществом и диспергируют газообразным агентом до получения плотности раствора в скважине, соответствующей плотности пластовой воды.

Закачка буферной жидкости (пресная вода, углеводородная жидкость и др.) предназначена для создания временной оторочки перед закачкой основного изолирующего состава и предотвращения преждевременного контактирования его с пластовой водой с образованием твердой или гелеобразной массы, что обеспечивает более глубокое проникновение изоляционного состава в глубь пласта.

Известно применение аэрированных цементных растворов (пеноцементов) на Самотлорском нефтяном месторождении для изоляции притока пластовых вод, главным отличием которых является их слабая минерализация. Аэрированный цементный раствор в силу его низкой плотности глубоко проникает в призабойную зону пласта, где он со временем превращается в прочный цементный камень, чем и обеспечивается надежная гидроизоляция горных пород [Детков В.П. Аэрированные суспензии для цементирования скважин. - М: Недра, 1991, с.123-127].

Известен способ изоляции притока подошвенной воды в скважину, заключающийся в закачке в призабойную зону аэрированного цементного раствора с последующей закачкой предгонов фторсиликоновой жидкости. Предгоны фторсиликоновой жидкости, попадая в призабойную зону пласта, разрушают пену в пеноцементном растворе. В результате цемент в силу большой его плотности оседает в нижнюю часть пласта и ее изолирует, тем самым изолируется только подошвенная вода [Авторское свидетельство СССР №939739, МПК Е 21 В 43/32, приоритет 30.06.80, опубл. 30.06.82].

Функция аэрированных растворов в известных способах - блокирование водоносных интервалов пласта, т.е. создание в призабойной зоне пласта своеобразного изолирующего экрана.

Использование аэрированных цементных растворов для изоляции пластовых вод Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения невозможна из-за высокого содержания солей жесткости в пластовой воде, в частности солей магния, значительно снижающих прочность цементного раствора на контакте с пластовой водой, а также наличия сероводорода, подвергающего пористую среду пеноцементного камня активной сероводородной коррозии.

В предлагаемом техническом решении взаимосвязанная совокупность операций, составляющая отличительный признак способа, позволяет закачивать в скважину цементный раствор с плотностью, близкой к плотности пластовой воды и улучшенными реологическими свойствами, что обеспечивает создание со стороны скважины надежного защитного экрана по всей толще отключаемого интервала пласта и исключает поглощение цементного раствора в пласт. Таким образом, аэрированный цементный раствор уже не является по своей сущности изоляционным материалом в технологии, а выполняет совершенно новую функцию - своеобразной пробки, препятствующей выносу в скважину предварительно закачанного в глубь пласта изоляционного состава. В свою очередь, изоляционный состав со стороны пласта защищает аэрированный цементный раствор от контакта с агрессивными компонентами пластовых вод.

Такая совершенно новая взаимосвязанная совокупность технологических операций по изоляции пластовой воды обеспечивает достижение нового технического результата, заключающегося в обеспечении надежного блокирования изоляционного состава в призабойной зоне по всей толще отключаемого пласта, исключении возможности его выдавливания в скважину под действием высоких градиентов давлений между пластом и скважиной и снижении до минимума поглощений пеноцемента в пласт, что способствует повышению эффективности и качества работ по изоляции пластовых вод в трещиновато-пористых пластах в условиях АНПД в скважинах с открытым стволом.

Способ реализуется следующим образом.

В растворном цехе готовят исходные растворы: буферную жидкость и изоляционный состав. Цементный раствор готовится непосредственно перед закачкой в скважину. Цемент затворяют на воде, в которую предварительно вводят поверхностно-активное вещество.

Затем в скважину последовательно закачивают буферную жидкость, изоляционный состав и цементный раствор. При этом цементный раствор закачивают в скважину через аэратор, в который одновременно по шлейфу скважин или с помощью компрессорной установки подают газ. Таким образом осуществляется диспергирование цементного раствора газом.

В качестве буферной жидкости используются жидкости (пресная вода, углеводородная жидкость и др.), предназначенные для создания временной оторочки перед закачкой основного изолирующего состава, что предотвращает преждевременное контактирование его с пластовой водой с образованием твердой или гелеобразной массы, тем самым обеспечивая более глубокое проникновение изоляционного состава в глубь пласта.

В качестве изоляционного состава используются рабочие композиции, образующие при контакте с пластовой водой закупоривающий изоляционный материал в виде твердого осадка или вязкой резиноподобной гелеобразной массы. Например:

а) продукт сополимеризации стирола и малеинового ангидрида (стиромаля) 5-25 мас.%, ацетон - остальное;

б) продукт сополимеризации стирола и малеинового ангидрида (стиромаля) 4-20 мас.%, поверхностно-активное вещество 0,5-2,0%, ацетон - остальное;

в) продукт сополимеризации стирола и малеинового ангидрида, этерифицированный бутанолом (бустиран) 4-28 мас.%, метанол - остальное;

г) продукт сополимеризации стирола и малеинового ангидрида, этерифицированный бутанолом (бустиран) 4-25 мас.%, поверхностно-активное вещество 0,5-1,0%, метанол - остальное;

д) водный раствор жидкого стекла плотностью 1,12-1,20 г/см³ и др.

Пример

Способ осуществляли на скважине №397 Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения при выполнении операции по изоляции пластовой воды.

Данные по скважине:

Назначение - эксплуатационная газовая, обводнена.

Дебит скважины - 0 тыс.м³/сут (не эксплуатируется по причине обводнения с июля 1999 г.).

Пробуренный забой - 1759 м.

Рабочий интервал - 1500-1759 м.

НКТ спущены на глубину 1606 м.

Пластовое давление 10,7 МПа.

Интервал обводнения - 1634-1680 м.

Для изоляции зоны обводнения в НКТ закачали последовательно:

- буферную жидкость (метанол технический) в объеме 1 м³;

- изоляционный состав на основе бустирана и метанола в объеме 3 м³;

- пеноцементный раствор в объеме 5 м³.

После ОЗЦ (ожидания затвердевания цемента) скважину освоили. Дебит скважины после ремонтно-изоляционных работ составил 25,6 тыс.м³/сут. С октября 2001 года скважина эксплуатируется с данным дебитом до настоящего времени.

Для оценки эффективности предлагаемого технического решения были проведены лабораторные эксперименты по изучению свойств аэрированных цементных растворов и цементных растворов по прототипу.

Основными свойствами, определяющими блокирующую способность цементных растворов в условиях трещиновато-пористых пластов, отличающихся высокой поглощающей способностью при АНПД, в скважинах с открытым стволом большой мощности, являются плотность и реологические свойства раствора до его отверждения (условная вязкость, растекаемость), а также прочность цементного камня после его отверждения.

Для опытов в качестве основного тампонажного материала использовали портландцемент тампонажный для умеренных температур (ПЦТ-Д20-100) ГОСТ 1581-91 производства Новотроицкого цементного завода.

Вспенивание (газирование) цементного раствора осуществляли по известной методике.

Прочность цементного камня согласно рекомендациям ВНИИКРнефти определяли по показателю прочности на изгиб σ_из на приборе МИИ100. Растекаемость определяли с помощью прибора - конуса АзНИИ согласно паспорту прибора. Условную вязкость измеряли с помощью стандартного вискозиметра СПВ-5.

Результаты исследований приведены в таблице. Как видно из таблицы, цементный раствор, используемый в известном способе (опыт 1), обладает недостаточно высокими значениями условной вязкости при высокой растекаемости и плотности, следовательно, в условиях АНПД данный раствор будет поглощаться в трещины коллектора. Аэрированный цементный раствор по предлагаемому способу (опыты 3,6,7,11,12) обладает минимальной плотностью соответствующей плотности пластовой воды, повышенной вязкостью и низкой растекаемостью, что обеспечивает минимальное поглощение его в трещины коллектора при АНПД. При этом сохраняется необходимая прочность отвержденного цементного камня, что обеспечивает создание со стороны скважины достаточно надежного экрана из прочной пористой и безусадочной массы по всей мощности изолируемого интервала.

Верхний предел содержания ПАВ составляет 1,0 мас.%, т.к. при дальнейшем увеличении процентного содержания ПАВ (опыты 4, 8) реологические характеристики исследуемых растворов изменяются незначительно. Нижний предел содержания ПАВ - 0,5 мас.%, т.к. при уменьшении содержания ПАВ в растворе (опыты 5, 10) происходит значительное ухудшение качества пеноцементного раствора.

Нижнее значение плотности цементного раствора составляет 1,05 г/см³, т.к. при дальнейшем снижении плотности цементного раствора (опыт 9) прочность цементного камня резко снижается.

Верхнее значение плотности цементного раствора составляет 1,24 г/см³, т.к. при дальнейшем увеличении плотности цементного раствора (опыт 2) ухудшаются реологические характеристики раствора.

Таким образом, использование предлагаемого способа изоляции вод в трещиновато-пористых пластах позволит повысить эффективность и надежность изоляции притока пластовых вод в скважины с открытым стволом и большой мощностью отключаемого интервала за счет более надежного блокирования изоляционного состава в призабойной зоне пласта.

Формула изобретения

Способ изоляции вод в трещиновато-пористых пластах, включающий последовательную закачку в скважину изоляционного состава и цементного раствора, а также закачку в скважину буферной жидкости, отличающийся тем, что закачку буферной жидкости осуществляют перед изоляционным составом, перед закачкой цементный раствор обрабатывают поверхностно-активным веществом и диспергируют газообразным агентом до получения плотности раствора в скважине, соответствующей плотности пластовой воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1