Способ коагуляционно-кристаллизационного снижения проницаемости призабойной зоны пласта скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B33/13 E21B33/138 

Изобретение относится к строительству скважин, в частности к способам снижения проницаемости пласта.

Цель изобретения - повышение эффективнорти способа за счет увеличения степени кольматации при одновременном расширении температурного Диапазона.

Призабойную зону пласта (ПЗП) последовательно обрабатывают водными суспензиями кремнеземсодержащего и известьсодержащего компонентов, а в качестве кремнеземсодержащего компонента используют глинистый раствор, находящийся в скважийе и в порах ПЗП. Такая последовательность обработки дает эффект даже в том случае, если ПЗП обрабатывают только струями суспензии известьсодержащего компонента, но глинистый раствор при зтом должен иметь концентрацию глины не менее 13 мас.%. Когда глинистый раствор в скважине содержит меньшее количество глины, предпочтительно в ПЗП поместить предварительно глинистый раствор, обработанный химическим реагентом, образующим водостойкое соединение при взаимодействии с оксидом кальция раствора, например А12(5О4)з. Fe2(S64)2. NaaSlFe.

При использовании промывочной жидкос ги в виде глинистого раствора на водной основе с плотностью 1100-1200 кг м концентрация твердой фазы так высока (15-27 мас.%), что становится возможным обработка лласта только известковой суспензией. Струя известковой суспензии загоняет в пласт часть глинистого раствора, который вследствие наличия ионов Са, скоагулировав. уплотняется в пласта. Избыточная известь в последующем химически

BaaMMOAeAcTByet с активными центрами частиц глины с образованием соответствующих кристаллогидратов, уплотняя тем самым структуру экрана и способствуя формированию высокопрочного экрана. Ограничения по плотности обусловлены возможностью по/г/чения прочного экрана. При р 11СЮ кг м7/15 мае. % глины) содержание твердой фазы в растворе мало, поэт му не возможно получение прочного экрана, при р 1200 кг- м ( 27 мас.% глины) раствор слишком сильно загустевает и трудно обеспечить его проникновение в пласт в достаточном количестве, что снова приводит к снижению прочности экрана.

При плотности раствора менее 1100 кг м необходимо изменить последовательность операций, так как если ее сохранить, как у прототипа, то невозможно получить после коагуляуционной Структуры кристаллизационную, что снижает прочность экрана. При первоначальной обработке пласта известью и последующем, попадании в пласт глинистых частиц они коагулируют, уплотняя при этом экрана, и так же, как и is раннем способе, формируются. гидросиликаты и гидроалюмосиликаты кальция в поздние сроки и способствуют формированию прочного экрана. Обработка глинистого раствора Сульфатами трехвалентных металлов приводит к раннему формированию после коагуляционной структуры внутри экрана гидросульфатов кальция и соответствующих мetaллoв, при образовании которых происходит сильное увеличение обьема, что приводит к напряжению структуры Экрана и увеличению его прочности.

Если учитывать суммарное изменение обьема системы (твердая фаза + жидкость), то процесс коагуляции сопровождается его увеличением,так как происходит высвобождение значительных количеств физически свяэа нной {псевдокристаллической) воды повышеИной плотности (р 1,3-1,5) и переход ее в свободную ( р - 0,75). Увеличение объема аысвободившейся воды превышает уменьшение обьег а твердой фазы (твердое тело ч еьязанная вода) и поэтому суммарный обьем системы увеличивается. Для подтверждения, указанных положений, связанный с изменениями обьема Системы в процессе коагуляции, проведены специальные эксперименты на установке. Экспериментал ная установка состоит из герметизированного стеклянного сосуда (емкость ЮО см, внутренний диаметр 60 мм), который при помощи соединительной соединенс мерным коленом. Гермеtидиpoвaкный сосуд заполнялся исследуемой смесью (или двумя смесями) и измерялось изменение ее обьема во времени.

Процесс коагуляции на границе между растворами глины и известковой суспензией сопровождался образованием уплотненной зоны скоагулировавшей глины и зоны отторгнутой воды. В процессе коагуляции суммарный обьем системы (твердая фаза + жидкость) увеличивается, тогда как

0 суммарный обьем глинистого раствора, обработанного известковой суспензией до помещения в экспериментальную установку, практически не изменяется (незначительное увеличение обьема объясняется прохождением остановочных процессов коагуляции). В смесях известковой суспензии с глинистыми растворами, обработанными

Al2(S04)3,- Ре2(504)з: NaaSfFe,

0 протекают пррцессы коагуляционного и кристаллизационного структурообразования, сопровождающиеся физико-химическим связыванием воды, и как следствие, увеличением обьема твердой фазы и уменьшением суммарного обьема системы в целом. В табл;1 показана эффективностьспособа по сравнени1о с известным.

В табл.2 приведены составы кремнеземсодержащего и известьсодержащего

0 компонентов, из которых готбвили суспензии.

В табл.3 приведены Данные по изменению обьема смесей суспензий для струйной обработки призабойной зоны проницаемого пласта.

Примеры, характеризующие изобретение.

Были изготовлены искусственные пес чаные керны с проницаемостью

0 м. Экспериментальная установка состоит из испытательной камеры, насадки и кернодержателя, в котором помещен керн.

Испытания проводились в следующей последовательности.

5 В способе, взятом за прототип, камера заполняется глинистым раствором, затем через насадку проводится обработка кернов сначала струей кремнеземсодержащей суспензии, затем известьсодержа щей суспензии.

В предложенном способе: А. Камера заполняется глинистым раствором, затем через насадку проводится обработка кернов струей известьсодержащей

5 суспензии.

Б. Камера заполняется глинистым рас-л твором, затем через насадку проводится обработка кернов сначала струей известьсодержащей суспензии,- затем струей глинистого раствора.

В. То же, что и Б, но с предварительной обработкой глинистого раствора: А12{504)з;

Ре2(504)з; Na2SIF6.

После обработки керн извлекается из кернодержателя и в течение 4 ч подвергался воздействию различных температур. После термообработки керны испытывались на обратную проницаемость, в процессе испытания фиксировалось давление, при котором происходило восстановление исходной проницаемости.

Предложенный способ эффективнее прототипа и позволяет расширить температурный диапазон применимости способа в сторону пониженных температур.

Формулаизобретения

1. Способ коагуляционно-кристаллизационного снижения проницаемости призабойной зоны пласта (ПЗП) скважины.

Эффективность способа обработки .

бурящейся с применением глинистого раствора на водной основе, путем последовательной обработки призабойной зонц пласта (ПЗП) суспензиями кремнеземсодер5 жащего и известьсодержащего компонентов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет увеличения степени кольматации при одновременном расширении температурного

10 диапазона, в качества кремнеземсодержащего компонента используют глинистый раствор, находящийся в скважине и в порах

ПЗП.

2. Способ по П.1, о т ли ч а ю щ и и с я

15 тем, что перед обработкой раствор в ПЗП заменяют на глинистый раствор, обработанный химическим реагентом, образующим водостойкое соединение при взаимодействии с оксидом кальция..

20Табяица1

Изобретение относится'к строительству скважин, в частности к спосо°бам снижения проницаемости пласта. Цель - повышениеэффективности способа снижения проницаемости пласта за счёт увеличения степени кольматации при одновременном расширении температурного диапазона. В скважине, заполненной глинистым раствором на водной основе, призабойную зону пласта (ПЗП) последовательно обрабатывают суспензиями кремнеземсодержащего и изве- стьсодержащегр компонентов. В качестве кремнеземсодержащего компонента используют глинистый раствор скважины.-Для усиления коагуляционно-кристаллизаЦион- ного снижения проницаемости ПЗП раствор в ПЗП заменяют на глинистый раствор, обработанный реагентом, образующим водо- стойное соединение при взаимодействии с оксидом кальция, например А12($04)з. Fe2(S04b. NaSIFe. Способ позволяет снижать проницаемость ПЗП при 22''С. 1 з.п.ф- лы, 3 табл.9^

ледовательная обработка суспен- 22 кремнеземистого компонента и 120 есткового

Известковая суспензия при наличии глинистого раствора в скважине плотностью, кг/м (мае. глины):

1210(28)22

1200(27).22 .

1150(21). 120

1100(15)80

1090(13)180

Обработка изйестковымкомпонентом и в последующем глинистым раствором с / 1090 кпм- (13 мае. глины)

В. Обработка известковым компонентом и последующем глинистым раствором/ обработанным предварительно: ALjCSO),

Fej(SO,), VijSiFe

Состав компонентов суспензий

Прототип

0,6 3.8

Предломенный способ

0.5 5.2 6.8 5.0 2.1.

22 7.Z

120 8,2

Разрушение керна

Разрушение керна

Разрушение керна 7.2 9.50 12,1

Таблица 2

Экспериментальмыв данные по определению изменения объема иэвесты-глина (известь + обработанная глина)

Раздельные растворы: известковая суспензия (200 см ) и глинййтый раствор (300 см )

- 115Q кг/н (2t мас.1)+5,8

Смешанный раствор: известковая суспензия (200 см ) и глинистый раствор (300 СИ)

f - 1150 кг/м (21 мас.1)-1-0,3

Смешанный раствор:известковая суспензия (200 см) и глинистый раствор (300 см ) (13 мас.%) / 1090 кг/м, обработан-«1,2 ный AL,(SO«),

То же что и 3. ГЛИНИСТЫЙ раствор / 1090 кг/м (13 ,) обработанный Fe{(,

То ше что и 3, глинистый растелф Р - 1090 кг/м, (13 масЛ)( обработанный HajSifj-5,0

ТаблицаЗ

+8,3 -«-I, +1,«9 ,63

+7,6

+0,8 +0,06 +0,12 +0,16

+0,6

-6,3 -0,82 -1,16 -1,23

-5.9

-6,6 -0,92 -1,20 -1,29

-7,2 -1,00 -1,33 -1,1