СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКОВ В НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЕ Российский патент 1998 года по МПК E21B43/32 E21B33/13 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам ограничения и изоляции водопритоков в скважинах.

Известен способ ограничения притока пластовой воды, заключающийся в закачке в водоносные каналы пласта гидрофобных вязких жидкостей (вязкие нефти, нефтемазутные смеси, водонефтяные эмульсии) [1]. Существенный недостаток известного способа - экранирующий состав под воздействием напора пластовых вод быстро (в течение 1 - 2 месяцев) выдавливается обратно в ствол скважины.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изоляции зон осложнений, включающий спуск и установку в интервале водопритока металлического профильного перекрывателя [2]. В процессе установки стенки перекрывателя плотно прижимаются к стенке обсадной колонны или к материалу пласта (открытый забой) в интервале водопритока и механически изолирует поступление воды в ствол скважины.

Однако применение данного способа изоляции в условиях горизонтального ствола скважины имеет существенный недостаток, заключающийся в возможности быстрого прорыва воды в горизонтальный ствол вдоль стенок перекрывателя. Последнее объясняется тем, что горизонтальный ствол, как правило, пробурен вдоль напластования пород, а в этом направлении фильтруемость жидкостей в 2. ..10 раз превышает фильтруемость поперек напластования пород. Поэтому пластовая вода легко фильтруется по напластованию пород вдоль стенок перекрывателя и прорывается в полость горизонтального ствола.

Задача настоящего изобретения - повышение эффективности изоляции водопритоков в полость горизонтального ствола скважины.

Поставленная задача достигается тем, что в описываемом способе изоляции водопритоков, включающем спуск и установку в интервале водопритока перекрывателя, перед установкой перекрывателя в каналы водопритока закачивают гидрофобный водонерастворимый состав вязкостью 200 - 1700 мПа • с при скорости сдвига 2 - 145 с^-1, причем после закачки состава его выдерживают в каналах водопритока под действием для структурного упрочения состава.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что отличительные признаки нового способа изоляции водопритока являются необходимым и достаточным условием, характеризующим новизну объекта изобретения. В доступной нам научно-технической литературе и на практике заявляемый способ изоляции водопритоков в скважинах с горизонтальными стволами не описан и не применялся, поэтому он отвечает критерию "новизна".

Предлагаемый способ - новая совокупность функционально-взаимосвязанных операций. Без предварительной закачки в водоносный интервал горизонтального ствола скважины высоковязкого, гидрофобного, водонерастворимого, упрочняющегося состава установка металлического профильного перекрывателя в этом интервале не решает технической проблемы. Вода по напластованию пород вдоль стенок перекрывателя огибает его и прорывается в полость горизонтального ствола. Без установки металлического перекрывателя в интервал водопритока (после закачки в этот интервал пласта высоковязкого, гидрофобного, упрочняющегося, водонерастворимого состава) проблема также не решается. Напор пластовых вод постепенно выдавливает жидкий состав обратно в ствол скважины. Поэтому взаимодополняющие друг друга операции гидродинамического и механического экранирования зоны осложнения позволяют успешно решить поставленную задачу.

Экранирующий эффект создается за счет гидрофобной (не смачивающейся водой) природы материала состава, а также особых его реологических свойств. Состав не растворяется водой и слабо размывается в пластовых условиях под напором вод. Пока вода не размоет гидрофобную оторочку в пласте, а на этой уйдет, по расчетам, не менее 3 - 5 лет, вода не дойдет до "основного" водоизолирующего экрана - металлического перекрывателя. В то же время за счет гидрофобизации стенок поровых каналов данный высоковязкий состав снижает фазовую проницаемость породы пласта по воде. Экранирующий эффект усиливается за счет набора реологической структуры состава во времени.

Но главное, экранирующий эффект по закачки состава сохраняется во времени за счет создания механического барьера выдавливанию состава в горизонтальный ствол под действием напора пластовых вод.

Применение вместо металлического перекрывателя традиционных быстротвердеющих материалов (цемент, полимеры, смолы и т.д.) для создания экранирующей пробки (функцию которой выполняет металлический перекрыватель) исключается по причине возможности зацементирования полости горизонтального ствола и создания чрезвычайных осложнений в работе скважины.

Таким образом, взаимосвязанная совокупность операций, составляющая отличительный признак заявляемого способа, позволяет достигать нового технического эффекта, заключающегося в возможности проведения высокоэффективных водоизоляционных работ в горизонтальном стволе нефтедобывающих скважин. Аналогичных решений данной проблемы в мире пока нет. Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "существенные отличия".

В качестве высоковязкого водонерастворимого состава можно использовать гидрофобные эмульсии, например,
1) нефть - 30 - 49% об., пластовая вода - 50 - 68% об., эмульгатор-гидрофобизатор - 1 - 2% об.;
2) нефть - 35, 51% об., раствор хлорида натрия или хлорида магния - 47 - 63% об., эмульгатор-гидрофобизатор - 2% об.;
3) нефть - 33 - 42% об., раствор хлорида кальция - 64...57% об., эмульгатор-гидрофобизатор - 1 - 3% об.;
4) нефть - 36 - 40% об. раствор нитрата кальция - 62 - 57% об., эмульгатор-гидрофобизатор - 2 - 3% об.

Вязкость составов регулируется изменением водомасляного отношения в диапазоне от 200 до 1700 мПа • с при скорости сдвига 2 - 145 с^-1. При вязкости менее 200 мПа • с экранирующий эффект состава резко падает, а при вязкости более 1700 мПа • с составы технически не могут быть закачаны в пласт.

Сопоставительный анализ эффективности известного способа (прототипа) и предлагаемого способа изоляции водопритоков в горизонтальном стволе проведен в условиях промыслового эксперимента на скв. N 11451 "Г" Омбийского месторождения НГДУ "Заинскнефть". Длина горизонтального ствола нефтедобывающей скважины - 330 м. Диаметр открытого горизонтального ствола - 6 дюймов. Толщина продуктивного пласта (верейский горизонт) - 8 - 12 м. Дебит скважины - 12 м³/сут. Обводненность - 95%.

В интервале водопритока (155 - 165 м от забоя) на НКТ спустили профильный перекрыватель длиной 20 м. Агрегатом при давлении 160 - 180 атм профильный перекрыватель "раздули" до трубы круглого сечения диаметром 6 дюймов. Стенки металлического перекрывателя очень плотно прижались к материалу пласта в интервале 150 - 170 м от забоя, перекрыв интервал водопритока.

Скважина была пущена в эксплуатацию. Замеры через 10 дней показали следующие параметры: дебит по жидкости 12 м³сут, обводненность - 95%, т.е. изоляции водопритока в горизонтальном стволе не было достигнуто. Вода просто "обошла" профильный перекрыватель по напластованию вдоль стенок перекрывателя. После развальцовывания перекрыватель был снят и поднят на поверхность.

По спущенным НКТ до отметки 160 м от забоя закачали 43 м³ гидрофобной эмульсии следующего состава, % об.: нефть - 35, пластовая девонская вода - 63, эмультал - 2. Вязкость состава при скорости сдвига 145 с^-1 - 950 мПа • с. Количество эмульсии примерно соответствовало расчетному количеству, необходимому для создания кольцевой оболочки вокруг горизонтального ствола из высоковязкой эмульсии диаметром от подошвы до кровли продуктивного пласта (расчетное количество равно 40 м³ по принятой трещинопоровой модели пласта). Давление закачки было равно: 40 атм в начале закачки эмульсии и 130 атм в конце продавки эмульсии в водоносный интервал. При закачке эмульсии в пласт был зарегистрирован скачок давления со 100 до 130 атм, что указывало на достижение высоковязкой эмульсии плотных пород в кровле и подошве пласта. После выдержки эмульсии в каналах водопритока под давлением в течение одного часа (время, необходимое для структурного упрочнения эмульсии) 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 185 атм.

Скважина N 11451 "Г" была пущена в эксплуатацию с дебитом 9 м³/сут и обводненностью продукции 17% (попутно поступающая с нефтью жидкость). Исследования показали полную герметичность перекрывателя вдоль стенок и торцов. Эффект сохраняется более 220 суток и продолжается.

Динамика изменения технологических показателей работы скважины N 11451 "Г" убедительно показывает высокую эффективность и надежность нового предлагаемого способа изоляции водопритоков в горизонтальном стволе нефтедобывающих скважин. Таким образом, предлагаемый новый способ изоляции водопритоков в горизонтальном стволе может, при широком внедрении, принести существенный народнохозяйственный эффект.

Способ изоляции водопритоков в нефтедобывающей скважине включает спуск и установку в интервале водопритока перекрывателя. При этом перед установкой перекрывателя в каналы водопритока закачивают гидрофобный водонерастворимый состав. Вязкость состава - 200 - 1700 мПа • с при скорости сдвига 2 - 145 с^-1. После закачки состава его выдерживают в каналах водопритока под давлением для структурного упрочнения состава. Изобретение позволит повысить эффективность изоляции водопритоков в полость горизонтального ствола скважины.

Способ изоляции водопритоков в нефтедобывающей скважине, включающий спуск и установку в интервале водопритока перекрывателя, отличающийся тем, что перед установкой перекрывателя в каналы водопритока закачивают гидрофобный водонерастворимый состав вязкостью 200 - 1700 мПа • с при скорости сдвига 2 - 145 с^-1, причем после закачки состава его выдерживают в каналах водопритока под давлением для структурного упрочнения состава.