СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКОВ Российский патент 2000 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к усовершенствованию изоляции водоносных зон с помощью растворов, в состав которых входят производные кремниевой кислоты. Способ может быть использован в нефте- и газодобыче.

Изоляция водоносных зон с помощью изолирующего раствора заключается в закачке в пласт через скважину данного раствора с последующим его затвердеванием. Эффективность изоляции прямо зависит от объема закаченного раствора, который вытесняет пластовые воды. Поскольку на практике объем заканчиваемого изолирующего раствора достигает 100 м³ и выше, а давление закачки 100 ат., необходимое требование к изолирующим растворам помимо их эффективности - дешевизна и возможность их закачки в пласт при возможно низком давлении.

Известны способы изоляции водоносных зон с помощью закачки в пласт водорастворимых солей кремниевой кислоты [1].

Способ основан на взаимодействии этих солей с ионами Ca²⁺ и Mg²⁺, присутствующими в пластовой воде, с образованием нерастворимых осадков. Недостаток указанного способа заключается в том, что образовавшийся в узкой зоне осадок приводит к резкому возрастанию давления при закачке и практически к невозможности изоляции больших объемов.

Известны способы изоляции водоносных зон с помощью растворов солей кремниевой кислоты и инициаторов гелеобразования [2]. Такие композиции как изолирующие растворы значительно эффективнее, так как они превращаются из растворов в жесткие водонепроницаемые гели по всему объему, а количество основного гелирующего агента - соли кремниевой кислоты, как правило, не превышает 1-15%. Недостатком указанного способа является то, что из-за присутствия в ней инициатора гелеобразования процесс гелеобразования становится малоуправляемым еще до попадания изолирующего раствора в пласт.

Известны также способы изоляции водоносных зон путем последовательной закачки в пласт пресной воды и резины [3] или последовательной закачки раствора сильной кислоты, воды и резины [4].

Известен также способ селективной изоляции водонасыщенных интервалов пласта, включающий последовательную закачку водного раствора полимера, пресной воды и изолирующего состава [5].

В указанных выше способах пресная вода играет роль буфера и не меняет химизма реакции, протекающей в пласте.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изоляции водоносных зон, заключающийся в закачке водной композиции, содержащей водные растворы солей щелочных металлов кремниевой кислоты с вязкостью, соответствующей η 20^oC = 1,0 - 10,0 mПа • с и pH < 13,5 [6].

Способ основан на том, что инициаторами гелеобразования служат непосредственно в совокупности порода пласта, пластовая вода, давление в пласте и температура пласта. Способ позволяет избежать гелеобразования до попадания раствора в пласт.

Недостатком указанного способа является то, что при контакте с пластовой водой часть солей кремниевой кислоты выпадает в осадок, переходя в нерастворимые соли кальция и магния. Это приводит к снижению pH раствора, что ведет к быстрому гелеобразованию и закупорке водоносных зон в близкой к скважине области при небольшом охвате водопромытых зон пласта.

Из-за выпадения основного компонента изолирующего раствора в осадок количественный состав изолирующего раствора в ходе закачки меняется и требует постоянной корректировки, что снижает надежность способа. При этом давление закачки изолирующего раствора постоянно растет. Кроме того, требуется индивидуальный подбор количественного состава изолирующего раствора при обработке каждого объекта.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности способа, увеличение глубины проникновения в пласт изолирующего раствора и предотвращение спонтанного гелеобразования.

Указанная задача решается описываемым способом изоляции водопритоков, который заключается в том, что изоляцию водопритоков осуществляют путем закачивания в пласт изолирующего водного раствора на основе солей кремниевой кислоты последовательно в два этапа: на первом этапе закачивают пресную воду с жесткостью не выше 4,3 ммоль-экв/л в количестве, необходимом для достижения постоянного давления закачки, а на втором этапе закачивают изолирующий водный раствор на основе солей кремниевой кислоты.

Благодаря этому удается изменить направление реакции, протекающей в пласте, а именно блокировать ионную реакцию превращения растворимых солей кальция и магния в нерастворимые соли и сделать реакцию полимеризации SiO₂-групп доминирующей и управляемой. Предотвращается закупорка водоносной зоны в близлежащей к скважине области осадками содей и осуществляется реакция полимеризации SiO₂-групп с образованием сплошного геля по всему пространству. Давление закачивания изолирующего раствора остается постоянным или меняется в пределах не более ± 10 ат. при одинаковой скорости закачивания в течение всего периода обработки скважины, корректировки состава композиции не требуется.

Таким образом, совместное использование таких двух приемов как закачивание в пласт воды с жесткостью не более 4,3 ммоль-экв/л и последующее закачивание изолирующего водного раствора на основе солей кремниевой кислоты приводит к новому, не известному из уровня техники, результату.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Изоляция водопритока в добывающей нефтяной скважине.

Объектом испытания служила нефтедобывающая скважина со следующими характеристиками:
Интервал перфорации - 1114-1117,2 м; 1118-1125 м;
Давление опрессовки - 120 ат.;
Дебит по жидкости до обработки - 30 м³/сутки;
Температура пласта - 30^oC;
Пластовая вода со степенью минерализации - 190 г/л;
Обводненность продукции до обработки - 90%.

В скважину через затрубное пространство без подъема насоса закачивают 18 м³ пресной воды с жесткостью 4,3 ммоль-экв./л со скоростью 24 м³/ч до достижения постоянного давления. По достижении постоянного давления 60 ат. начинают закачивать силикатную композицию - водный раствор натриевой соли кремниевой кислоты с вязкостью, соответствующей η 20^oC = 1,51 mПа • с и pH 9,8, установленного с помощью, например соляной кислоты. При этом дополнительного регулирования pH с помощью кислоты не требуется.

Объемная скорость закачивания составляла в среднем 22-25 м³/ч. Давление закачивания составляло 60-70 ат.

Всего было закачено 70 м³ изолирующего раствора. При сохранении исходного дебита скважины водонасыщенность снизилась до 14-20% при стационарном режиме работы скважины в течение 0,5 года.

Пример 2. Объектом испытания служила нефтедобывыающая скважина со следующими характеристиками:
Интервал перфорации - 1109-1119 м;
Давление опрессовки - 150 ат.;
Дебит по жидкости до обработки - 50 м³/сутки;
Температура пласта - 30^oC;
Пластовая вода со степенью минерализации - 190 г/л;
Обводненность продукции до обработки - 99%.

Аналогично примеру 1 в скважину начинают закачивать пресную воду со скоростью 22 м³/ч и с жесткостью 4 ммоль-экв/л до достижения постоянного давления 70 ат. При этом было закачено 17 м³ пресной воды.

По достижении постоянного давления 70 ат. начинают закачивать изолирующий раствор - водный раствор кремниевой кислоты с вязкостью η 20^oC = 1,62 mПа • с и pH 10,8. Регулирование pH не требуется.

Объемная скорость закачивания составляла 20-22 м³/ч, давление закачивания сохранялось в интервале 60-70 ат.

При сохранении исходного дебита скважины водонасыщенность снизилась до 14-20%.

Пример 3. Аналогично примеру 1 объектом испытания служила нефтедобывающая скважина со следующими характеристиками:
Интервал перфорации - 1094,8-1096 м; 1097,4-1105,8 м; 1109-1136 м;
Давление опрессовки - 120 ат.;
Дебит по жидкости до обработки - 24 м³/сутки;
Температура пласта - 30^oC;
Пластовая вода со степенью минерализации - 190 г/л;
Обводненность продукции до обработки - 81%.

В скважину аналогично примеру 1 начинают закачивать пресную воду с жесткостью 3,9 ммоль-экв/л со скоростью 46 м³/ч до достижения постоянного давления. После закачки 33 м³ пресной воды давление установилось постоянным и составляло 50 ат. После того, как давление достигло постоянной величины начинают закачивать изолирующий раствор, представляющий собой водный раствор натриевой соли кремниевой кислоты по примеру 1. Объемная скорость закачки составляло 20 м³/ч, давление 40 ат.

Всего было закачено 56 м³ изолирующего раствора. При сохранении исходного дебита скважины водонасыщенность снизилась до 15%.

Таким образом, способ позволяет закачивать изолирующий раствор с практически постоянными давлением и скоростью в количестве, равном 1,5-2,0 объемам суточного дебита скважины.

Список литературы
1. Патент США N 3871452, E 21 B 43/22, 18.03.75.

2. Патент США N 4665985, E 21 B 33/22, 1987.

3. Авторское свидетельство СССР N 579407, E 21 B 33/13, 1977.

4. Авторское свидетельство СССР N 863337, E 21 B 33/138, 1981.

5. Патент RU 2014437 C1, E 21 B 33/138, 24.01.92.

6. Патент RU 2065442 C1, C O7 F 7/OH, 20.08.95.

Изобретение может найти применение в нефте- и газодобывающей отраслях промышленности и касается изоляции водопритоков с помощью закачки в пласт изолирующего водного раствора на основе соли кремниевой кислоты, при этом предварительно в пласт закачивают пресную воду с жесткостью не более 4,3 ммоль-экв/л до достижения постоянного давления закачки. Технический результат - повышение надежности способа, увеличение глубины проникновения в пласт изолирующего раствора и предотвращение спонтанного гелеобразования.

Способ изоляции водопритоков с помощью закачки в пласт изолирующего водного раствора на основе солей кремниевой кислоты, отличающийся тем, что в пласт предварительно закачивают пресную воду с жесткостью не выше 4,3 ммоль-экв/л до достижения постоянного давления закачки, а затем осуществляют закачку изолирующего водного раствора на основе соли кремниевой кислоты.