СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ, ОБРАЗОВАВШИХСЯ НА СТЕНКАХ ОБОРУДОВАНИЯ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Российский патент 2005 года по МПК E21B47/00 E21B49/00 

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области исследования добывающих скважин с осложнениями добычи из-за отложения на оборудовании добывающих скважин барита, и предназначено для определения физических, химических и радиохимических свойств отложений на оборудовании добывающей скважины и выбора эффективного метода борьбы с отложениями, а также может быть использовано для выявления нарушения технического состояния скважины при отложении в его оборудовании барита.

При разработке Ромашкинского месторождения имеются случаи осложнения добычи из-за отложения в оборудовании добывающих скважин барита (ВаSO₄), содержащего изотопы радия (Ra), в частности радия - 226 (Ra²²⁶). Химические элементы барий и радий характеризуются одинаковыми химическими свойствами, поэтому при повышении в воде содержания сульфат-ионов изотопы радия соосождаются с барием в виде практически нерастворимых сульфатов радия и бария.

Известно два источника, из которых происходит отложение барита. Первый - перенасыщенные баритом попутно добываемые с нефтью воды. Образующийся при этом барит характеризуется повышенной радиоактивностью.

Второй - смешанные жидкости образованные из-за нарушения технического состояния скважины (нарушение герметичности эксплуатационной колонны и/или наличие заколонных перетоков из-за разрушения цементного камня), которые могут содержать, кроме попутно добываемых, еще пластовые воды вышележащих горизонтов и/или технические жидкости. Радиоактивность такого осадка невысокая.

Известно, что при бурении продуктивных пластов терригенного девона в буровой раствор в качестве утяжелителя добавляют барит в количестве 300-400 кг на 1 м³. Барит, добавляемый в буровой раствор, не радиоактивный. Он не растворим в буровом растворе и присутствует в виде взвеси. Расход бурового раствора на бурение одной добывающей скважины составляет 200-300 м³. Однако нередко случаи ухода бурового раствора в вышележащие пласты. В этом случае расход бурового раствора возрастает до 500 м³ и более. При цементировании заколонного пространства барит, содержащийся в буровом растворе, оказывается “законсервированным” в вышележащих пластах. Нарушение технического состояния добывающей скважины приводит к смешиванию попутно добываемой с нефтью воды с пластовой водой вышележащего горизонта и техническим (буровым) раствором. В результате на оборудовании добывающей скважины образуется твердые отложения барита с низким содержанием изотопа Ra²²⁶.

В первом случае для устранения осложнения добычи из-за отложения радиоактивного барита эффективно применение ингибиторов солеотложения. Во втором - наиболее эффективно своевременно определить источник образования твердых отложений и в кратчайший срок установить факт нарушения технического состояния добывающей скважины и устранить поступление в скважину пластовых вод верхних горизонтов и технической жидкости.

Известный способ определения наличия твердых отложений на стенках эксплуатационной колонны заключается в осуществлении спуска в скважину шаблонов различного диаметра и определение толщины твердых отложений [см. П.Н.Лаврушко. Подземный ремонт скважин. М.: Недра, 1969, с.272].

Данный способ не позволяет определить качественный и количественный состав твердых отложений на стенках оборудования добывающей скважины, а также определить источник образования отложения барита. Кроме того, требуется осуществлять многократные спускоподъемные операции по шаблонированию.

Существующие промысловые геофизические исследования скважин, проводимые методами электро-, радио-, акустического каротажа, не позволяют выявить источники образования отложений барита на стенках оборудования добывающих скважин.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ исследования отложений, образовавшихся на стенках эксплуатационной колонны скважины [Пат. РФ №2209965, МПК 7 Е 21 В 49/00, 47/08, опубл. 10.08.2003, Бюл. №22 ]. Способ включает отбор образцов твердых отложений, физико-химический анализ отобранных образцов, выбор наиболее эффективного метода борьбы с отложениями.

Данный способ не позволяет полностью отобрать образцы твердых отложений, состоящих из барита, из-за высокой адгезии этого вида отложения к металлической поверхности, поэтому не обеспечивает возможности определения качественной и количественной оценки образовавшихся твердых отложений барита и точности определения источника образования твердых отложений, без чего невозможно выбрать наиболее эффективный способ борьбы с отложениями.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности и расширения технологических возможностей процесса исследования оборудования добывающих скважин за счет обеспечения возможности определения радиохимических свойств твердых отложений, за счет возможности сравнения базовых и фактических значений соотношений количественного состава отложений и точности определения источника образования твердых отложений. Определение источника образования твердых отложений позволяет выявить нарушение технического состояния добывающей скважины, ликвидация которого позволит исключить образование твердых отложений.

Поставленная задача достигается тем, что со стенок оборудования добывающих скважин отбирают образцы твердых отложений и проводят физико-химические анализы отобранных образцов, выбирают наиболее эффективный метод борьбы с отложениями.

Новым является то, что по предварительным радиохимическим и химическим исследованиям химического состава и естественной радиоактивности твердых отложений создают банк данных базовых соотношений

где Ra²²⁶ - количество изотопа радия-226, Бк,

Ва - количество ионов бария, содержащихся в отложении, г,

для отобранных образцов твердых отложений дополнительно проводят радиохимический анализ, рассчитывают фактическое соотношение сопоставляют результаты расчетов фактического и базового соотношений, при снижении результатов расчета фактического соотношения относительно данных базовых соотношений делают заключение о том, что твердое отложение барита вызвано поступлением в скважину смешанной жидкости, содержащей наряду с попутно добываемой водой пластовую воду вышележащего горизонта и/или техническую жидкость.

Сопоставительный анализ заявленного способа с прототипом позволил установить соответствие критерию “новизна”, так как в результате проведения исследования по патентной документации и технической литературе аналогичной совокупности существенных признаков выявлено не было.

Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нами не выявлены заявленные признаки, выполняющие аналогичную задачу.

Следовательно, предлагаемый способ отвечает критерию “изобретательский уровень”.

Пример конкретного выполнения. На добывающей скважине №38 Восточно-Сулеевской площади Ромашкинского месторождения в течение нескольких лет добыча нефти осложнялась из-за образования твердых отложений в оборудовании. На основании проведенных исследований создан банк данных базовых отношений для твердых отложений, образовавшихся из перенасыщенных сульфатом бария пластовых вод, отобранных с добывающих скважин Ромашкинского месторождения. При очередной остановке скважины на ремонт с оборудования: насосно-компрессорных труб эксплуатационные колонны были отобраны образцы твердого отложения на физико-химический и радиохимический анализ. Образцы отбираются с использованием устройства для отбора проб и/или механическим способом. Содержание в 1 г твердого отложения Ва составило 0,55 г, Ra²²⁶ - 2,4 Бк. Фактическое соотношение составило 4,3.

Сопоставление фактического с базовыми соотношениями показало, что это соотношение меньше минимального значения в 16 раз, среднего в 38 раз, максимального в 67 раз, что определяет присутствие в смешанной жидкости, из-за которой образовалось твердое отложение, технической жидкости, содержащей барит. Таким образом, по скв.№38 делают заключение о нарушение технического состояния скважины, что подтвердилось геофизическими исследованиями.

Наиболее эффективным методом борьбы с отложениями в данном случае является устранение нарушения технического состояния добывающей скважины.

Использование способа позволит быстро, точно и с минимальными затратами определить нарушение технического состояния добывающей скважины, приводящие к смешиванию попутно добываемой воды с пластовой водой вышележащего горизонта и/или технической жидкостью и к твердому отложению, содержащему барит.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность и расширить технологические возможности способа исследования отложений, образовавшихся на стенках оборудования добывающих скважин за счет использования:

- банка данных базовых соотношений

химическим и радиохимическим исследованиям, химического состава и естественной радиоактивности твердых отложений;

- сравнения фактического и базовых соотношений;

- точности определения источника образования твердых отложений;

- выявление нарушения технического состояния добывающей скважины.

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к исследованию добывающих скважин (ДС) с осложнениями добычи из-за отложения на оборудовании ДС барита. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и расширение технологических возможностей процесса исследования оборудования ДС за счет обеспечения возможности определения радиохимических свойств твердых отложений (ТО) и точности определения источника образования ТО, а также исключение образования ТО. Для этого со стенок оборудования ДС отбирают образцы ТО и проводят физико-химические анализы отобранных образцов, выбирают наиболее эффективный метод борьбы с отложениями. При этом по предварительным радиохимическим и химическим исследованиям химического состава и естественной радиоактивности ТО создают банк данных базовых соотношений (БС) Ra²²⁶/Ва, где Ra²²⁶ - количество изотопа радия-226, Бк; Ва - количество ионов бария, содержащихся в отложении, г. Для отобранных образцов ТО дополнительно проводят радиохимический анализ. Рассчитывают фактическое соотношение Ra²²⁶/Ва. Сопоставляют результаты расчетов фактического и БС. При снижении результатов расчета фактического соотношения относительно данных БС делают заключение о том, что ТО барита вызвано поступлением в скважину смешанной жидкости, содержащей наряду с попутно добываемой водой пластовую воду вышележащего горизонта и/или техническую жидкость.

Способ исследования отложений, образовавшихся на стенках оборудования добывающих скважин, включающий отбор образцов твердых отложений, физико-химический анализ отобранных образцов, выбор наиболее эффективного метода борьбы с отложениями, отличающийся тем, что по предварительным химическим и радиохимическим исследованиям химического состава и естественной радиоактивности твердых отложений создают банк данных базовых соотношений

,

где Ra²²⁶ - количество изотопа радия-226, Бк;

Ва - количество ионов бария, содержащихся в отложении, г;

для отобранных образцов твердых отложений дополнительно проводят радиохимический анализ, рассчитывают фактическое соотношение , сопоставляют результаты расчетов фактического и базовых соотношений, при снижении результатов расчета фактического соотношения относительно данных базовых соотношений делают заключение о том, что твердое отложение барита вызвано поступлением в скважину смешанной жидкости, содержащей наряду с попутно добываемой водой пластовую воду вышележащего горизонта и/или техническую жидкость.