Способ изоляции водопритока в горизонтальном стволе добывающей скважины

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам ограничения водопритока и изоляции пластовых и закачиваемых вод в добывающих скважинах с горизонтальными стволами. Технический результат - повышение эффективности изоляции водопритоков в горизонтальных стволах добывающих скважин за счет увеличения надежности блокирующего эффекта при регулируемом направленном воздействии на водоносные интервалы пласта, а также при повышении технологичности и экономичности предлагаемого технического решения. В способе изоляции водопритока в горизонтальном стволе добывающей скважины, включающем спуск колонны труб, закачку в интервал водопритока пласта оторочки высоковязкой гидрофобной жидкости, после спуска колонны труб при открытой задвижке на межтрубье всю полость горизонтального ствола заполняют высоковязкой гидрофобной жидкостью, затем при закрытой указанной задвижке производят указанную закачку при объеме оторочки 2-10 м³ высоковязкой гидрофобной жидкости на 1 погонный метр интервала водопритока, а после нее при открытой указанной задвижке производят закачку в скважину изолирующего состава располагая его напротив интервала водопритока, закрывают указанную задвижку и продавливают изолирующий состав в интервал водопритока высоковязкой гидрофобной жидкостью, причем плотность изолирующего состава равна плотности высоковязкой гидрофобной жидкости или отклоняется не более чем на 60 кг/м³, а вязкость гидрофобной жидкости равна от 750 мПа с до 2500 мПа с при скорости сдвига 2-600 с^-1. В качестве изолирующего состава может быть применен твердеющий в пласте кислоторастворимый или легкоразбуриваемый состав. 1 з.п. ф-лы.

 

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам ограничения водопритока и изоляции пластовых и закачиваемых вод в добывающих скважинах с горизонтальными стволами.

Известен способ изоляции притока пластовых вод, заключающийся в закачке цементной суспензии в пути водопритоков (Ограничение притока пластовых вод в нефтяные скважины / Р.Т.Булгаков, А.Ш.Газизов и др. М: Недра, 1976, с.90).

Существенный недостаток известного способа в условиях горизонтального ствола - возможность блокирования нефтенасыщенной части пласта цементом. Кроме этого, появляется возможность зацементирования полости горизонтального ствола и создания чрезвычайных осложнений в работе добывающей скважины из-за технической невозможности удаления цементного моста или “уипстока”.

Известен способ ограничения притока пластовой воды, заключающийся в закачке в водоносные каналы пласта гидрофобных вязких жидкостей (вязкие нефти, нефтемазутные смеси, водонефтяные эмульсии) (Сидоров И.А., Поддубный Ю.А., Кан В.А. Воздействие на призабойную зону скважин в целях ограничения отбора воды. М: ВНИИОЭНГ, 1984, с.2б-33\О.И.сер.НД, вып.1).

Существенный недостаток известного способа заключается в том, что экранирующий состав под воздействием напора пластовых вод быстро (в течение месяца) выдавливается обратно в ствол скважины.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ изоляции водопритока в горизонтальном стволе добывающей скважины, включающий спуск колонны труб, закачку высоковязкой гидрофобной жидкости в интервал водопритока пласта (патент №2114990 Е 21 В 43/32,33/13. Опубл. 10.07.1998, 4 с.).

Данный способ изоляции водопритока в горизонтальном стволе имеет ряд недостатков, в частности его эффективность полностью зависит от точного инструментального предварительного определения интервала водопритока, что является серьезной технической проблемой; его эффективность снижается при наличии двух и более интервалов водопритока по длине горизонтального ствола; необходимость спуска в скважину и установки дорогостоящего металлического профильного перекрывателя (после закачки в пласт гидрофобной высоковязкой жидкости) существенно снижает технологичность и повышает стоимость всей операции.

Технической задачей является повышение эффективности изоляции водопритока в горизонтальном стволе добывающей скважины за счет увеличения надежности блокирующего эффекта при регулируемом направленном воздействии на интервалы водопритока пласта, а также повышения технологичности и экономичности предлагаемого технического решения.

Поставленная задача решается описываемым способом, включающим спуск колонны труб, закачку в интервал водопритока пласта оторочки высоковязкой гидрофобной жидкости. Новым является то, что после спуска колонны труб при открытой задвижке на межтрубье всю полость горизонтального ствола заполняют высоковязкой гидрофобной жидкостью, затем при закрытой указанной задвижке производят указанную закачку при объеме оторочки 2-10 м³ высоковязкой гидрофобной жидкости на 1 погонный метр интервала водопритока, а после нее при открытой указанной задвижке производят закачку в скважину изолирующего состава располагая его напротив интервала водопритока, закрывают указанную задвижку и продавливают изолирующий состав в интервал водопритока высоковязкой гидрофобной жидкостью, причем плотность изолирующего состава равна плотности высоковязкой гидрофобной жидкости или отклоняется не более, чем на 60 кг/м³, а вязкость гидрофобной жидкости равна от 750 мПа·с до 2500 мПа·с при скорости сдвига 2-600 с^-1. Также новым является то, что в качестве изолирующего состава применяют твердеющий в пласте кислоторастворимый или легкоразбуриваемый состав.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ обладает отличительными признаками, отсутствующими у известного способа изоляции водопритока. Эти признаки обеспечивают соответствие нового технического решения критерию “новизна”. При сравнении способа не только с прототипом, но и другими известными техническими решениями в области водоизоляционных работ в добывающих скважинах не обнаружены решения, обладающие совпадающими с отличительными признаками предполагаемого изобретения, выполняющие аналогичную техническую задачу. Это позволяет сделать вывод о соответствии нового технического решения критерию “изобретательский уровень”.

В заявляемом способе решается задача повышения эффективности изоляции водопритока в полости протяженного горизонтального ствола добывающих скважин. Задача решается тремя взаимосвязанными подходами - регулируемым направленным химическим воздействием на водоносные интервалы пласта путем их надежного тампонирования двухслойным жидким (гидрофобным, т.е. водонерастворимым) и твердым экраном, приданием определенных заранее заданных физико-химических свойств применяемым материалам и качественным изменением функций применяемых материалов.

Предлагаемый способ - новая совокупность функционально-взаимосвязанных операций, составляющая отличительные признаки заявляемого способа: 1) после спуска колонны труб закачивают в скважину и располагают в полости горизонтального ствола высоковязкую гидрофобную (водонерастворимую) жидкость, что позволяет регулировать направление последующей закачки водосодержащих материалов в нужные интервалы пласта; 2) закачка оторочки высоковязкой гидрофобной жидкости в объеме 2-10 м3 на 1 погонный метр интервала водопритока позволяет отодвинуть фронт прорвавшейся воды и создать мощный гидрофобный экран вокруг горизонтального ствола; 3) закачка в скважину при открытой задвижке на межтрубье и расположение напротив интервала водопритока изолирующего состава; 4) закрытие задвижки на межтрубье с последующей направленной продавкой изолирующего состава в интервал водопритока. В случае необходимости в полости горизонтального ствола производится или разбуривание “мягкого моста”, или растворение образовавшегося “уипстока” кислотой.

Новые свойства способа: применение высоковязкой гидрофобной жидкости, твердеющего в пласте легкоразбуриваемого или кислоторастворимого изолирующего состава с указанными параметрами (вязкость гидрофобной жидкости от 750 до 2500 мПа с при скорости сдвига 2-600 с^-1, плотность изолирующего состава равна плотности высоковязкой гидрофобной жидкости или с отклонением не более, чем на 60 кг/м³) в предлагаемой технологической последовательности позволяет: 1. направленно закачать в интервал водопритока любой протяженности и в любом месте горизонтального ствола экранирующую высоковязкую гидрофобную жидкость и твердеющий изолирующий состав без применения сложной системы пакеров; 2. изолирующий жидкий (но твердеющий в пласте) состав при закачке в интервал водопритока не растекается по полости горизонтального ствола, а удерживается в фиксированном интервале водопритока с двух сторон высоковязкой гидрофобной жидкостью, выполняющей роль своеобразного “жидкого” пакера; 3. изолирующий состав в предлагаемом способе уже не является по своей сущности изоляционным элементом в технологии, он выполняет функцию своеобразной пробки, закрывающей выход в скважину гидрофобной высоковязкой оторочки. Поэтому материал подобран твердеющим при выдержке в пласте под давлением (жидкий сразу вытечет обратно в скважину, а следом вытечет под напором вод и гидрофобная жидкость). Одновременно с этим необходимо и следующее свойство изолирующего состава: 4. изолирующий состав (при необходимости) легко разбуривается или растворяется кислотой, это совершенно необходимое качество в условиях горизонтального ствола, т.к. твердеющие составы могут образовывать в полости горизонтального ствола искусственные “мосты” или “уипстоки”, убрать которые (при применении традиционных цементных и полимерных составов) чрезвычайно сложно в условиях горизонтального ствола. Необходимо отметить и экономичность предлагаемого способа, отпадает дорогостоящая операция установки металлических перекрывателей. Совокупность отмеченных свойств и признаков, несомненно повышает технологичность и экономичность нового способа по сравнению с известными решениями.

Предлагаемый способ позволяет достичь нового технического эффекта, заключающегося в возможности за одну скважино-операцию провести высокоэффективные, относительно малозатратные водоизоляционные работы в полости горизонтального ствола с использованием только химических, жидких и твердеющих материалов без специальных технических приспособлений и устройств. Аналогичных решений данной актуальной проблемы в мире пока нет.

В качестве высоковязкой гидрофобной жидкости можно использовать гидрофобные концентрированные эмульсии, например:

1. нефть - 28-47% об., пластовая минерализованная вода - 50-70% об., эмульгатор-стабилизатор - 2-3% об.;

2. нефть - 33-42% об., раствор хлорида кальция - 57-64% об., эмульгатор-стабилизатор - 1-3% об.;

3. нефть - 35-51% об., техническая (подтоварная) маломинерализованная вода - 47-63% об., эмульгатор-стабилизатор - 2% об.

Вязкость жидкости регулируется изменением водомасляного соотношения в диапазоне 750-2500 мПа с при скорости сдвига 2-600 с^-1. При вязкости менее 750 мПа с экранирующий эффект жидкости недостаточный, а при вязкости более 2500 мПа·с жидкость технически не может быть закачана в пласт. Выбранный диапазон скоростей сдвига характеризует реальные условия закачки жидкости в скважину.

Регламентируется соотношение плотностей высоковязкой гидрофобной жидкости и изолирующего твердеющего состава; они должны быть равными или с отклонением по величине друг от друга в любую сторону не более, чем на 60 кг/м³. Этот отличительный признак, наряду с регламентируемой вязкостью гидрофобной жидкости, исключает растекаемость изолирующего состава в полости горизонтального ствола и обеспечивает устойчивое расположение этого состава строго в интервале зоны водопритока, т.е. направленность и управляемость процессом изоляции водопритока. Разница в плотностях более 60 кг/м³ уже не позволяет удерживать изолирующий состав в расчетном интервале, и жидкости перемешиваются.

Важными отличительными признаками заявляемого способа являются качество и физико-химические свойства изолирующего состава. Состав при закачке в скважину и в пласт должен быть жидким, одновременно с этим он должен в дальнейшем в пласте стать твердым, одновременно состав после отверждения должен быть легкоудаляемым из полости горизонтального ствола бурением или растворением, например кислотой; в тоже время регламентировалась плотность изолирующего состава по сравнению с высоковязкой гидрофобной жидкостью.

В качестве подобного изолирующего состава могут быть использованы следующие рецептуры: твердеющий в пласте пеноцементномеловой, легкоразбуриваемый и кислоторастворимый состав, мас.ч.: цемент 37-60, мел 7-35, синтанол 0,5-0,7 и вода 38-40, а также цементномеловой, кислоторастворимый и легкоразбуриваемый состав, мас.ч.: цемент 30-50, мел 5-30 и вода 20-38, а также твердеющий, кислоторастворимый, полимерно-меловой состав, мас.ч: мел 70, ацетонформальдегидная смола 100, 6%-ый раствор едкого натра 30, а также твердеющий, кислоторастворимый, полимернофосфогипсовый состав, мас.ч.: фосфогипс 80, ацетонформальдегидная смола 100, 8%-ый раствор едкого натра 30.

Способ осуществляют следующим образом. По спущенной до забоя добывающей скважины с горизонтальным стволом колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) закачивают высоковязкую гидрофобную жидкость при открытой задвижке на межтрубье, заполняют ею всю полость горизонтального ствола. Колонну труб приподнимают, и башмак НКТ устанавливают в предполагаемый интервал водопритока. Закачку в скважину высоковязкой гидрофобной жидкости продолжают, но уже при закрытой задвижке на межтрубье, при этом она закачивается в интервал водопритока. Объем оторочки закачиваемой высоковязкой гидрофобной жидкости в пласт, заранее рассчитывают из условия отодвигания фронта воды от стенки скважины на 20-25 м, для этого необходимо закачать 2-10 м³ жидкости на 1 погонный метр интервала водопритока в зависимости от типа и свойств водоносного коллектора. Объем менее 2 м³ не обеспечивает требуемые условия водоизоляции, а закачка более 10 м³ на 1 погонный метр экономически нецелесообразна. После закачки оторочки высоковязкой гидрофобной жидкости в пласт, задвижку на межтрубье открывают, и начинают качать в скважину изолирующий состав; закачав расчетный объем состава (объем колонны НКТ плюс объем полости горизонтального ствола против интервала водопритока) и расположив его строго против интервала водопритока (при этом изолирующий состав в стволе скважины оказывается зажатым с обеих сторон в интервале водопритока высоковязкой гидрофобной жидкостью), задвижку на межтрубье закрывают, и изолирующий состав закачивают под давлением в интервал водопритока. Продавку осуществляют высоковязкой гидрофобной жидкостью. После расчетной продавки изолирующего состава в пласт, скважину оставляют под давлением на время структурирования и схватывания химических составов. После этого производят промывку ствола и забоя скважины от технологических жидкостей, обычно это осуществляют нефтью. При необходимости (если в горизонтальном стволе остался остаток изолирующего состава), производят закачку расчетного объема соляной кислоты для растворения остатков изолирующего состава.

Примеры конкретного выполнения. Предлагаемый способ испытан на скважине №1544 Ромашкинского месторождения. Длина открытого горизонтального ствола - 300 м. Интервал водопритока определен в середине ствола в 150 м от забоя и составлял 20 м.

До забоя спустили колонну НКТ диаметром 73 мм. По НКТ при открытой задвижке на межтрубье закачали 12 м³ (объем полости горизонтального ствола) высоковязкой гидрофобной жидкости следующей рецептуры, % об.: товарная девонская нефть - 38, пластовая девонская вода - 60, эмульгатор-стабилизатор эмультал - 2, и заполнили всю полость горизонтального ствола. Вязкость эмульсии равна 840 мПа·с при скорости сдвига 420 с^-1, плотность эмульсии равна 1098 кг/м³. Затем башмак колонны передвинули на отметку начала интервала водопритока, т.е. на 150 м от забоя. Задвижку на межтрубье закрыли, и закачали в интервал водопритока 80 м³ (из расчета 4 м³ на 1 погонный метр интервала водопритока) высоковязкой гидрофобной эмульсии, при этом давление в конце продавки в пласт поднялось до 9,0-9,5 МПа. Задвижку на межтрубье открыли, и по НКТ закачали 4,5 м³ изолирующего кислоторастворимого состава следующей рецептуры, мас.ч: мел 70, ацетонформальдегидная смола 100, 6%-ый раствор едкого натра 30, плотностью 1067 кг/м³. Этот расчетный объем позволил расположить изолирующий состав напротив интервала водопритока, т.е. в интервале 130-150 м от забоя. Далее задвижку на межтрубье закрыли, и изолирующий полимерномеловой состав продавили в пласт. Про давку осуществили 4,5 м³ высоковязкой гидрофобной эмульсией; давление в конце продавки - 8,5-9,0 МПа. Башмак колонны приподняли на 100 м. Скважину оставили в покое под давлением на 6 ч (время отверждения состава). Затем башмак колонны довели без осложнений до забоя, скважину промыли товарной нефтью в объеме ствола. Работы заняли время в течение 1 сут.

После выхода скважины на режим получены следующие результаты: обводненность снизилась в 3 раза, с 95-97% до 33-35%; дебит скважины по нефти увеличился в 5 раз, с 0,9-1,2 т/сут до 4,5-5,5 т/сут. Эффект стабильно продолжается в течение 9 мес.

На другой скважине №4629 (Бавлинская площадь) способ реализован по следующей технологии. Длина открытого горизонтального ствола - 305 м. Возможный первый интервал водопритока определен в середине ствола (длиной 35 м) и второй интервал водопритока - около забоя (длиной 30 м).

До забоя спустили колонну НКТ диаметром 73 мм. По НКТ при открытой задвижке на межтрубье закачали 13 м³ (объем полости горизонтального ствола) высоковязкой гидрофобной жидкости следующей рецептуры, % об.: товарная девонская нефть - 35, пластовая девонская вода - 62, эмульгатор-стабилизатор “Ялан” - 3. Таким образом заполнили всю полость горизонтального ствола высоковязкой гидрофобной жидкостью. Вязкость жидкости равна 1240 мПа·с при скорости сдвига 120 с^-1, плотность эмульсии равна 1100 кг/м³. Задвижку на межтрубье закрыли и закачали в пласт 130 м³ (из расчета 2 м³ на 1 погонный метр интервала водопритока) высоковязкой гидрофобной эмульсии, при этом давление в конце продавки в пласт поднялось до 12 МПа. Задвижку на межтрубье открыли, и по НКТ закачали 6,5 м³ изолирующего легкоразбуриваемого состава следующей рецептуры, мас.ч: мел 7, цемент 37, синтанол 0,7 и вода 38, плотностью 1100 кг/м³. Далее задвижку на межтрубье закрыли и изолирующий состав продавили в пласт. Продавку осуществили 4,5 м³ высоковязкой гидрофобной эмульсией; давление в конце продавки - 12,9 МПа. Башмак колонны приподняли на 150 м. Скважину оставили в покое под давлением на 16 ч (время отверждения состава). Затем башмак колонны довели без осложнений до забоя, скважину промыли товарной нефтью в объеме ствола. Работы продолжались в течение 2 сут.

После выхода скважины на режим получены следующие результаты: обводненность снизилась в 2,5 раза, с 97% до 40%; дебит скважины по нефти увеличился в 4 раза, с 0,9 т/сут до 4 т/сут. Эффект стабильно продолжается в течение 8 мес.

На соседней скважине №1542 (аналогичной со скв.1544 конструкции) был испытан известный способ по прототипу. В скважину закачали оторочку гидрофобной высоковязкой жидкости в объеме 75 м⁵, в качестве которой использовали эмульсию следующей рецептуры, % об.: нефть 40, пластовая вода 58, эмульгатор-гидрофобизатор 2. Вязкость жидкости 950 мПа·с при скорости сдвига 145 с^-1. После выдержки эмульсии в каналах водопритока под давлением в течение одного часа НКТ были подняты на поверхность. В интервал водопритока на НКТ спустили профильный перекрыватель на 6 дюймов. “Раздули” перекрыватель в интервале 150-170 м от забоя при давлении 18 МПа. Работы продолжались в течение 5 сут.

После выхода скважины на постоянный режим эксплуатации получены следующие результаты: снижение обводненности продукции с 93% до 78%, увеличение дебита нефти составило с 1,1 т/сут до 2,0-2,3 т/сут. Эффект продолжался в течение 3 мес.

Таким образом, промысловые испытания предлагаемого нового способа изоляции водопритока в добывающей скважине с горизонтальным стволом показали его высокую технологическую и экономическую эффективность. Планируется широкое промышленное внедрение данного способа, которое, несомненно, принесет существенный технико-экономический эффект.

1. Способ изоляции водопритока в горизонтальном стволе добывающей скважины, включающий спуск колонны труб, закачку в интервал водопритока пласта оторочки высоковязкой гидрофобной жидкости, отличающийся тем, что после спуска колонны труб при открытой задвижке на межтрубье всю полость горизонтального ствола заполняют высоковязкой гидрофобной жидкостью, затем при закрытой указанной задвижке производят указанную закачку при объеме оторочки 2-10 м³ высоковязкой гидрофобной жидкости на 1 погонный метр интервала водопритока, а после нее при открытой указанной задвижке производят закачку в скважину изолирующего состава, располагая его напротив интервала водопритока, закрывают указанную задвижку и продавливают изолирующий состав в интервал водопритока высоковязкой гидрофобной жидкостью, причем плотность изолирующего состава равна плотности высоковязкой гидрофобной жидкости или отклоняется не более чем на 60 кг/м³, а вязкость гидрофобной жидкости равна от 750 до 2500 МПа·с при скорости сдвига 2-600 с^-1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве изолирующего состава применяют твердеющий в пласте кислоторастворимый или легкоразбуриваемый состав.