СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ВОДОПРИТОКА В ТРЕЩИНОВАТЫХ КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ Российский патент 2017 года по МПК E21B33/138 C09K8/50 

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для проведения водоизоляционных работ в обводненных карбонатных пластах, в том числе ограничения притока подошвенной воды, законтурной или закачиваемой воды, поступающей по высокопроницаемым трещинам.

Известен способ обработки обводненных карбонатных коллекторов (патент RU №2383724, МПК Е21В 43/22, опубл. 10.03.2010 г., бюл. №7), включающий предварительное насыщение высокообводненных каналов коагулянтом путем закачки 20%-ного раствора хлористого кальция, последующую закачку буферного слоя пресной воды, затем раствора гидролизованных в щелочи отходов волокна или тканей полиакрилонитрила - ГОПАН, буферного слоя пресной воды и осуществление солянокислотного воздействия. Указанную закачку повторяют, причем в состав первой порции раствора ГОПАН дополнительно вводят 0,1-1,0% сухих негидролизованных измельченных отходов волокна полиакрилонитрила, осуществляют закачку первой порции раствора ГОПАН при давлении закачки на устье скважины, равном 20% от давления гидроразрыва обрабатываемого пласта. Закачку каждой последующей порции раствора ГОПАН производят с повышением давления закачки на устье скважины относительно предыдущей на 10% от давления гидроразрыва обрабатываемого пласта. Давление закачки не должно превышать 50% от давления гидроразрыва обрабатываемого пласта, каждую последующую порцию раствора ГОПАН, начиная с третьей, разбавляют водой по отношению к предыдущей в 2 раза.

Недостатком известного способа является сложность его исполнения из-за отсутствия промышленного производства гидролизованных в щелочи отходов волокна или тканей полиакрилонитрила.

Известен способ водоизоляции карбонатных коллекторов (патент RU №2166080, МПК Е21В 43/27, опубл. 27.04.2001 г., бюл. №12), включающий закачку гелеобразующего состава из водорастворимого неорганического сульфата, водорастворимого соединения кремния и воды. В качестве водорастворимого неорганического сульфата состав содержит сульфат алюминия, а в качестве водорастворимого соединения кремния - кремнефтористоводородную кислоту при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

сульфат алюминия 4,3-8,7 кремнефтористоводородная кислота 3,3-6,7 вода остальное

Известен способ изоляции вод в скважинах (патент RU №1329240, МПК Е21В 33/138, опубл. 09.08.1995 г., бюл. №22), включающий закачку гидролизованного полиакрилонитрила, добавки и пресной воды. С целью повышения изолирующей способности состава в условиях слабоминерализованных вод и высокопроницаемых коллекторов за счет образования более объемного тампонирующего осадка, в качестве добавки состав содержит силикат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

гидролизованный полиакрилонитрил 3-10 силикат натрия 10-30 вода остальное.

Недостатком известных способов является их низкая эффективность в условиях карбонатных коллекторов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изоляции водопритоков в обводненных карбонатных коллекторах (патент RU №2487235, МПК Е21В 43/22, опубл. 10.07.2013 г., бюл. №19). Способ включает приготовление и закачку в обводненный пласт добывающей скважины водоизолирующего реагента, который предварительно готовят из 8-15%-ного раствора полиалюминия хлорида с pH=3,5-5 на 0,05%-ном водном растворе полиакриламида DP9-8177. Реагент закачивают в добывающую скважину и оставляют скважину на реагирование в течение 24-36 ч.

Недостатком известного способа является низкая стойкость изолирующего состава на основе полиалюминия хлорида и полиакриламида к перепадам давления в условиях трещиноватого пласта.

Технической задачей предложения является повышение эффективности изоляции водопритоков за счет увеличения стойкости изолирующего геля к перепадам давления в условиях трещиноватых карбонатных коллекторов.

Техническая задача решается способом ограничения водопритока в трещиноватых карбонатных коллекторах, включающим приготовление и закачку в зону изоляции водного раствора полиалюминия хлорида и оставление скважины на реагирование.

Новым является то, что в изолируемый интервал закачивают последовательно 5-15 м³ водного 10-15%-ного раствора полиалюминия хлорида с pH=3,5-5 и 10-25 м³ водной суспензии бентонитового глинопорошка плотностью 1080-1320 кг/м³, указанный цикл закачивания повторяют от 1 до 5 раз в зависимости от приемистости скважины, по окончании закачивания необходимого количества циклов дополнительно закачивают 10-25 м³ водного 10-15%-ного раствора полиалюминия хлорида, закачивание циклов производится непрерывно, причем при резком возрастании давления закачивание водной суспензии бентонитового глинопорошка прекращают и далее закачивают только водный раствор полиалюминия хлорида и оставляют скважину на реагирование в течение 24-48 ч.

Реагенты, применяемые в предложении:

- полиалюминия хлорид представляет собой порошок светло-желтого цвета с pH=3,5-5, с массовой долей оксида алюминия (Al₂O₃) не менее 30%, массовой долей нерастворимого в воде остатка - не более 0,5%;

- бентонитовый глинопорошок, предназначенный для приготовления и регулирования свойств буровых растворов на водной основе, с массовой долей влаги не более 10%, с остатком на сите №05 после мокрого ситового анализа не более 0% и на сите №0071 - не более 10%;

- вода пресная, сточная или минерализованная хлоркальциевого типа плотностью 1000-1180 кг/м³.

Сущность предложенного способа заключается в блокировании путей притока воды в трещиноватых карбонатных коллекторах гелем, образующимся из водного раствора полиалюминия хлорида при его контактировании с карбонатным коллектором, и реализуется путем циклической последовательной закачки в изолируемый интервал порций водного раствора полиалюминия хлорида и водной суспензии бентонитового глинопорошка. Требуемое количество циклов в зависимости от приемистости изолируемого интервала установлено опытным путем и представлено в табл. 1.

Для приготовления раствора полиалюминия хлорида и суспензии бентонитового глинопорошка может быть использована пресная, сточная или минерализованная вода хлоркальциевого типа плотностью 1000-1180 кг/м³. Раствор полиалюминия хлорида и суспензию бентонитового глинопорошка одновременно с приготовлением закачивают в скважину. Закачивание должно производиться непрерывно. На скважине при перемешивании готовят и непрерывно и последовательно закачивают в скважину 10-15%-ный водный раствор полиалюминия хлорида и суспензию глинопорошка плотностью 1080-1320 кг/м³. После закачки в обводненный карбонатный пласт добывающей скважины 10-15%-ного водного раствора полиалюминия хлорида с pH=3,5-5 и суспензии бентонитового глинопорошка в зоне изоляции формируется гидроизоляционный экран за счет взаимодействия полиалюминия хлорида с карбонатной составляющей породы, при этом образуется гель полигидроокиси алюминия, который вместе с суспензией бентонитового глинопорошка уменьшает сечение промытых поровых каналов и трещин. Кроме того, при взаимодействии полиалюминия хлорида с карбонатной породой в порах пласта уменьшается количество воды вследствие ее расхода на образование геля полигидроокиси алюминия, а выделяющийся углекислый газ способствует лучшему смешению реагирующих веществ.

Лабораторными испытаниями установлено, что для гелеобразования полиалюминия хлорида оптимальной является область pH от 3,5 до 5. Количество закачанных циклов водного 10-15%-ного раствора полиалюминия хлорида с pH=3,5-5 и водной суспензии бентонитового глинопорошка плотностью 1080-1320 кг/м³, а также объемы закачиваемых циклов установлены опытным путем.

После закачки в обводненный карбонатный пласт добывающей скважины нескольких циклов водного 10-15%-ного раствора полиалюминия хлорида с pH=3,5-5 и суспензии глинопорошка плотностью 1080-1320 кг/м³ наиболее проницаемые интервалы пласта, содержащие каверны и трещины, забиваются глинопорошком. Увеличение стойкости изолирующего экрана к перепадам давления достигается суммированием сопротивлений течению воды, создаваемых гелем полигидроокиси алюминия и глинопорошком. Скважину оставляют на реагирование в течение 24-48 ч и запускают в работу.

Эффективность и водоизолирующая способность составов по предлагаемому способу и наиболее близкого аналога были испытаны на моделях пласта длиной 30 см, внутренним диаметром 2,7 см, заполненных измельченным мрамором, имитирующих трещиноватый карбонатный пласт с прослойками различной проницаемости (1 и 10 мкм²). Первоначально через модель пласта прокачивают воду, проводят замер ее расхода и определяют исходную проницаемость модели. Далее через модели последовательно прокачивают испытуемые составы согласно описанию в формуле изобретения.

Объем закачанных составов равнялся поровому объему моделей пласта. Модели оставляют на гелеобразование, после чего прокачивают воду и определяют давление прорыва воды. Усредненные результаты модельных испытаний водоизолирующей способности предлагаемого способа и наиболее близкого аналога представлены в табл. 2.

По результатам модельных испытаний установлена лучшая изолирующая способность водоизолирующего состава по предлагаемому способу по сравнению с наиболее близким аналогом, которую определяют по величинам давления прорыва воды в моделях через 24 ч и 6 мес, подтверждающих эффективность предлагаемого способа.

Пример практического применения.

Имеется скважина с обсадной колонной диаметром 146 мм, эксплуатирующая карбонатный трещиноватый пласт, интервал перфорации в скважине - 866-869 м. В скважину на глубину 836 м спускают колонну насосно-компрессорных труб с условным диаметром 73 мм. Приемистость пласта составила 30 м³/ч при давлении 10 МПа, удельная приемистость - 3,0 м³/(ч⋅МПа). Проводится закачивание 2-х циклов водного раствора полиалюминия хлорида и водной суспензии бентонитового глинопорошка. Приготовление водного 10%-ного раствора полиалюминия хлорида и водной суспензии бентонитового глинопорошка проводили с использованием установки КУДР-4 (далее - КУДР). Запустили перемешивающее устройство в смесительной емкости КУДР. Подали в емкость установки КУДР воду плотностью 1000 кг/м³ с расходом 10 м³/ч и порошок полиалюминия хлорида с расходом 1,0 т/ч, при этом расход полученного 10%-ного водного раствора полиалюминия хлорида плотностью 1052 кг/м³ составил 10 м³/ч. Подачу порошка полиалюминия хлорида осуществляли из цементосмесительного агрегата (посредством шнеков) на глиноподъемник, а с глиноподъемника - в смесительную емкость. Перемешивающийся в смесительной емкости водный раствор полиалюминия хлорида непрерывно откачивался в скважину, таким образом в скважину закачали 10 м³ водного раствора полиалюминия хлорида. Далее начали приготовление и закачивание водной суспензии бентонитового глинопорошка. Запустили перемешивающее устройство в смесительной емкости КУДР. Начали подавать в емкость установки КУДР воду плотностью 1090 кг/м³ с расходом 8,8 м³/ч и бентонитовый глинопорошок с расходом 2,85 т/ч. Расход водной суспензии бентонитового глинопорошка плотностью 1245 кг/м³ составил 10 м³/ч. Подачу глинопорошка осуществляли из цементосмесительного агрегата (посредством шнеков) на глиноподъемник, а с глиноподъемника в смесительную емкость. Осуществляли периодический контроль плотности водной суспензии бентонитового глинопорошка в смесительной емкости, плотность составила 1245 кг/м³. Перемешивающаяся в смесительной емкости суспензия глинопорошка непрерывно откачивалась в скважину с расходом 10 м³/ч, таким образом в скважину закачали 10 м³ водной суспензии бентонитового глинопорошка. Затем в скважину последовательно закачали 10 м³ водного раствора полиалюминия хлорида и 10 м³ водной суспензии бентонитового глинопорошка. Далее закачали 10 м³ водного раствора полиалюминия хлорида (приготовленные аналогичным способом) и 2,5 м³ воды плотностью 1000 кг/м³ с целью продавливания закачанных реагентов в пласт. Оставили скважину на реагирование в течение 48 ч. Далее провели контрольную промывку скважины от возможных остатков продуктов структурирования водоизоляционной композиции со спуском колонны насосно-компрессорных труб до забоя, освоили скважину, спустили подземное оборудование и ввели скважину в эксплуатацию. В результате проведенных работ обводненность продукции скважины снизилась на 36%, дебит нефти увеличился в 3 раза.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет повысить эффективность изоляции водопритоков за счет увеличения стойкости изолирующего геля к перепадам давления в условиях трещиноватых карбонатных коллекторов.

Предложенное изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для проведения водоизоляционных работ в обводненных карбонатных пластах, в том числе ограничения притока подошвенной, законтурной или закачиваемой воды, поступающей по высокопроницаемым трещинам. Технический результат предложенного изобретения заключается в повышении эффективности изоляции водопритоков за счет увеличения стойкости изолирующего геля к перепадам давления в условиях трещиноватых карбонатных коллекторов. Способ изоляции водопритоков в трещиноватых карбонатных коллекторах включает приготовление и закачку в зону изоляции водного раствора полиалюминия хлорида и оставление скважины на реагирование. В изолируемый интервал закачивают последовательно 5-15 м³ водного 10-15%-ного раствора полиалюминия хлорида с pH=3,5-5 и 10-25 м³ водной суспензии глинопорошка плотностью 1080-1320 кг/м³, указанный цикл закачивания повторяют от 1 до 5 раз в зависимости от приемистости. По окончании закачивания необходимого количества циклов дополнительно закачивают 15 м³ водного 10-15%-ного раствора полиалюминия хлорида, закачивание производится непрерывно. При резком возрастании давления закачивание суспензии глинопорошка прекращают и далее закачивают только водный раствор полиалюминия хлорида в запланированном объеме и оставляют скважину на реагирование в течение 24-48 ч. 2 табл.

Способ изоляции водопритоков в трещиноватых карбонатных коллекторах, включающий приготовление и закачку в зону изоляции водного раствора полиалюминия хлорида и оставление скважины на реагирование, отличающийся тем, что в изолируемый интервал закачивают последовательно 5-15 м³ водного 10-15%-ного раствора полиалюминия хлорида с рН=3,5-5 и 10-25 м³ водной суспензии бентонитового глинопорошка плотностью 1080-1320 кг/м³, указанный цикл закачивания повторяют от 1 до 5 раз в зависимости от приемистости скважины, по окончании закачивания необходимого количества циклов дополнительно закачивают 10-25 м³ водного 10-15%-ного раствора полиалюминия хлорида, закачивание циклов производится непрерывно, причем при резком возрастании давления закачивание водной суспензии бентонитового глинопорошка прекращают и далее закачивают только водный раствор полиалюминия хлорида и оставляют скважину на реагирование в течение 24-48 ч.