Способ ограничения выноса песка в добывающие скважины Российский патент 2022 года по МПК E21B43/04 E21B43/24 E21B36/04 C09K8/575 

Изобретение относится к области нефтегазодобычи и может быть использовано для ограничения выноса песка из призабойной зоны в нефтяных и газовых скважинах.

Известен способ повышения продуктивности скважин за счет закачки в скважину полимерной композиции, которая при взаимодействии между собой под действием пластовых температур образуют монолитную и пористую массу, обеспечивающую снижение выноса песков и проппантов (RU 2492317, 10.09.2017). Недостатками способа является его многостадийность и ограниченность применения (только для нефтяных скважин).

Известен способ ограничения выноса песка в нефтяных и газовых скважинах путем закачки в пласт раствора уретанового предполимера в полярном органическом растворителе и последующей закачки воды, инициирующей полимеризацию предполимера и образование внутрипластового фильтра (RU 2558831, 10.08.2015). Недостатком способа является необходимость использования органических растворителей и его сложность.

Известен способ крепления слабосцементированного пласта, включающий вскрытие пласта перфорацией обсадной колонны, уплотнение разуплотненной части призабойной зоны пласта до первоначального состояния путем закачки в пласт сшитого геля под давлением, не превышающим давление гидроразрыва пласта, сохранение ее в таком состоянии путем закачки полимеризованного проппанта, при этом объем закачки полимеризованного проппанта определяется с учетом уплотнения пород разуплотненной призабойной зоны по определенной формуле (RU 2558080, 27.07.2015). Недостаток - сложность и необходимость применения нескольких компонентов - геля, проппанта.

Наиболее близким по достигаемому эффекту и сущности является способ предотвращения выноса песка в скважину, включающий закачку гранул кварцевого песка фракции 0,05-2 мм в битуме, разогретом до 60°С и вязкостью не менее 60 мПа⋅с, последующую закачку в призабойную зону пласта теплоносителя на основе насыщенного водного раствора минеральной соли, нагретого до температуры не менее 90°С (RU 2413067, 27.02.2011).

Недостатком этого способа является его сложность, существенные риски для экологии и работников вследствие необходимости работы с расплавленным битумом и насыщенными растворами минеральных солей, ограниченная область применения.

Целью описываемого изобретения является упрощение способа, повышение безопасности его реализации, расширение области применения за счет возможности использования в водяных скважинах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем закачку в призабойную зоны скважины суспензии гранул твердого материала в жидкости и нагрев призабойной зоны пласта, в качестве указанной суспензии закачивают при температуре ниже 60°С суспензию гранул фракции 0,2-5,0 мм термопластичного полимера с температурой плавления выше пластовой температуры не менее чем на 30°С в воде, после чего производят нагрев призабойной зоны до температуры, не превышающей температуру плавления гранул термопластичного полимера теплоносителем на водной основе или электронагревателем, и поддерживают эту температуру в течение 0,1-2 часов, в качестве термопластичного полимера используют сополимер полиэтилентерефталата и этиленгликоля, или полиэтилен, или полиуретан с плотностями меньше плотности используемой воды.

При выполнении вышеприведенных условий в призабойной зоне скважины из полимерных гранул за счет термического спекания гранул формируется проницаемый для пластовых флюидов полимерный фильтр, препятствующий поступлению песка в скважину.

Преимуществом предлагаемого способа является его универсальность, позволяющая его использовать не только в нефтяных, но и вододобывающих скважинах. Для реализации способа используется стандартное оборудование - газовый компрессор, передвижная парогенераторная установка (ППУ), песок, вода, порошок термопластичного полимера, выпускаемый промышленностью в ассортименте температур плавления, например полиэтилен, PETG (полиэтилен-терефталат-гликоль), ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол), PLA (полимолочная кислота), полиуретаны и т.п. полимеры, используемые для 3D-печати расплавленной полимерной нитью. Следует также отметить большую седиментационную устойчивость суспензий полимеров в воде вследствие их меньшей плотности (0,9-1,3 г/см³) по сравнению с плотностью кварцевого песка (2,6 г/ см³), что облегчает закачку суспензии в призабойную зону скважины.

На рисунке представлена лабораторная модель песконесущей скважины, на которой были проведены исследования ограничения выноса песка путем приготовления полимерного фильтра в пластовых условиях по описываемому способу.

Обозначения на рисунке: 1 - фильтр, 2 - песок в пласте, 3 - вода, 4 - насос, 5 - емкость с водой, 6 - песок после фильтра (в скважине), Н - гидравлическое сопротивление фильтра.

Предварительно был изготовлен полимерный фильтр, для этого гранулами сополимера полиэтилентерефталата (PETG) фракции 0,2-3,0 мм и массой 5 г была заполнена треть объема трубчатой модели пласта диаметром 20 мм и высотой 50 мм. Далее модель была подвергнута паротепловой обработке в автоклаве при температуре 110°С в течение 10 минут, в результате был получен полимерный фильтр.

Лабораторная модель песконесущей скважины состоит из трубчатой модели пласта, в которую помещен полимерный фильтр 1, сверху над ним добавлен кварцевый песок 2 фракции 0,10-0,6 мм. Модель устанавливается вертикально и обвязывается коммуникациями для подачи воды 3 перистальтическим насосом 4, подающим воду сверху модели и отбирающим фильтрат снизу из буферной емкости 5. Перепад давления на фильтре подаваемой воды определяется как разность высоты столба воды в трубчатой модели выше фильтра по сравнению с ее выходом в буферную емкость.

Определение эффективности описываемого способа ограничения выноса песка в добывающие скважины на представленной модели заключалось в определении отношения количества песка, вынесенного из модели пласта при фильтрации через сформированный полимерный фильтр, к массе пропущенной через модель воды. Скорость подачи воды в модель скважины составляла 1,25 г/с, загрузка песка -10 мл высотой 25 мм. За час через полимерный фильтр на модели было прокачано 5625 мл воды.

Давление на фильтре без песка составляло 6 мм водяного столба, а со слоем песка 25 мм - 135 мм вод столба.

Результаты опытов на лабораторной модели с использованием различных полимерных фильтров приведены в таблице 1. При изготовлении полимерных фильтров для создания необходимых термических условий использован нагрев паром в автоклаве и нагрев в сушильном электрическом шкафу с регулятором температуры.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о высокой эффективности предлагаемого способа создания полимерного фильтра в призабойной зоне скважин для ограничения выноса песка.

Использование описываемого способа позволяет с применением известных оборудования и средств создавать в призабойной зоне скважин надежные полимерные фильтры, эффективно ограничивающие поступление песка в скважину.

Изобретение относится к области нефтегазодобычи. Технический результат - создание надежных полимерных фильтров, эффективно ограничивающих поступление песка в скважину. В способе ограничения выноса песка в добывающие скважины, включающий закачку в призабойную зону скважины суспензии гранул твердого материала в жидкости и нагрев призабойной зоны пласта, в качестве указанной суспензии закачивают при температуре ниже 60°С суспензию гранул фракции 0,2-5,0 мм термопластичного полимера с температурой плавления выше пластовой температуры не менее чем на 30°С в воде. После производят нагрев призабойной зоны до температуры, не превышающей температуру плавления гранул термопластичного полимера, теплоносителем на водной основе или электронагревателем и поддерживают эту температуру в течение 0,1-2 ч. В качестве термопластичного полимера используют сополимер полиэтилентерефталата и этиленгликоля, или полиэтилен, или полиуретан с плотностями меньше плотности используемой воды. 1 ил., 1 табл.

Способ ограничения выноса песка в добывающие скважины, включающий закачку в призабойную зону скважины суспензии гранул твердого материала в жидкости и нагрев призабойной зоны пласта, отличающийся тем, что в качестве указанной суспензии закачивают при температуре ниже 60°С суспензию гранул фракции 0,2-5,0 мм термопластичного полимера с температурой плавления выше пластовой температуры не менее чем на 30°С в воде, после чего производят нагрев призабойной зоны до температуры, не превышающей температуру плавления гранул термопластичного полимера, теплоносителем на водной основе или электронагревателем, и поддерживают эту температуру в течение 0,1-2 часов, в качестве термопластичного полимера используют сополимер полиэтилентерефталата и этиленгликоля, или полиэтилен, или полиуретан с плотностями меньше плотности используемой воды.