Разобщение пластов изолирующими пробками из зернистого материала и высоковязкой жидкости - Освоение скважин, вскрывших несколько пластов с различной проницаемостью

Для изоляции нижних пропластков на период воздействия (1-3 ч) на выбранный интервал создают изолирующие забойные пробки из зернистого материала, который со временем полностью растворяется в обрабатывающей, пластовой или специальной жидкости: в нагнетательных скважинах - в воде, а в эксплуатационных - в нефти.

Для нагнетательных скважин в качестве зернистого материала испытывали кристаллическую поваренную соль, гранулированный тринатрийфосфат и суперфосфат; для нефтяных скважин - нафталин. Испытания проводили на лабораторной установке, имитирующей перфорированную часть ствола скважины и представляющей собой стеклянную трубу диаметром 79 мм, длиной 100 см, на боковой поверхности которой через 15 см установлены краны для отбора проб. На входе и выходе установлены манометры и счетчики расхода. Так как кристаллическая поваренная сольдоступный и недорогой материал, то в основном опыты проводили с этим материалом. Опыты проводили при температуре 20-30 °С, характерной для забоя нагнетательных скважин месторождений БССР, Татарии, Башкирии.

Пробки создавались из кристаллов соли диаметром не более 3 мм. В зависимости от величины кристаллов соли, вида жидкости, в которой растворяется соль, проницаемость намытой пробки колебалась в широких пределах -- от 2--3 до 20 - 30 мкм2.

Цель лабораторных опытов - подбор кристаллического растворимого материала для создания забойной пробки, разработка технологии намыва ее на забое скважины и определение условий регулирования времени сохранения пробки на забое на время воздействия.

Время растворения пробки определяли по формуле:

T = Q/q, (1.1)

Где Q -- количество жидкости, необходимое для растворения всей пробки; q -- количество жидкости, которое фильтруется через пробку в единицу времени.

(1.2)

Где V -- объем пробки; Qo -- количество жидкости, необходимое для растворения единицы объема пробки; H -- начальная высота пробки; D -- диаметр скважины.

При фильтрации, подчиняющейся линейному закону, через пробку расход жидкости будет

(1.3)

Где ?р -- перепад давления; k' -- проницаемость пробки; рd2/4 -- площадь фильтрации пробки; h' -- текущая высота пробки; µ -- вязкость фильтрующейся жидкости.

Величины k' и h' изменяются в процессе растворения пробки. Так, проницаемость k' по мере растворения пробки снижается за счет уплотнения ее верхней части и накопления нерастворимого осадка на поверхности фильтрации; h' уменьшается от величины h до нуля.

Для ориентировочных расчетов текущий расход жидкости через пробку можно определять по эмпирической формуле:

(1.4)

Подставляя в (1.1) значения Q и q, получим уравнение для определения времени растворения пробки:

(1.5)

Для выяснения влияния перепада давления на пропускную способность пробки из зернистой поваренной соли проводили опыты на стенде, в котором стеклянную трубку заменили стальной. Для исключения растворения через пробку из поваренной соли фильтровали керосин при различных перепадах давления. Из результатов опыта (рис. 4) видно, что с ростом перепада давления увеличивается пропускная способность пробки (кривая 1) может наблюдаться уплотнение пробки с увеличением р (кривая 2).

Из (1.5) видно, что величины h, qO, µ, ?р для каждой конкретной скважины остаются постоянными и регулировать время растворения пробки можно, изменяя ее проницаемость. С этой целью можно применять гашеную известь, раствор ССБ и др. Добавка наполнителя в количестве до 10% от объема намываемой пробки снижает проницаемость пробки в несколько раз, делая ее практически герметичной.

зависимость пропускной способности пробки из поваренной соли от давления прокачки

Рис. 4. Зависимость пропускной способности пробки из поваренной соли от давления прокачки.

    1 - при повышении давления; 2 - при снижении давления.

Пользуясь формулой (1.5), можно определить время растворения соляной пробки на забое скважины. Принимая следующие значения величин: высоту перемычки между пропластками H=10 м; µ= 1 мПа-с; ?р=20,0 МПа; /к' = 30,6 мкм2 для поваренной соли при 20 °С, qО= = 6 см3/см3, получим время растворения пробки около 3 ч, т. е. практически достаточное для поинтервального воздействия.

На основании лабораторных опытов была предложена технология поинтервального воздействия с изоляцией нижних пропластков пробкой из растворимого материала (рис. 5).

Через насосно-компрессорные трубы 1 намывают в колонне 2 забойную пробку 4 из растворимого материала (рис. 5, а) с использованием жидкости, в которой он не растворяется.

Объем пробки подбирают таким, чтобы она перекрывала на 5-10 м верхние перфорационные отверстия 3 нижнего изолируемого пропластка 5. Затем обрабатывают верхний пропласток (рис. 5, б). После его обработки скважину пускают в работу, забойная пробка со временем растворяется, открывая нижний пропласток (рис. 5, а). Если для создания забойной изолирующей пробки использовать зернистый материал, который, растворяясь в скважинной или пластовой жидкости, образует химически активный раствор, взаимодействующий с породой пласта, то при изоляции нижних пропластков пробкой из таких материалов и последующем ее растворении будет одновременно обрабатываться и нижний пропласток (рис. 5, в). Таким образом в процессе одной технологической операции воздействию подвергаются и нижний, и верхний пропластки 6.

В качестве зернистого материала в таких случаях можно использовать тринатрийфосфат (Na3P04- 12Н20) и сульфами-новую кислоту (HSO3NH2), водный раствор которой взаимодействует с карбонатными породами. Причем скорость реакции взаимодействия этих реагентов с карбонатной породой значительно ниже, чем у соляной кислоты, поэтому происходит более глубокая обработка пласта.

Промысловые и стендовые испытания показывают, что пробки из зернистого материала довольно надежно перекрывают обсадную колонну, но при негерметичном цементном кольце такая изоляция может быть недостаточной. Для изоляции пропластков при поинтервальном воздействии известно применение высоковязких жидкостей.

А Б В

схеме изоляции пластов растворимой пробкой

Рис. 5 Схеме изоляции пластов растворимой пробкой

Для разжижения изолирующей жидкости в намеченном интервале применяют забойные устройства (рис. 6). Их работа основана на использовании теплоты, выделяемой при экзотермической реакции между соляной кислотой и магнием.

Известны реакционные наконечники, в которых происходит реакция между магнием и кислотой.

Корпус 1 выполнен в форме трубы и имеет отверстия 6 расчетного размера, расположенные в один ряд. Размер и число отверстий зависят от объема кислоты и скорости ее прокачки. По внешней стороне корпуса установлены камеры 2 для хранения магниевых стержней 5 таким образом, чтобы стержни располагались против отверстий для истечения соляной кислоты. В камере имеются пружина 4 и упорный винт 3, которые обеспечивают выдвижение магниевого стержня по мере его срабатывания в зону истечения соляной кислоты. Для фиксирования магниевых стержней и центровки устройства в стволе скважины предусмотрены упорыцентраторы 8. В корпусе размещены подпружиненная втулка-затвор 7, пружина 9 и стопорные штифты 10. Для пуска устройства в работу служит шарик 11, сбрасываемый с поверхности.

Устройство работает следующим образом. Его спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах и устанавливают против интервала пласта, подлежащего обработке. Отверстия 6 в корпусе 1 должны быть перекрыты

Втулкой-затвором 7. В таком положении рабочая жидкость проходит через устройство и башмачный патрубок в кольцевое пространство ствола скважины (рис. 5,а). Перед закачкой соляной кислоты в трубы сбрасывают шарик 11, который садится в седло втулки-затвора. При продолжении закачки повышается давление в трубах, втулка с шариком спускается на стопорные штифты 10 и открываются отверстия 6, через которые соляная кислота попадает на магниевые стержни (рис. 5, б). Кислота, соприкасаясь со стержнями, реагирует и нагревается. Подогретая кислота разжижает жидкость в кольцевом пространстве и фильтруется в пласт.

Так как магниевый стержень вне зоны истечения кислоты находится в камере 2, То контакт кислоты с магнием, а вследствие этого и прогрев кислоты будут происходить в небольшом интервале (до 0,5 м), что обеспечит обработку кислотой узких интервалов пласта. После обработки шарик 1 обратной промывкой извлекают из труб и скважину пускают в работу.

забойное устройство для направленного под огрева забоя

Рис. 6. Забойное устройство для направленного под огрева забоя

А -- перед прокачкой соляной кислоты; б -- во время прокачки соляной кислоты

Предлагаемый способ можно применять для поинтервального воздействия в нефтяных и нагнетательных скважинах (рис. 7). В качестве высоковязкой жидкости для изоляции пропластков в стволе скважины можно применять в нефтяных скважинах водонефтяные эмульсии, в нагнетательных -- ССБ.

После окончания работ необходимо вязкую малофильтрующую-ся жидкость удалить обратной промывкой с допуском насосно-компрессорных труб от забоя из ствола скважины и прифильтровой части пласта, так как она будет препятствовать нормальной эксплуатации скважины. Это увеличивает время работы и их стоимость.

Для устранения этого недостатка можно применять вязкую малофильтрующуюся жидкость с регулируемым сроком стабильности. В результате изолирующая высоковязкая жидкость теряет свою вязкость к моменту продавки последней порцией кислоты и выносится вместе с продукцией скважины на поверхность. Технология остается прежней.

В качестве высоковязкой малофильтрующейся жидкости можно использовать для нефтяных скважин водонефтяную эмульсию с добавками ПАВ. Изменяя объемы добавок ПАВ, можно в широких пределах регулировать время стабильности эмульсии.

Таким образом, применение для изоляции пластов высоковязкой жидкости с регулируемым временем стабильности исключает заключительные работы по очистке скважины от высоковязкой жидкости, что позволяет упростить и ускорить обработку.

схема поинтервального воздействия на пласт

Рис. 7. Схема поинтервального воздействия на пласт:

А - Начало закачки со способом шарика; Б - посадка шарика на седло; В - продавка кислоты в намеченный интервал; 1 - обрабатывающая жидкость; 2 - высоковязкая изолирующая жидкость; 3 - интервал перфорации; 4 - скважинная жидкость; 5 - забойное устройство; 6 - каверна; 7 - пласт.

Похожие статьи




Разобщение пластов изолирующими пробками из зернистого материала и высоковязкой жидкости - Освоение скважин, вскрывших несколько пластов с различной проницаемостью

Предыдущая | Следующая