СПОСОБ ВТОРИЧНОГО ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК E21B43/11 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам бесперфораторного вскрытия продуктивных горизонтов нефтяных скважин после цементирования обсадной колонны, оснащенной выдвижными химически растворимыми заглушками.

Известен способ вторичного вскрытия продуктивного пласта, включающий спуск в скважину обсадной колонны с фильтром, установку фильтра против продуктивного пласта, цементирование обсадной колонны и ожидание затвердения цементного раствора, спуск насосно-компрессорных труб и закачку реагентов, ожидание растворения заглушек фильтра и вызов притока жидкости в скважину [1]
Недостатком этого способа и оснастки обсадной колонны является то, что для растворения заглушек используют кислоту, которая вызывают сильную коррозию насосно-компрессорных труб (НКТ) и металлического фильтра. Поскольку заглушки установлены непосредственно в отверстиях фильтра, потребуется большой период времени выдержки кислотного раствора в призабойной зоне, идущий на растворение не только заглушек, но и цементного камня в кольцевом пространстве скважины для сообщения с продуктивным пластом. В результате этого в кислотном растворе повышается содержание железа. Последнее нежелательно, так как при попадании в пласт, что возможно из-за превышения давления в скважине над пластовым, происходит выпадение коллоидных осадков типа гидроокиси железа или его основных солей в коллекторе и ухудшение проницаемости в призабойной зоне. Кроме того, кислоты вызывают усиленную коррозию цементного камня в кольцевом пространстве, что при наличии переслаивающихся нефтеносных и водоносных горизонтов, ввиду нарушения надежного разобщения, приведет к преждевременному обводнению продукции в процессе эксплуатации скважины.

Известен также способ вторичного вскрытия продуктивного пласта, включающий спуск в скважину обсадной колонны с отверстиями, перекрытыми растворимыми заглушками против продуктивного пласта, цементирование обсадной колонны, спуск насосно-компрессорных труб и закачку через них химического реагента, выдержку скважины на время растворения заглушек и промывку забоя [2]
Для осуществления способа применяют устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта, включающее корпус-фильтр в виде обсадной трубы с боковыми отверстиями и химически разрушаемыми заглушками.

Недостатком способа и устройства также является то, что для растворения магниевых заглушек фильтра в качестве химического реагента применяют соляную кислоту, которой в последующем растворяют и цементный камень в кольцевом пространстве скважины, так как магниевые заглушки не имеют непосредственного контакта со стенками скважины. Увеличение содержания железа в кислотном растворе, наличие эмульсии мела в кислоте и растворенного цемента может привести к химической кольматации призабойной зоны продуктивного пласта. Уже тем более недопустима принудительная закачка в пласт этого кислотного раствора с большим содержанием примесей для обработки призабойной зоны. Способ также не применим при наличии в продуктивном пласте подошвенных вод, так как полное удаление цементного кольца приведет к заколонным перетокам пластовых флюидов.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе вторичного вскрытия продуктивного пласта в качестве заглушек применяют заглушки из алюминия или его сплавов, а в качестве химического реагента используют водоспиртовый раствор этилсиликоната натрия ГКЖ-10 или водоспиртовый раствор метилсиликоната натрия ГКЖ-11, разбавленный водой в соотношении (1-2):(2-1), при этом промывку забоя осуществляют путем продавки отработанного химического реагента в продуктивный пласт.

А устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта снабжено плашками, закрепленными на наружной поверхности обсадной трубы и выполненными в виде усеченного с двух противоположных сторон полуэллипса вращения, имеющего против отверстия обсадной трубы центральное радиальное отверстие с двумя расточками на разных уровнях, а заглушки выполнены в виде стаканов с торцевыми буртиками под одну из расточек центрального радиального отверстия и пружинными кольцами под другую расточку центрального радиального отверстия, при этом заглушки установлены с возможностью осевого перемещения, а боковые отверстия обсадной трубы имеют диаметр, меньший диаметра центральных радиальных отверстий плашек.

Технический результат выражается в уменьшении коррозионного разрушения и повышении эффективности обработки призабойной зоны, ускорении растворения алюминиевых заглушек специальной формы в защищенной обтекаемой конструкции.

Жидкости ГКЖ-10, ГКЖ-11 (ТУ 6-02696-76) от бесцветного до светлокоричневого цвета с плотностью 1170-1210 кг/м³. Жидкость ГКЖ-10 представляет собой водоспиртовый раствор этилсиликоната натрия, жидкость ГКЖ-11 водоспиртовый раствор метилсиликоната натрия с содержанием спиртов, соответственно, 13-18% и 12-16% Содержание сухого остатка в товарном продукте 25-35% рН 13-14.

На фиг.1 изображена схема способа вскрытия продуктивного пласта в период растворения заглушек; на фиг. 2 плашка на виде спереди; на фиг.3 сечение устройства в виде сверху; на фиг.4 сечение устройства на виде сбоку после выдвижения заглушки.

Устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта состоит из корпуса-фильтра в виде обсадной трубы 1, в которой выполнены ориентированные в разные направления боковые отверстия 2. Количество боковых отверстий 2 на одном погонном метре обсадной трубы 1 может варьироваться в пределах 3-15 шт. Каждое боковое отверстие 2 перекрыто плашкой 3 в сборе с заглушкой 4. Плашки 3 выполнены в виде полуэллипса вращения 5, усеченного с двух противоположных сторон 6. В центральной наиболее утолщенной части плашки 3 выполнено сквозное центральное радиальное отверстие 7 с цилиндрической расточкой 8 с внутренней крайней стороны, причем диаметр боковых отверстий 2 обсадной трубы 1 меньше диаметра центральных радиальных отверстий 7. В радиальные отверстия 7 установлены с возможностью осевого перемещения заглушки 4 из алюминия или его сплавов. Заглушки 4 выполнены в виде стаканов с торцевыми буртиками под расточку 8. Кроме того, в стаканчиках 4 выполнены кольцевые проточки 10 и в них установлены разъемные пружинные кольца 11 под другую кольцевую проточку 12 центрального радиального отверстия 7. После совмещения боковых отверстий 2 с заглушкой 4 плашки 3 крепятся сварным швом 13 к наружной поверхности обсадной трубы 1. Прерывистый диаметр фильтра (1, 2, 3, 4) по наиболее утолщенной части плашек 3 несколько меньше номинального диаметра долота, которым бурили ствол скважины, а именно на удвоенную величину выдвижения стаканчика 4 заглушки из плашки 3 до стенок 14 скважины.

Способ вторичного вскрытия продуктивного пласта осуществляют следующим образом.

В скважину последовательно cпускают хвостовик 15, участок обсадной колонны 1 с боковыми отверстиями 2 (корпус-фильтр), перекрытыми плашками 3 с выдвижными заглушками из алюминия или его сплавов, высота которого равна планируемой эксплуатируемой мощности продуктивного пласта 16, и третий нормальный участок обсадной колонны 17 до устья скважины. Обтекаемая поверхность 5 плашек 3 позволяет без осложнений допустить колонну до заданной отметки. Производят прямое цементирование через низ обсадной колонны-хвостовика 15 и, например, при получении "Стоп" осуществляют выдвижение растворимых заглушек 4 до стенок 14 скважины или, например, в результате того, что затем повторно повышают давление в обсадной колонне 15, 1, 17 на определенную величину превышения над давлением в кольцевом пространстве 18 скважины, заполненным цементным раствором 19. При этом срезают торцевые буртики 9 и стаканчики 4 выдвигают из радиальных отверстий 7 плашек 3. На пути выдвижения заглушек 4 пружинные кольца 11 выпадают в кольцевые проточки 12 и фиксируют стаканчики 4, что важно, так как после этого давление сбрасывают, однако фильтр-корпус 1 остается строго отцентрированным и сохраняется контакт заглушек 4 со стенками 14 продуктивной толщи 16 скважины. Скважину оставляют на ожидание затвердения цемента (ОЗЦ). После ОЗЦ в обсадную колонну 17 спускают НКТ. Через НКТ в призабойную зону против корпус-фильтра закачивают химреагент из водоспиртового раствора этилсиликоната натрия ГКЖ-10 или водоспиртовый раствор метилсиликоната натрия ГКЖ-11, разбавленный водой в соотношении вода: ГКЖ-10(11) равном (1-2):(2-1). Разбавленную водой жидкость ГКЖ-10 (11) закачивают в объеме, примерно 3-6 м³. Плотность химического реагента должна превышать плотность продавочной жидкости, а суммарное гидростатическое давление составного столба жидкости в скважине должно превышать пластовое давление продуктивного пласта.

В табл.1 представлены результаты лабораторных исследований, подтверждающие приемлемую для практических целей достаточно высокую скорость растворения алюминиевых образцов, помещенных в ГКЖ-11 в зависимости от степени разбавления водой. Наивысшая скорость растворения образцов алюминия достигается при смещении ГКЖ-11 с водой в соотношении 1:1. Так, при соотношении объема раствора к площади поверхности цилиндрических заглушек равным V/S 10 скорость растворения находится в пределах 0,94-1,32 мм/ч. Поскольку в скважине происходит в основном одностороннее растворение образцов, необходимо отводить время на ожидание растворения алюминиевых заглушек исходя из минимальной скорости 0,47-0,66 мм/ч. Поэтому, если толщина стенок алюминиевых стаканов или мембран равна, например, 5 мм, то при соотношении ГКЖ-10 или ГКЖ-11:вода равном 1:2 выдерживают скважину 10 ч, а при соотношении 1:1 ожидают растворение алюминиевых заглушек, примерно, 8 ч.

В табл. 2 представлены результаты коррозии образцов из стали обсадной колонны марки "Д" в предлагаемом растворе разбавленного ГКЖ-11 в сравнении с химически чистой (х.ч.) и технической ингибированной (т.и.) соляной кислотой. Данные свидетельствуют, что скорость коррозии стали в предлагаемом растворе на несколько порядков меньше, чем в соляной кислоте, поэтому содержание железа в отработанном химическом реагенте будет минимальным.

Кроме того, разбавленная водой жидкость ГКЖ-10(11) практически нейтральна к цементному камню. Результаты исследований с прямоугольными образцами цементного камня длиною 30 мм и квадратным сечением площадью 10 мм², приготовленного из портландцемента c В/Ц 0,4 представлены в табл.3. Затвердевший цементный камень предварительно высушили при 100-105^оС и взвесили. На определенный период времени образцы помещали в исследуемые жидкости, затем вновь высушили и взвесили. По разнице весов до и после реагирования судили о степени влияния среды на цементный камень. Данные свидетельствуют о том, что раствор ГКЖ-10(11) + вода, в отличие от соляной кислоты, не может вызвать заколонные перетоки.

После ожидания растворения алюминиевых или его сплавов заглушек 4 на устье перекрывают затрубное пространство НКТ (или перекрывают затрубное пространство НКТ в скважине пакером), а в последние закачивают продавочную жидкость с повышением давления вытесняют из НКТ разбавленную жидкость ГКЖ-10(11), при этом отработанный химический реагент поступает в продуктивный пласт (происходит обработка призабойной зоны).

Чтобы судить о качестве обработки призабойной зоны, рассмотрим пример исследований на модели пласта из кварцевого песка. Кварцевый песок фракции 0,10-0,25 мм отмыли от глинистых частиц под проточ- ной водой, а для удаления соединений железа обработали 10%-ным раствором соляной кислоты, затем раствором питьевой соды до нейтральной реакции и промыли дистиллированной водой. После этого песок высушили при 105-120^оС. В делительную воронку диаметром 46 мм засыпали навеску песка в 330 г. Высота песчаного керна составила 140 мм. В делительную воронку залили керосин с показателями ρ_к 781 кг/м³, μ= 1,10 мПа· с и определили поровый объем песчаного керна, который составил 80 мл. Затем через вертикальный столбик песка в определенной последовательности фильтровали под действием сил гравитации различные жидкости в количестве трех поровых объемов с поддержанием уровня на 50 мм выше уровня песка и определяли коэффициент проницаемости. Вначале определили коэффициент проницаемости углеводородной жидкости керосина через смоченный столбик песка (модель исходного продуктивного пласта), который составил К_к 62,45 мкм². Далее через столбик песка пропустили три поровых объема дистиллированной воды с параметрами ρ_в 998 кг/м³, μ_в= 1,01 мПа·с (это моделирует поступление фильтрата бурового и цементного растворов в призабойную зону в процессе первичного вскрытия продуктивного пласта и цементирования), для которой коэффициент проницаемости составил К_в 55,46 мкм². После этого в делительную воронку вновь залили керосин, но фильтрация через столбик песка не происходила К_к 0, значит промытая водным фильтратом околоскважинная зона при наличии небольшой депрессии будет блокировать поступление нефти в скважину. Затем столбик песка обработали жидкостью ГКЖ-11, разбавленной водой в соотношении 1:1, с показателями ρ 1112 кг/м³, μ 3,20 мПа· с, рН 8,3 в количестве 1,25 поровых объема (это моделирует процесс обработки призабойной зоны после растворения алюминиевых заглушек). Последнее позволило восстановить фильтрацию керосина. После обработки коэффициент проницаемости керосина составил К_к 9,13 мкм², а проницаемость воды К_в 12,88 мкм².

Результаты лабораторных исследований на модели пласта свидетельствуют о выгодном качестве разбавленной водой жидкости ГКЖ-10(11) в плане восстановления фазовой проницаемости углеводородной жидкости в прискважинной зоне (по геофизическим данным фильтрат бурового раствора проникает в глубь пласта на расстояние до 6-9 м от скважины) и кратному (более чем в 4 раза) снижению фазовой проницаемости воды.

После обработки призабойной зоны открывают затрубное пространство НКТ, восстанавливают промывку и заменяют продавочную жидкость и разбавленную водой ГКЖ-10(11) на жидкость меньшей плотности, снижают ее уровень и вызывают приток нефти из скважины.

Эффективность предлагаемого способа заключается: в повышении качества цементирования благодаря надежного центрирования корпус-фильтра, что сохраняется при бесперфораторном вскрытии пласта ввиду отсутствия растрескивания, деформации и химической коррозии цементного камня, поэтому предупреждаются заколонные перетоки пластовых флюидов и связанные с этим изоляционные работа; в существенном снижении коррозии НКТ и обсадной колонны практически неагрессивной жидкостью ГКЖ-10(11), разбавленной водой; в решении одной из главных задач вторичного вскрытия пластов разблокировании призабойной зоны от попавших фильтратов бурового и тампонажного растворов. Это в целом позволит исключить многие ремонтные работы, в минимальные сроки освоить скважину и длительный период эксплуатировать с получением необводненной продукции.

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности при бесперфораторном вскрытии нефтяных пластов. Обеспечивает центрирование фильтр-корпуса в стволе скважины, уменьшение коррозии металла, а также повышение в обработанной призабойной зоне проницаемости нефти и снижение проницаемости воды. Сущность изобретения: устройство для реализации вторичного вскрытия продуктивного пласта состоит из корпуса-фильтра в виде обсадной трубы с боковыми отверстиями. На наружной поверхности обсадных труб закреплены плашки, они выполнены в виде усеченного с двух противоположных сторон полуэллипса вращения. В его радиальные отверстия которого установлены с возможностью выдвижения заглушки. Они выполнены в виде стаканов с торцевыми буртиками и снабжены пружинными кольцами под вторую расточку центрального радиального отверстия. Их диаметр больше диаметра боковых отверстий. По способу спускают в скважину обсадную колонну. Производят прямое цементирование обсадной колонны. По окончании повышают давление в обсадной колонне и выдвигают заглушки до соприкосновения со стенками скважины с фиксацией пружинными кольцами в конечном положении. После затвердения цемента спускают насосно-компрессорные трубы. Через них в призабойную зону закачивают водоспиртовый раствор этилсиликоната натрия ГКЖ-10 или водоспиртовый раствор метилсиликоната натрия ГКЖ-11. Они разбавлены водой в соотношении (1-2):(2-1). После растворения алюминиевых заглушек часть разбавленной водой жидкости ГКЖ-10/11/ продавливают в продуктивный пласт. 2 с. п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

1. Способ вторичного вскрытия продуктивного пласта, включающий спуск в скважину обсадной колонны с отверстиями, перекрытыми растворимыми заглушками против продуктивного пласта, цементирование обсадной колонны, спуск насосно-компрессорных труб и закачку через них химического реагента, выдержку скважины на время растворения заглушек и промывку забоя, отличающийся тем, что в качестве заглушек применяют заглушки из алюминия или его сплавов, а в качестве химического реагента используют водоспиртовый раствор этилсиликоната натрия ГКЖ-10 или водоспиртовый раствор метилсиликоната натрия ГКЖ-11, разбавленный водой в соотношении (1 2) (2 1), при этом промывку забоя осуществляют путем продавки отработанного химического реагента в продуктивный пласт. 2. Устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта, включающее корпус-фильтр в виде обсадной трубы с боковыми отверстиями и химически разрушаемыми заглушками, отличающееся тем, что оно снабжено плашками, закрепленными на наружной поверхности обсадной трубы и выполненными в виде усеченного с двух противоположных сторон полуэллипса вращения, имеющего против отверстия обсадной трубы центральное радиальное отверстие с двумя расточками на разных уровнях, а заглушки выполнены в виде стаканов с торцевыми буртиками под одну из расточек центрального радиального отверстия и пружинными кольцами под другую расточку центрального радиального отверстия, при этом заглушки установлены с возможностью осевого перемещения, а боковые отверстия обсадной трубы имеют диаметр, меньший диаметра центральных радиальных отверстий плашек.