СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ПОДОШВЕННЫХ ВОД И ЗАКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИНАХ Российский патент 2009 года по МПК E21B33/138 E21B43/32 

Описание патента на изобретение RU2350737C2

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам ограничения и изоляции зон водопритока в нефтяные и газоконденсатные скважины, путем чередующейся закачки в скважину компонентов гелеобразующих веществ.

Известен способ ограничения водопритока пластовых вод в скважину, включающий последовательную закачку в обводненный пласт порциями дизельных или масляных щелочных отходов и водного раствора хлористого кальция [см. SU 1328488 A1, Е21В 43/32, 1987]. В основе способа лежит физико-химическое превращение отхода щелочного дизельного или масляного в твердую массу при контакте его с пластовой водой, активированной хлористым кальцием.

К недостаткам этого способа относятся низкие структурно-механические и адгезионные свойства образующегося тампонирующего материала.

Эти недостатки устранены в способе ограничения подошвенных вод и заколонных перетоков в эксплуатационных скважинах, выбранном нами в качестве прототипа [см. RU №2172825 C1, Е21В 43/32, 2000] и включающем промывку скважин и порционную закачку в нее воды, цементного раствора и хлористого кальция, предусматривающем, что в скважины через вскрытый фильтр закачивают раствор соли поливалентного металла (хлористого кальция), затем воды, далее раствора нафтената натрия или калия или их смесь, данную процедуру повторяют не менее 3 раз, после чего закачивают цементный раствор, затворенный на воде, водоцементное отношение которого составляет 0,2-0,6, в объеме 0,5-2 м3 на 1 м мощности пласта с добавлением в количестве 0,5-10% от объема цементного раствора дополнительного раствора нафтената натрия или калия или их смеси с соотношением нафтенат : вода 1:2 с последующим продавливанием в скважину всей массы пластовой водой из расчета 1-2 м3 на 1 м мощности пласта, затем проводится промывка скважины, герметизация устья и выдержка под давлением 24 ч.

К недостаткам прототипа можно отнести то, что образующийся в результате химической реакции между растворами нафтената натрия и хлористым кальцием тампонирующий материал недостаточно устойчив к действию высокой температуры пласта (80°С). Продукты взаимодействия реагентов характеризуются небольшим количеством выхода осадка (закупорочного материала), в связи с чем не обладают достаточными структурно-механическими свойствами и водоудерживающей способностью, со временем подвергаются размыву пластовой водой, что в свою очередь снижает срок эксплуатации образующегося изоляционного экрана.

Технический результат предлагаемого способа ограничения подошвенных вод и заколонных перетоков в скважинах - повышение эффективности способа за счет эффекта гидрофобизации порового пространства, увеличения количества образующегося тампонирующего материала, его термостабилизации в условиях высоких пластовых температур (выше 80°С) и создания более надежного водоизоляционного экрана.

Этот результат достигается тем, что способ ограничения подошвенных вод и заколонных перетоков в скважину включает те же самые технологические операции, что и по прототипу, отличается последовательностью закачки реагентов для формирования водонепроницаемой зоны и применением в качестве раствора соли поливалентного металла-алюмохлорида. Таким образом, способ включает последовательную закачку в скважину вначале раствора нафтената натрия, затем в качестве буфера - воды, далее раствора соли поливалентного металла-алюмохлорида, при этом объемное соотношение нафтената к алюмохлориду составляет 4:1, данную процедуру повторяют не менее 3 раз, после чего закачивают цементный раствор, затворенный на воде, водоцементное отношение которого составляет 0,2-0,6, в объеме 0,5-2 м3 на 1 м мощности пласта с добавлением в количестве 0,5-10% от объема цементного раствора дополнительного раствора нафтената натрия или калия или их смеси с соотношением нафтенат : вода 1:2 с последующим продавливанием в скважину всей массы пластовой водой из расчета 1-2 м3 на 1 м мощности пласта, затем проводится промывка скважины, герметизация устья и выдержка под давлением 24 ч.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что отличительные признаки нового способа ограничения подошвенных вод и заколонных перетоков в скважину являются необходимым и достаточным условием, характеризующим новизну объекта изобретения, а именно последовательность закачки реагентов для формирования водонепроницаемой зоны и применение в качестве раствора соли поливалентного металла - раствора алюмохлорида.

Предлагаемая последовательность закачки реагентов, в первую очередь, раствора нафтената натрия, способствует синергетическому эффекту обработки пласта, а именно наличие углеводородов в составе нафтената натрия позволяет гидрофобизировать поровое пространство пласта, снижая фазовую проницаемость по воде, что наряду с последующим образованием в результате взаимодействия с раствором алюмохлорида тампонирующего материала снижает вероятность прорыва воды.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества изоляции водопритоков в скважины за счет гидрофобизации порового пространства, увеличения количества тампонирующего вещества и его прочности в условиях высоких пластовых температур.

Раствор нафтената натрия представляет собой водный раствор натриевых солей нафтеновых кислот в смеси с минеральным маслом. Основой технического продукта является мылонафт высоковязких нефтей асидол. Мылонафт имеет мазеобразную консистенцию, легко растворяется в воде, его цвет изменяется от светло-коричневого до темно-коричневого. Получают мылонафт из продуктов переработки нефти путем щелочной обработки дистиллятов, очищенных серной кислотой, или обработкой соответствующих дистиллятов нефти (керосинового, солярового) раствором едкого натра. Водные растворы мылонафта обладают поверхностно-активными свойствами, моющим действием, хорошей эмульгирующей способностью. Натриевые соли нафтеновых кислот в результате реакции с электролитами, растворенными в пластовой воде, образуют объемный осадок, создающий непроницаемый экран для воды.

Алюмохлорид является многотоннажным отходом производства, побочным продуктом процессов нефтехимического синтеза согласно ТУ 38.302163-89. Алюмохлорид представляет собой прозрачную жидкость, содержащую 20-25% масс. основного вещества или порошок светло-желтого или зеленоватого цвета со слабым запахом соляной кислоты. Алюмохлорид относится к малоопасным соединениям (IV класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76), малоагрессивен, не замерзает при низких температурах.

Рассчитать стехиометрически количество осадка при взаимодействии нафтената с растворами солей не представляется возможным. Для определения оптимального соотношения реагентов, при котором наблюдается образование максимального количества осадка, полученного при взаимодействии водных растворов солей поливалентных металлов (по прототипу - хлорида кальция и предлагаемого - хлорида алюминия) и раствора нафтената натрия были проведены следующие лабораторные исследования. В пробирки наливали водные растворы солей по 10 см3, затем добавляли водный раствор нафтената натрия по схеме, приведенной в таблице 1. После окончания реакции определили объем выпавшего осадка, внеосадочной жидкости и рН среды. В результате исследований определено объемное соотношение нафтената натрия к раствору алюмохлорида 4:1, обеспечивающее максимальный по массе и объему выход осадка. При взаимодействии данных реагентов при прочих равных условиях и равных объемных соотношениях (4:1) прирост выхода осадка по объему составляет 30%, по массе 25% по сравнению с раствором хлористого кальция по прототипу. Водородный показатель рН среды внеосадочной жидкости чрез 24 часа восстанавливается до 8. Далее проведено термостатирование при температуре 80°С смеси реагентов в объемном соотношении 4:1 нафтената натрия и хлорида кальция (по прототипу) и нафтената натрия и алюмохлорида (по предлагаемому способу). В первом случае наблюдается постепенное растворение осадка под действием температуры.

Увеличение выхода осадка (тампонирующего материала) по сравнению с прототипом при взаимодействии реагентов происходит в связи с особыми химическими свойствами хлорида алюминия, молекулы которого имеют димерное строение с ковалентным числом 4 (Al2Cl6). В растворах соли алюминия гидролизуются с образованием комплекса:

При взаимодействии гидролизованной формы алюмохлорида с натриевыми солями нафтеновых кислот образуется прочный комплекс. По прототипу хлористый кальций, участвуя в обменной реакции, присоединяет две молекулы нафтената натрия, т.к. валентность кальция +2, тогда как хлористый алюминий присоединяет четыре молекулы нафтената натрия.

Одновременно в промытых зонах возможно образование осадка гидроокиси алюминия Al(ОН)3, который адгезирует на поверхности поровых каналов, дополнительно создавая водонепроницаемую зону.

Для методов ограничения водопритока основными параметрами, определяющими объем фильтрации пластовой воды в скважину за единицу времени, являются коэффициент проницаемости пород призабойной зоны коллектора по воде после проведения мероприятий по водоизоляции и минимальный градиент давления фильтрации.

Способ проверен в лабораторных условиях на установке трехфазной фильтрации, позволяющей моделировать термобарические условия пласта. Предлагаемая рецептура опробована на образцах керна, предварительно насыщенных пластовой водой при температуре 80°С. Первоначально замеряли проницаемость водонасыщенных моделей по газу, по воде, затем осуществляли закачку растворов реагентов и после выдержки на реакцию реверсно замеряли проницаемость по воде. По результатам лабораторных исследований изоляционный эффект по предлагаемой рецептуре изобретения составляет 65-94%, при этом минимальный градиент фильтрации воды остался на прежнем уровне. По прототипу изоляционный эффект составляет 35%, при этом минимальный градиент фильтрации воды снизился в 1,5 раза (табл.2). На фиг.1, 2, 3 приведены графики динамики изменения коэффициента фильтрации образцов кернов в процессе моделирования водоизоляции по прототипу и по предлагаемому способу изобретения.

Как видно из приведенных данных, использование растворов нафтената натрия и алюмохлорида приводит к достижению более совершенного технического результата, повышению изоляционного эффекта в промытых зонах высокотемпературных пород-коллекторов и, в конечном итоге, повышению добывных параметров скважин.

Результаты определения объемного количества осадка, полученного при взаимодействии водных растворов солей поливалентных металлов и раствора нафтената натрияТаблица 1№ опытаНаименование раствора металла Vраствора = 10 см3Объем водного раствора нафтената натрия, см3Объем раствора общий, см3Объем фильтрата, см3Объем осадка, см3рН фильтрата, ед. рНПримечание1Водный раствор хлористого кальция 20% (по прототипу)101918,80,27,5При прочих равных условиях и равных объемных соотношениях (4:1) прирост выхода осадка по объему 30%21524222103202926,82,2104303836,41,6115404943,85,2116Водный раствор алюмохлорида 20%102018,11,937152521,63,438203026,53,549304035,44,6410405043,26,84

Таблица 2Способ обработкиПроницаемость после обработки, мкм2Минимальный градиент давления фильтрации, МПа/мПредлагаемый0,006-0,0027,13Прототип0,0133,6

Похожие патенты RU2350737C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ПОДОШВЕННЫХ ВОД И ЗАКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИНАХ 2000
  • Бурмистров П.В.
  • Хасаев Рагим Ариф Оглы
  • Белолипецкая О.А.
RU2172825C1
СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКОВ И ЗАКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ НЕФТИ И ГАЗА 2006
  • Миненков Владимир Михайлович
  • Серебренникова Элеонора Витальевна
  • Карепов Александр Александрович
  • Бурыкин Александр Николаевич
  • Кошелев Владимир Николаевич
  • Ярыш Евгений Александрович
  • Шишков Валерий Сергеевич
RU2304160C1
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА ГАЗОВЫХ СКВАЖИН 2011
  • Тананыхин Дмитрий Сергеевич
  • Петухов Александр Витальевич
  • Сюзев Олег Борисович
  • Никитин Марат Николаевич
RU2475622C1
СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВЫХ ВОД В СКВАЖИНЕ 1999
  • Татауров В.Г.
  • Ильясов С.Е.
  • Нацепинская А.М.
  • Чугаева О.А.
  • Гребнева Ф.Н.
RU2137905C1
СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ПРИТОКА ПЛАСТОВЫХ ВОД 2005
  • Маринин Валерий Иванович
  • Бердин Тагир Галиевич
  • Москвичев Владимир Николаевич
  • Стасенков Игорь Владимирович
  • Стасенкова Елена Владимировна
  • Сюзев Олег Борисович
  • Ставкин Александр Владимирович
  • Копылов Андрей Иннокентьевич
RU2280757C1
СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ОБРАБОТКИ ПЛАСТА 2003
  • Ланчаков Г.А.
  • Кучеров Г.Г.
  • Бердин Т.Г.
  • Ставицкий В.А.
  • Сюзев О.Б.
  • Титов В.П.
  • Стасенкова Е.В.
  • Ставкин А.В.
RU2236559C1
ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ВОДОПРИТОКОВ В ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИНАХ 2009
  • Кокорев Валерий Иванович
  • Котельников Виктор Александрович
RU2391378C1
ОСАДКООБРАЗУЮЩИЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ПРОФИЛЯ ПРИЕМИСТОСТИ СКВАЖИН 2013
  • Саматов Руслан Рифович
  • Симакова Ирина Владиславовна
  • Вафин Руслан Радикович
RU2527424C1
Способ проведения ремонтно-изоляционных работ в нефтегазовой скважине 2019
  • Климов Вячеслав Васильевич
  • Арестенко Юрий Павлович
  • Буркова Анастасия Алексеевна
RU2723416C1
Способ крепления призабойной зоны продуктивного пласта 2019
  • Бурханов Рамис Нурутдинович
  • Максютин Александр Валерьевич
RU2724828C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 350 737 C2

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ПОДОШВЕННЫХ ВОД И ЗАКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИНАХ

Изобретение относится к способам ограничения подошвенных вод и заколонных перетоков в эксплуатационных скважинах. В способе, включающем закачку в скважину воды, раствора нафтената натрия, повторение процедуры не менее 3 раз, осуществляют закачку цементного раствора с добавлением нафтената натрия, а вначале в скважину закачивают раствор нафтената натрия, воду, затем дополнительно алюмохлорид. Объемное соотношение нафтената натрия и алюмохлорида может составлять 4:1. Технический результат - повышение эффективности способа за счет эффекта гидрофобизации порового пространства, увеличения количества образующегося тампонирующего материала, его термостабилизации в условиях высоких пластовых температур (выше 80°С) и создания более надежного изоляционного экрана. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.

Формула изобретения RU 2 350 737 C2

1. Способ ограничения подошвенных вод и заколонных перетоков в эксплуатационных скважинах, включающий закачку в скважину воды, раствора нафтената натрия, повторение процедуры не менее 3 раз, после чего осуществляют закачку цементного раствора с добавлением нафтената натрия, отличающийся тем, что вначале в скважину закачивают раствор нафтената натрия, воду, затем дополнительно алюмохлорид.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что объемное соотношение нафтената натрия и алюмохлорида составляет 4:1.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2350737C2

СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ПОДОШВЕННЫХ ВОД И ЗАКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИНАХ 2000
  • Бурмистров П.В.
  • Хасаев Рагим Ариф Оглы
  • Белолипецкая О.А.
RU2172825C1
Способ изоляции притока пластовых вод в скважине 1985
  • Жирнов Евгений Иванович
  • Ширинов Ширин Гасан Оглы
  • Камилов Мирнаги Сеид Оглы
  • Алескеров Валех Фейруз Оглы
SU1328488A1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВРЕМЕННОГО ЭКРАНА В ФИЛЬТРОВОЙ ЗОНЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН И ВЫРАВНИВАНИЯ ПРОФИЛЯ ПРИЕМИСТОСТИ НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН 2000
  • Бурмистров П.В.
  • Хасаев Рагим Ариф Оглы
RU2169261C1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Способ изоляции притока пластовых вод в скважине 1985
  • Жирнов Евгений Иванович
  • Ширинов Ширин Гасан Оглы
  • Камилов Мирнаги Сеид Оглы
  • Алескеров Валех Фейруз Оглы
SU1328488A1

RU 2 350 737 C2

Авторы

Ланчаков Григорий Александрович

Бердин Тагир Галиевич

Стасенкова Елена Владимировна

Стасенков Игорь Владимирович

Кудря Евгений Викторович

Даты

2009-03-27Публикация

2006-12-06Подача