Способ создания гравийного фильтра в скважине Советский патент 1989 года по МПК E21B43/08 

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и может быть использовано при создании гравийных фильтров в скважинах для закачки и отбора газов или жидкостей, вскрывающих несцементированный продуктивный пласт перфорированной обсадной колонной.

Цель изобретения - повышение качества гравийного фильтра и повышение продуктивности скважины.

Сущность способа заключается в сле- дуюндем.

Вскрывают продуктивный пласт перфорированной обсадной колонной, спускают фильтр для задержания гравия и устанавливают его в интервале перфорации и намывают гравий в кольцевое пространство между фильтром и обсадной колонной и в пространство каверн, окружающих обсадную колонну, а перед спуском фильтра опускают в скважину колонну заливочных труб, гфоизиод т гидроуплотнение призабойной

зоны путем закачки в заливочную колонну пульпы с зернистым материалом в объеме, не превышающем объем заливочной колонны. Продавливают пульпу в физабойную зону при давлениях, равных давлению разрыва пласта, и закрывают устье скважины до снижения давления на устье до нуля.

Гидроуплотнение пласта может быть проведено многократно.

Благодаря гидроуплотнению рыхлая порода в призабойной зоне уплотняется, т. е. снижает свою пористость в результате размещения в этой зоне плотного осадка зернистого материала, доставленного вместе с пульпой и остающегося после отфильтро- вывания жидкости-носителя.

Ограничение объема пульпы, закачиваемого в пласт за цикл гидроуплотнения объемом, не превышающим объема заливочных труб, соизмеримого с объемом призабойной зоны, гарантирует, что закачиваемый с пульпой зернистый материал не будет оттеснен

сл

о

QD

О1

00

в призабойной зоне слишком далеко от обсадной колонны. Кроме того, это ограничение дает дополнительное преимущество, которое состоит в том, что закачку пульпы с зернистым материалом в полость заливочных труб можно вести в режиме циркуляции, когда противодавления на насосный агрегат малы и резко снижен износ клапанных и других узлов насосного агрегата зернистым материалом. В режиме нродавки пульпы в пласт через насосный агрегат при высоких противодавлениях прокачивается продавоч- ная жидкость, не содержащая вызывающего износ зернистого материала. Благодаря этому преимуществу снижается уровень требований, предъявляемых к насосным агрегатам для закачки пульпы и в качестве последних могут быть использованы цементировочные агрегаты, которые не рекомендуется использовать при гидравлическом разрыве пласта из-за сильного эрозионного износа и возможности внезапного выхода из строя. Объем пульпы, закачиваемой в заливочную колонну за один цикл гидроуплотнения, определяют по суммарному объему зернистого материала, который планируют продавить в призабойную зону. В отдельных случаях при малой толщине продуктивного пласта объем пульпы, закачиваемой в заливочную колонну, может оказаться меньше объема заливочной колонны.

Сбрасывание давления после продавки пульпы закрытием устья скважины до тех пор, пока давление на устье не снизится до нуля, имеет преимущества перед другими техническими приемами сбрасывания давления в скважине, например, перед выпуском части жидкости из скважины через устьевую задвижку. При осуществлении предлагаемого технического приема пульпа, вощедшая в образовавшуюся при давлении разрь ша пласта трещину, под действием перепада давления между трещиной и пластой отфильтровывает в пласт жидкость-носитель. Трещина постепенно смыкается, концентрация зернистого материала в пульпе увеличивается и в конечном счете образуется плотный осадок, препятствующий полному смыканию трещины, а порода у стенок трещины оказывается в более плотном состоянии (т. е. с меньшей пористостью), чем до начала гидроуплотнения; фильтрование жидкости-носителя и, следовательно, смыкание трещины прекращается тогда, когда давление в пульпе и на забое скважины снизится до величины равной пластовому давлению. Поскольку при проведении работ, включающих спуск и извлечение из скважины труб, плотность жидкости подбирают так., чтобы она уравновешивала и даже превышала (обычно на 10-15%) пластовое давление, снижение забойного давления до величины пластового означает снижение давления скважины на устье до нуля. Тем самым снижение давления на устье до нуля свиде

тельствует о смыкании трещины после уплотнения в ней осадка зернистого материала. Сбрасывание давления в скважине после закачки пульпы иным техническим приемом, например, выпуском части жидкости из скважины через задвижку на устье, приводит к поступлению пульпы обратно в ствол скважины, вследствие чего могут возникнуть осложнения, например прихват заливочных труб зернистым материалом.

Способ осуществляют следующим образом.

В скважину, заполненную рабочей жидкостью, уравновешивающей пластовое давление, спускают колонну заливочных труб, затем закачивают пульпу, состоящую из жидкости-носителя и зернистого материала, например, кварцевого песка. Объем закачиваемой пульпы устанавливают не превышающим объема заливочных труб, а закачку пульпы ведут с одновременным выпуском

рабочей жидкости из затрубного пространства. После доведения головной части пульпы до башмака заливочных труб выпуск рабочей жидкости из затрубного пространства перекрывают и начинают закачку в заливочные трубы продавочной жидкости, создавая на забое давление, равное давлению разрыва пласта. При этом в призабойной зоне продуктивного пласта раскрываются трещины и в них продавливается пульпа. По завершении продавки объема пульпы

устье скважины закрывают и ожидают период времени, пока давление на устье не снизится до нуля.

Объем зернистого материала, который необходимо разместить в призабойной зоне, определяют по объему обрабатываемой зоны (в зависимости от толщины пласта и принимаемого радиуса обработки).,умноженному на разность пористостей продуктивного пласта до и после уплотнения. Пористость призабойной зоны пласта до уплотнения может быть определена геофизическими методами (например, с помощью гамма- гамма-каротажа или акустического каротажа), а пористость после уплотнения можно принять равной пористости пласта до начала разработки, которая обычно известна из геофизических данных (например, по электрокаротажу разведочных скважин).

Объем пульпы определяют, исходя из допустимой концентрации зернистого материала для данной жидкости-носителя.

Если потребный для гидроуплотнения

призабойной зоны объем пульпы превышает объем заливочных труб, то циклы гидроуплотнения повторяют многократно, обеспечивая продавливание потребного объема зернистого материала в обрабатываемую зону пласта.

После завершения гидроуплотнния производят известными техническими приемами установку фильтра в интервале перфорации обсадной колонны и намыв гравия для за

держания пластового песка в кольцевое пространство между фильтром и обсадной колонной.

Для того, чтобы зернистый материал, вводимый с пульпой, не кольматировался пластовым песком, медианный диаметр зернистого материала DSO поддерживают в определенном соотношении с медианным диаметром пластового песка . С этой целью рекомендуется, например, соотношение

50 (5-7)50Жидкость-носитель выбирается так, чтобы она хорошо фильтровалась в пласт и имела оптимальную вязкость. Для водонасы- щенных пластов в качестве жидкости-носителя используют например, водный раствор сульфитно-дрожжевой бражки, для нефтеносных пластов - сырую нефть. Вязкость жидкости-носителя подбирают по оптимуму, исходя из критерия минимальных затрат на проведение процесса гидроуплотнения. При повышенной вязкости увеличивается время, ожидания после продавки пульпы в пласт, что удорожает затраты на процесс; при пониженной вязкости - увеличиваются объемы и расходы (в единицу времени) жидкости-носителя, закачиваемой для увеличения давления на забое до давления разрыва пласта ; что также удорожает затраты на процесс. Оптимальную вязкость подбирают в зависимости от условий в конкретной скважине.

Пример. В скважине подземного храни- лиша газа продуктивный пласт-коллектор перекрыт обсадной колонной диаметром 168 мм и вскрыт кумулятивной перфорацией в интервале 1173-1176 м с плотностью 60 отв./м (всего 180 отверстий). Пласт-коллектор представлен мелкозернистыми песками (медианный диаметр ,15 мм), насыщенными в призабойной зоне водой при пластовом давлении 11,6 МПа. Пористость призабойной зоны до начала гидроуплотнения составила ,45.

Для сооружения гравийного фильтра в скважине выполнили следующие операции. В скважину спустили колонну заливочных труб диаметром 89 мм до глубины 1176 м (объем внутренней полости колонны 5,33 м ). В качестве рабочей жидкости, заполняющей ствол скважины, использовали водный раствор СаСЬ с плотностью 1,15 г/см. Предварительно определили, что давление разрыва пласта составляет 20,5 МПа. В качестве зернистого материала для приготовления пульпы использовали кварцевый песок фракции 0,6-1,6 мМ (.,98 мм), что соответствовало соотношению D5o/cf5o 6,53.

В качестве жидкости-носителя использовали водный раствор сульфитно-дрожжевой бражки. Для подбора оптимальной вязкости жидкости-носителя провели пробные закачки в пласт жидкости-носителя разных вязкостей - 44-48 сСт и 21 сСт при давле5

5

ниях разрыва пласта. Время ожидания снижения давления на устье до нуля после прекращения продавки составило для вязкости 44-48 сСт 7-8 ч, для вязкости 21 сСт 55- 60 мин. Из экономических соображений ре- шили провести процесс гидроуплотнения на жидкости-носителе с вязкостью 21 сСт. Потребный объем песка определили следующим образом.

0 При диаметре зоны обработки 1,6 м, диаметре скважины 0,168 м и толщине продуктивного пласта 3,0 м, объем обрабатываемой зоны составил 5,96 м. Пористость призабойной зоны до гидроуплотнения равна 0,45, пористость после гидроуплотнения принята равной 0,25. Таким образом, дополнительный объем песка, который нужно было ввести в призабойную зону определили равным 5,96Х (0,45-0,25) 1,193 м

Средняя концентрация песка в жидкости0 носителе вязкостью 21 сСт принята равной 0,103 м на 1 м пульпы. Потребный объем пульпы определен равным 1,193 ,103 11,57 м . Этот объем превышает объем заливочной колонны труб, равный 5,33 м. Поэтому гидроуплотнение провели в три цикла. В первом цикле в колонну заливочных труб было закачано, а затем продавлено в пласт 2,8 м пульпы, во втором цикле 3,8 м, в третьем цикле 5,0 м. В качестве продавоч- ной жидкости использовали раствор СаСЬ

Q плотностью 1,15 г/см. Концентрацию песка в пульпе поддерживали на уровне 0,099- 0,108 м на 1 м пульпы.

После окончания гидроуплотнения заливочные трубы из скважины извлекали и спустили на забой проволочный фильтр наружным диаметром 102 мм и длиной 3 м. Фильтр установили в интервале перфорации обсадной колонны. Зазор между витками проволоки 0,5 мм. В кольцевое пространство между корпусом фильтра и обсадной колонной намыли крупнозернистый кварцевый песок

0 фракции 0,6-1,6 мм (в качестве гравия). Выше корпуса фильтра кольцевой зазор уплотнили пакером.

Описанный пример не ограничивает пределы применимости способа. В частности может быть увеличено число циклов гидроуплотнения, объем заливочных труб и, соответственно, объем пульпы в ка.ждом цикле и сделаны другие изменения в технологии, не меняющие существа предложенного способа.

-,Формула изобретения

1. Способ создания гравийного фильтра в скважине, включающий вскрытие продуктивного пласта перфорированной обсадной колонной, спуск фильтра для задержания 5 гравия и установку его в интервале перфорации обсадной колонны, намыв гравия в кольцевое пространство между фильтром и обсадной колонной и в пространство ка5

5

1507958

78

верн за обсадной колонной, отличающийсящем объем заливочной колонны, продавлитем, что, с целью повышения качества гра-вают пульпу в призабойную зону при даввийного фильтра и продуктивности скважи-лениях, равных давлению разрыва пласта,

ны, перед спуском и установкой фильтрапосле чего закрывают устье скважины и выв скважину спускают колонну заливочныхдерживают до снижения давления на устье

труб и перед намывом гравия производят до нуля.

гидроуплотнение призабойной зоны путем2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что

закачки в заливочную колонну пульпы с зер-гидроуплотнение призабойной зоны провонистым матер 1алом в объеме, не превышаю-дят многократно.

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и предназначено для закачки и отбора газов или жидкостей в скважины. Цель - повышение качества гравийного фильтра и продуктивности скважины. Для этого сначала в скважину спускают колонну заливочных труб. Затем многократно производят гидроуплотнение призабойной зоны путем закачки в заливочную колонну пульпы с зернистым материалом в объеме, не превышающем объем заливочной колонны. Продавливают пульпу в призабойную зону при давлениях, равных давлению разрыва пласта, и закрывают устье скважины до снижения давления на устье до нуля. После завершения гидроуплотнения в интервале перфорации обсадной колонны (ОК) устанавливают фильтр. В кольцевое пространство между фильтром и ОК и в пространство каверн за ОК намывают гравий для задержания пластового песка. 1 з.п. ф-лы.