СПОСОБ КОЛЬМАТАЦИИ ПРОНИЦАЕМОГО ПЛАСТА СКВАЖИНЫ Российский патент 1995 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к ограничению контурных и закачиваемых вод методом воздействия на пласт путем его кольматации.

Большинство месторождений характеризуется слоистой неоднородностью, вследствие чего чаще всего происходит преждевременное обводнение скважин из-за прорывов вод по высокопроницаемым пропласткам. Известны методы борьбы с обводнением добывающих скважин путем воздействия на пласт селективной изоляцией, основанной на применении изоляционных материалов и реагентов, избирательно закупоривающих только водонасыщенные поры пород коллектором в результате химических и физико-химических процессов при сохранении проницаемости нефтенасыщенных пор [1]
Известен способ кольматации проницаемых пластов в скважинах путем закачки суспензии в пласт циклами. Причем закачку суспензии в пласт выполняют сериями уменьшающихся, но одинаковых в пределах серий по объему порций, расходу закачки и длительности паузы циклов [2]
Наиболее близким к заявляемому является способ изоляции поглощающих пластов в скважинах путем порционной закачки в скважину последовательно буферной жидкости и тампонажного состава и продавки в пласт буферной жидкостью.

Недостатки известных способов могут быть только условно разделены на следующие три группы.

Растворы, содержащие твердую фазу, например глины. Кольматация пласта происходит вблизи зоны перфорации, что связано с коагуляцией и агрегацией глинистых частиц вблизи зоны перфорации. При последующем нагнетании закачиваемые воды из слабопроницаемых пропластков после прохождения незначительного по длине интервала кольматации вновь пойдут по высокопроницаемому пласту. Кроме того, процесс кольматации необходимо повторять.

Растворы, содержащие компоненты, образующие во времени гелеобразную субстанцию. Процесс основан на физико-химическом взаимодействии компонентов растворов. Время образования гелей определяется по лабораторным исследованиям, практически без учета конкретной системы пласт флюид, что затрудняет управление процессом во времени. Из-за старения гелей и последующего их разрушения процесс необходимо повторять.

Растворы, содержащие компоненты, образующие во времени твердую фазу, например, за счет образования и последующего осаждения в зоне смешения гидроксидов железа в щелочной среде, или продукты взаимодействия хлоридов кальция с силикатом натрия. Отсутствуют какие-либо критерии, позволяющие контролировать процесс во времени, т.е. на каком расстоянии будут образованы непроницаемые перемычки.

Целью изобретения является кольматация пласта на определенных расстояниях в заданных интервалах.

Цель достигается путем кольматации проницаемого пласта путем периодической закачки в пласт оторочек, состоящих из двух осадкообразующих технологических растворов, разделенных буферной жидкостью, причем дальность зоны кольматации в пласте в области смешения осадкообразующих технологических растворов определяют при условии равенства ширины оторочек на определенном расстоянии подачи их в пласт длине фильтрационной дисперсии на том же расстоянии.

В качестве технологических растворов могут быть использованы, в частности, следующие составы: NaHSO₄^. H₂O 12-15% CaCl₂ 12-15% Na₂SiO₃10-20% CaCl₂ 10-20% FeCl₂ 1-3% NaOH 0,5-1,5% FeCl₂ 1-3% Na₂CO₃0,7-2% ПАА 0,05-0,1% + +глинистая суспензия 0,5-2% а в качестве буферной жидкости пластовая вода и совместное с ней поверхностно-активное вещество.

Причем соотношение объемов технологический раствор буфер технологический раствор равно соответственно 1:0,8-1,0:1.

В радиальном потоке от нагнетательной скважины при закачке оторочки, включающий технологические растворы, разделенные буферной жидкостью, происходит поршневое вытеснение ее в пласт продавочной жидкостью. Этот процесс сопровождается процессами фильтрационной дисперсии, обусловленной макро- и микронеоднородностью пород, что приводит к образованию зон взаимного смешения технологических растворов и, как следствие, образованию и осаждению твердой фазы, кольматируемой проницаемый пласт. В общем случае зона смешения располагается по обе стороны от границы поршневого вытеснения, при непрерывной закачке нагнетаемой жидкости ширина зоны фильтрационной дисперсии увеличивается.

В соответствии с основами гидродинамики предложен целый ряд формул для определения ширины зоны фильтрационной дисперсии L_д, которые дают близкие между собой результаты. В общем виде такого рода формула может быть представлена в виде
L_д=a где D^xD(r)dr где D параметр конвективной диффузии; r_с радиус скважины; а коэффициент, учитывающий структуру потока.

С использованием известных зависимостей и полученных результатов индикаторных опытов по нагнетанию пластовых вод в нефтеносные коллекторы для практических расчетов получена следующая зависимость:
L_д= a где λ параметр гидродисперсии, м; l_ф граница зоны поршневого вытеснения, м.

Так, например, экспериментально установлено, что для песчаных коллекторов нефтяных пластов в общем случае параметр гидродисперсии составляет 10^-3 м, а коэффициент а принимается равным 8,8.

Оторочка технологических растворов в пласте при поршневом вытеснении в зависимости от объема имеет определенную ширину, уменьшающуюся в зависимости от дальности подачи оторочки в пласт. Полное соединение двух технологических растворов при наличии разделительного буфера, сопровождающееся образованием твердой фазы, следует ожидать на определенном расстоянии при равенстве в плане ширины оторочки ширине фильтрационной дисперсии на той же дальности.

На чертеже представлена номограмма гидродинамических параметров скважины применительно к следующим условиям: мощность пласта песчаников 1 м, пористость 0,2.

По дифференциальной расходограмме определяют наиболее проницаемый пласт.

Кольматируемый пласт изолируют пакерами или пакером.

Производится пробное нагнетание в изолированный пласт и определяется расход нагнетания.

Определяется дальняя граница зоны кольматации R_м и количество достаточных оторочек на этой длине.

По номограмме оценивается объем оторочек, подаваемых на различные расстояния в пласт.

Готовятся технологические растворы и оторочки, закачиваемые в пласт.

При кольматации пласта на различных расстояниях от скважины давление нагнетания скачкообразно увеличивается, что свидетельствует об окончании процесса.

П р и м е р 1. Нагнетательная скважина пробурена на глубину 2564 м, интервал перфорации 2550-2580 м. По дифференциальной расходограмме наиболее проницаемый участок пласта зафиксирован в интервале 2553-2555 м. Производят пакеровку этого интервала и в течение суток нагнетают воду в изолированный интервал. Среднесуточный расход нагнетания составил 80 м³/сут при давлении 100 атм. Приняты следующие дальности подачи оторочек в пласт: 2,3; 5,4; 9,7; 12,6 и 15,3 м. Ширина зоны фильтрационной дисперсии L_д на этих расстояниях составит соответственно: 0,42; 0,635; 0,86; 0,985 и 1,07 м. На этих же расстояниях при мощности пласта 1 м аналогичная ширина зоны оторочек составит при подаче в пласт следующих объемов оторочек: 1, 4, 10, 15 и 20 м³, а при мощности пласта 2 м 2, 8, 20, 30 и 40 м³. Для приготовления технологических растворов и продавочной жидкости использовали воду сеноманского водоносного горизонта плотностью 1060 кг/м³.

Перед приготовлением растворов в лабораторных условиях производили оценку совместимости компонентом системы пластовая вода реагент ПАВ. В качестве критерия совместимости компонентов принято отсутствие помутнения и твердой фазы после суточного отстоя технологического раствора.

Состав технологических растворов.

Оторочка, мас. хлорид кальция 12, ПАВ 1, пластовая вода 87; пластовая вода 99,5, ПАВ 0,5; бисульфат натрия водный 12, ПАВ 1,5, вода 86,5.

Продавочная жидкость: пластовая вода 99,7; ПАВ 0,3.

Соотношение объемов технологических растворов в оторочке как 1:(0,8-1): 1.

Кольматацию пласта производят следующим образом.

00 ч 00 мин (время технологического процесса).

Начали закачку в изолированный интервал пласта 1-й оторочки объемом 40 м³. При соотношении объемов технологических растворов как 1:0,86:1, т.е. 14, 12 и 14 м³. Расход закачки 80 м³/сут, давление 100 атм.

12 ч 00 мин. Окончили закачку 1-й оторочки, начали закачивать продавочную жидкость объемом 54,6 м³.

28 ч 23 мин. Окончили закачку продавочной жидкости, начали закачку 2-й оторочки объемом 30 м³ при соотношении объемов технологических растворов как 1:1:1, т.е. 10, 10 и 10 м³.

37 ч 23 мин. Окончили закачку 2-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости в объеме 51,22 м³.

52 ч 45 мин. Окончили закачку продавочной жидкости, начали закачку 3-й оторочки объемом 20 м³ при соотношении объемов технологических растворов как 1:0,86:1, т.е. 7, 6 и 7 м³.

58 ч 45 мин. Окончили закачку 3-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости в объеме 61,6 м³. Расход закачки 80 м³/сут, давление закачки 110 атм.

77 ч 13 мин. Окончили закачку пластовой воды, начали закачку 4-й оторочки объемом 8 м³ при соотношении объемов технологических растворов как 1: 0,86: 1, т.е. 2,8; 2,4 и 2,8 м³. Расход закачки 80 м³/сут, давление закачки 120 атм.

79 ч 37 мин. Окончили закачку 4-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости объемом 21,98 м³. Расход закачки 80 м³/сут, давление закачки 140 атм.

86 ч 13 мин. Окончили закачку продавочной жидкости, начали закачку 5-й оторочки объемом 2 м³ при соотношении объемов технологических растворов как 1:0,86:1, т.е. 0,7; 0,6 и 0,7 м³. Расход закачки 80 м³/сут, давление закачки 155 атм.

86 ч 49 мин. Окончили закачку 5-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости объемом 4,64 м³. Расход закачки 80 м³/сут, давление закачки 160 атм.

88 ч 08 мин. Расход закачки начал падать при скачке давления. Закачка продавочной жидкости остановлена.

Произвели распакеровку интервала кольматации. Сняли расходограмму в интервале перфорации. По дифференциальной расходограмме в интервале кольматации 2553-2555 м приемистость отсутствует из-за образования труднорастворимого гипса.

П р и м е р 2. Нагнетательная скважина пробурена на глубину 1560 м, интервал перфорации 1550-1558 м. По дифференциальной расходограмме наиболее проницаемый участок пласта выделен в интервале 1550-1551,5 м. Производят пакеровку этого интервала и в течение суток нагнетают воду в изолированный интервал. Среднесуточный расход нагнетания составил 25 м³/сут при давлении 85 атм. Приняты следующие дальности подачи оторочек в пласт: 1,4; 2,3; 5,4 и 9,7 м. Ширина зоны фильтрационной дисперсии L_дна этих расстояниях составит соответственно: 0,33; 0,415; 0,64 и 0,86 м. На этих же расстояниях при мощности пласта 1 м аналогичная ширина зоны оторочек составит при подаче в пласт следующих объемов оторочек: 0,5; 1; 4 и 10 м³, а при мощности пласта 1,5 м 0,75; 1,5; 6 и 15 м³.

Для приготовления технологических растворов и продавочной жидкости использовали воду сеноманского водоносного горизонта. Совместимость компонентов раствора с пластовой водой производили аналогично примеру 1.

Состав технологических растворов.

Оторочка, мас. силикат натрия 15, ПАВ 0,5, пластовая вода 84,5; пластовая вода 99,5, ПАВ 0,5; хлорид кальция 15, ПАВ 0,5, пластовая вода 84,5.

Продавочная жидкость: пластовая вода 99,7; ПАВ 0,3.

Соотношение объемов технологических растворов в оторочке как 1:(0,8-1): 1.

Кольматацию пласта производят следующим образом.

00 ч 00 мин (время технологического процесса). Начали закачку в изолированный интервал пласта 1-й оторочки объемов 15 м³ при соотношении технологических растворов как 1:1:1, т.е. 5, 5 и 5 м³. Расход закачки 25 м³/сут при давлении 85 атм.

14 ч 24 мин. Окончили закачку 1-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости объемом 46,16 м³.

58 ч 43 мин. Окончили закачку продавочной жидкости, начали закачку 2-й оторочки объемом 6 м³ при соотношении объемов технологических растворов как 1:0,86:1, т.е. 2,1; 1,8 и 2,1 м³. Расход закачки 25 м³/сут, давление закачки 95 атм.

64 ч 28 мин. Окончили закачку 2-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости объемом 16 м³. Расход закачки 25 м³/сут, давление закачки 100 атм.

80 ч 19 мин. Окончили закачку продавочной жидкости, начали закачку 3-й оторочки объемом 1,5 м³ при соотношении объемов технологических растворов как 1:1:1, т.е. 0,5; 0,5 и 0,5 м³. Расход закачки 25 м³/сут, давление закачки 105 атм.

81 ч 45 мин. Окончили закачку 3-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости объемом 1,62 м³. Расход закачки 25 м³/сут, давление закачки 120 атм.

83 ч 19 мин. Окончили закачку продавочной жидкости, начали закачку 4-й оторочки объемом 0,75 м³ при соотношении объемов технологических растворов как 1:1:1, т.е. 0,25; 0,25 и 0,25 м³. Расход закачки 25 м³/сут, давление закачки 130 атм.

84 ч 02 мин. Окончили закачку 4-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости объемом 1,1 м³. Расход закачки 25 м³/сут, давление закачки 140 атм.

84 ч 50 мин. Расход закачки начал падать при скачке давления. Закачка продавочной жидкости прекращена.

Произвели распакеровку интервала кольматации. Сняли расходограмму в интервале перфорации. По дифференциальной расходограмме в интервале кольматации 1550-1551,5 м приемистость отсутствует из-за образования труднорастворимых силикатов.

П р и м е р 3. Нагнетательная скважина пробурена на глубину 1620 м, интервал перфорации 1605-1615 м. По дифференциальной расходограмме наиболее проницаемый участок пласта выделен в интервале 1607-1608 м. Производят пакеровку этого интервала и в течение суток нагнетают воду в изолированный интервал. Среднесуточный расход нагнетания составил 12,5 м³/сут при давлении 105 атм. Приняты следующие дальности подачи оторочек в пласт: 6,2; 7,7; 9,7; 10,9; 12,6 и 13,7 м. Ширина зоны фильтрационной дисперсии L_д на этих расстояниях составит соответственно: 0,68; 0,77; 0,86; 0,92; 0,98 и 1,09 м. На этих же расстояниях при мощности пласта 1 м аналогичная ширина зоны оторочек составит при подаче в пласт следующих объемов оторочек: 5, 7, 10, 12, 15 и 17 м³.

Для приготовления технологических растворов и продавочной жидкости использовали воду сеноманского водоносного горизонта. Совместность компонентов раствора с пластовой водой производили аналогично примеру 1.

Состав технологических растворов.

Оторочка, мас. хлорид железа 3, ПАВ 0,75, пластовая вода 96,25; пластовая вода 99,5, ПАВ 0,5; гидроксид натрия 2, ПАВ 0,5, пластовая вода 97,5.

Продавочная жидкость: пластовая вода 99,7; ПАВ 0,3.

Соотношение объемов технологических растворов в оторочке как 1:(0,8-1): 1.

Кольматацию пласта производят следующим образом.

000 ч 00 мин (время технологического процесса). Начали закачку в изолированный интервал пласта 1-й оторочки объемом 17 м³ при соотношении объемов технологических растворов, как 1: 0,8:1, т.е. 6, 5 и 6 м³. Расход закачки 12,5 м³/сут при давлении 105 атм.

032 ч 38 мин. Окончили закачку 1-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости объемом 46,7 м³.

122 ч 18 мин. Окончили закачку продавочной жидкости, начали закачку 2-й оторочки объемом 15 м³ при соотношении объемов технологических растворов как 1:1:1, т.е. 5, 5 и 5 м³.

151 ч 02 мин. Окончили закачку 2-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости в объеме 28,3 м³. Расход закачки 12,5 м³/сут при давлении 110 атм.

205 ч 33 мин. Окончили закачку продавочной жидкости, начали закачку 3-й оторочки в объеме 12 м³ при соотношении объемов технологических растворов как 1:1:1, т.е. 4 4 и 4 м³.

228 ч 29 мин. Окончили закачку 3-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости объемом 13 м³. Расход закачки 12,5 м³/сут при давлении 115 атм.

253 ч 26 мин. Окончили закачку продавочной жидкости, начали закачку 4-й оторочки объемом 10 м³ при соотношении объемов технологических растворов как 1: 0,8: 1, т.е. 3,5; 3 и 3,5 м³. Расход закачки 12,5 м³/сут при давлении 120 атм.

272 ч 38 мин. Окончили закачку 4-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости в объеме 26,26 м³. Расход закачки 12,5 м³/сут при давлении 125 атм.

323 ч 04 мин. Окончили закачку продавочной жидкости, начали закачку 5-й оторочки в объеме 7 м³ при соотношении объемов технологических растворов как 1:0,8:1, т.е. 2,495; 2,03 и 2,495 м³.

336 ч 30 мин. Окончили закачку 5-й оторочки, начали закачивать продавочную жидкость в объеме 14,37 м³.

364 ч 05 мин. Окончили закачку продавочной жидкости, начали закачку 6-й оторочки в объеме 5 м³ при соотношении объемов технологических растворов как 1:0,82:1, т.е. 1,766; 1,46 и 1,766 м³. Расход закачки 12,5 м³/сут при давлении 130 атм.

373 ч 41 мин. Закончили закачку 6-й оторочки, начали закачку продавочной жидкости в объеме 31,7 м³.

434 ч 27 мин. Расход закачки начал падать при скачке давления. Закачка продавочной жидкости прекращена.

Произвели распакеровку интервала кольматации. Сняли расходограмму в интервале перфорации. По дифференциальной расходограмме в интервале кольматации 1607-1608 м приемистость отсутствует из-за образования труднорастворимых в воде гидроксидов железа.

В результате реализации данного способа достигается кольматация проницаемого пласта скважины на заданном расстоянии и практически мгновенно во времени.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к ограничению контурных и закачиваемых вод. Кольматация пласта на определенных расстояниях в заданных интервалах достигается путем периодической закачки в пласт оторочек, состоящих из двух осадкообразующих технологических растворов, разделенных буферной жидкостью, которая выполняет роль и продавочной жидкости, причем дальность интервала зоны кольматации в пласте в области смешения осадкообразующих технологических растворов определяют при условии равенства ширины оторочек на определенном расстоянии подачи их в пласт длине фильтрационной дисперсии на том же расстоянии, причем ширина оторочек рассчитывается по формуле: где λ параметр гидродисперсии, м; l_ф- граница зоны поршневого вытеснения, м; a коэффициент, учитывающий структуру потока, в качестве осадкообразующих технологических растворов используют водные растворы бисульфата натрия и хлористого кальция, а в качестве продавочной жидкости - пластовую воду и совместимый с ней ПАВ. Использование данного способа позволяет в кратчайшие сроки закольматировать проницаемый пласт на заданной длине интервала кольматации. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ КОЛЬМАТАЦИИ ПРОНИЦАЕМОГО ПЛАСТА СКВАЖИНЫ путем порционной закачки осадкообразующих при смешении технологических растворов и подачу их в пласт продавочной жидкостью до определенной ширины распространения, отличающийся тем, что предварительно определяют пористость и мощность кольматируемого пласта, устанавливают дальнюю границу зоны кольматации и назначают количество достаточных оторочек и их дальность подачи в пласт, при этом для каждой дальности подачи оторочки в пласт определяют ширину L_D зоны фильтрационной дисперсии по зависимости

где λ параметр гидродисперсии, м;
l_ф граница поршневого вытеснения, м;
a коэффициент, учитывающий структуру потока,
принимая дальность подачи оторочки равной ее ширине на том же расстоянии l_ф, и с учетом пористости и мощности кольматируемого пласта определяют объем оторочки, а соотношение объемов осадкообразующего раствора: продавочная жидкость осадкообразующий раствор равно соответственно 1 (0,8 1) 1. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве осадкообразующего технологического раствора используют водные растворы бисульфата натрия или хлористого кальция и поверхностно активного вещества при следующих соотношениях компонентов, мас.

Бисульфат натрия или хлористый кальций 12 15
Поверхностно-активное вещество 0,5 1,5
Вода Остальное
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве продавочной жидкости используют пластовую воду и совместимый с ней поверхностно-активное вещество при следующем соотношении компонентов, мас.

Поверхностно активное вещество 0,3 0,5
Пластовая вода Остальное.