Страницы: 1 2
Содержание
Введение
1 Геологическая часть
1.1 Физико-химические свойства нефти, газа и воды, насыщающих продуктивные пласты
1.2 Динамика основных показателей скважин
2 Расчетно-техническая часть
2.1 Причины поступления посторонних вод в скважину
2.2 Гидроизоляционный состав для ограничения водопритока и повышения дебита добывающих скважин
2.3 Применение жидкого стекла с повышенным модулем при ограничении притока вод в скважину
2.4 Применение новых технологий при проведении ремонтно-изоляционных работ
2.5 Расчет цементирования скважин
2.6 Расчет колонны заливочных труб
2.7 Расчет цементирования скважин под давлением
2.8 Цементирование тампонажными смесями
3 Промышленная безопасность при проведении РИР
Литература
Введение
Среди мероприятий направленных на увеличение добычи нефти и газового конденсата, немаловажная роль отводится ремонтно-изоляционным работам (РИР) в скважинах.
Объемы проводимых РИР постоянно увеличиваются, что обусловлено особенностями разработки нефтяных месторождений в нашей стране.
Основной метод разработки нефтяных пластов — это заводнение. Применение его предопределяет закономерное и неизбежное обводнение пластов по мере их выработки.
Большинство нефтяных месторождений многоплановые. При этом
пласты различаются между собой по коллекторским свойствам и при
совместной их разработке — по времени их выработки и обводнения,
что обусловливает необходимость разновременного отключения уже выработанных пластов.
Большинство нефтяных месторождений разрабатывают при трехрядном размещении добывающих скважин, площадном, очаговом завод
нении, повышении давления нагнетания, форсировании отборов жидкости.
Разработка многих нефтяных месторождений вступила или вступает на позднюю стадию, характеризующуюся массовым обводнением пластов и скважин.
В указанных условиях, с одной стороны, повышается степень неравномерности в выработке и обводнении пластов и с другой быстрее проявляются все недостатки и изъяны в конструкции скважин.
Большинство РИР связано с ликвидацией путей поступления воды в скважины: «чужой» — аварийно-восстановительные, «своей» — технологические. Поэтому иногда решение проблемы РИР подменяется ограничением объема добываемой вместе с нефтью воды. Чаще всего решается задача поиска реагентов для селективного закупоривания обводненных интервалов пласта.
Именно этим и обусловлено существование таких понятий, как «выбор скважин для проведения изоляционных работ» и «выбор скважин для применения метода изоляции», Поэтому под методом изоляции очень часто подразумевается изоляционный материал, разобщающее устройство и т.д. Для испытания и применения методов, реагентов и т.д., естественно подбирают объекты (скважины), в максимальной степени приближающиеся к построенной модели.
Разработка нефтяных залежей в условиях вытеснения нефти водой сопровождается отбором значительных объемов попутной воды. Для достижения запланированных уровней отбора запасов эксплуатация залежей продолжается до обводненности продукции 98% и более, В этих условиях целесообразность проведения РИР с целью ограничения притока воды в ряде случаев не может быть обоснована.
Затронутый вопрос не является новым. В настоящее время значительно пополнился и обогатился опыт разработки нефтяных пластов с применением заводнения и опыт проведения ремонтно-изоляционных работ в скважинах. Это позволяет более четко сформулировать основные положения проблемы РИР и более строго подойти к решению отдельных ее задач.
Проблема РИР включает большой перечень задач, связанных с планированием и финансированием, организацией и технологией, техникой, исследованием и т,д.
Особое место в проблеме занимают задачи плакирования РИР, обоснования условий и технологии проведения РИР, оценки их эффективности,
В настоящей монографии приведено обобщение результатов исследований по проблеме РИР, выполненных в БашНИПИнефти, При этом, прежде всего, внимание уделялось решению перечисленных задач. Такие исследования — общие для многих месторождений.
Именно этим и обусловлено существование таких понятий, при решении проблемы РИР во многих нефтяных районах нашей страны.
Изложенные в предлагаемой работе исследования выполнены в БашНИПИнефти под руководством и при непосредственном участии авторов и совместно с В,А. Стрижневым Е.И. Рубшювым, Э.М. Тимашевым и Р.З. Сайфутдиновой, Б.Я. Зарецким, Г.И. Третьяковой и К.Н. Соломеш.
В проведении лабораторных исследований по изысканию и разработке рецептуры изоляционных материалов принимал участие коллектив сектора капитального и текущего ремонта скважин БашНИПИнефти: Л.В. Торбеева, Н.С. Зеленчук, А.Б. Логинов, А.А. Галиева.
Исследования по изучению условий проведения ремонтно изоляционных работ в скважинах, разработке и совершенствованию методов и технологии ремонтных работ и внедрение их в скважинах месторождений Башкирии проводили при активном участии инженерно-технических работников НГДУ Южарланнефть: В.С. Асмоловского, Ф.Я. Исламова, М.И. Шулындина, Р.К. Шарафутдинова, Ф,И, Мухаметшина, К.Х Хайнуллина, И,Ф. Мазитова, А.В Годованкого, И.А. Корепанова, А.Д. Габдрахманова; НГДУ Туймазанефть: В.А. Кобелевой, П.И. Лоторева, Н.Ф. Разгоняева, Н.А. Хайдаровой, В.А. Сургучева, В.И. Ионова, З.С. Газиэова, Ф.М. Якупова, Р.Я. Ахтямовой.
Тема курсового проекта – применение новых технологий при проведении ремонтно-изоляционных работ.
1 Геологическая часть
1.1 Физико-химические свойства нефти, газа и воды, насыщающих продуктивные пласты
Характеристика нефти.
Нефти Арланского месторождении изучены по пробам, отобранным как в поверхностных так и глубинных условиях.
Характеристики нефти в поверхностных условиях изучались в лабораториях ЦНИПРов НГДУ «Башнефть», и лаборатории геохимии БашНИПИнефть. Результаты исследований отражены в таблице 1.
Таблица 1 — Свойства нефти в поверхностных условиях
| Показатель | Пласты | |||
| СIII | С IV | C VI | Совместно несколько пластов | |
| Удельный вес нефти, т / м 3 | 0,893 | 0,898 | 0,893 | 0,897 |
| Кинематическая вязкость, см 3/с | 41,5 | 49,7 | 43,6 | 53,3 |
| Асфальтены | — | 7,4 | 6,8 | 6,9 |
| Смолы селикогелевые | 14,9 | 18,2 | 24,7 | 17,6 |
| Сера | 2,32 | 2,78 | 2,69 | 2,76 |
| Парафины | 1,87 | 3,2 | 1,77 | 2,13 |
| Температура плавления парафина, 0С | 55 | 54 | 54 | 54 |
| Температура начала кипения нефти, 0С | 75 | 74 | 69 | 75 |
| Содержание светлых фракций (% весовых) при температуре 200 0С | 18 | 18 | 22 | 19 |
Глубинных проб нефти отобрано всего 62, из них 46 проб – из скважин, в которых продуктивный пласт перфорирован раздельно. Наиболее полно изучен продуктивный пласт С IV.
Плотность нефти по глубинным пробам и по разгазированным пробам из отложений терригенной толщи нижнего карбона изменяется от 0,889 до 0,896 г/см 3, составляя в среднем 0,890 г/см 3. Свойства нефти в пластовых условиях приведены в таблице 2.
Вязкость по терригенной толщи при среднем давлении насыщения 5,9 мПа*с равна 24,1 мПа*с, газонасыщенность в среднем равна 14,0 м3/т.
Таблица 2 — Свойства нефти в пластовых условиях
| Показатель | Пласты | |||
| СIII | С IV | C VI | Совместно несколько пластов | |
| Давление насыщения, МПа | 5,7 | 6,6 | 5,9 | 5,2 |
| Коэф-т объемной упругости * 10 –4 МПа-1 | 6,6 | 6,4 | 6,6 | 6,0 |
| Температурный коэффициент объемного расширения * 10 –4/ 0 С | 7,3 | 7,43 | 7,23 | 7,33 |
| Плотность нефти, т/м 3 при | ||||
| Р пл, МПа | 0,889 | 0,880 | 0,880 | 0,885 |
| Р нас, МПа | 0,883 | 0,874 | 0,874 | 0,877 |
| Р атм, МПа | 0,894 | 0,892 | 0,889 | 0,893 |
| Вязкость нефти, МПа * с, при | ||||
| Р пл, МПа | 33,9 | 25,8 | 28,0 | 25,6 |
| Р нас, МПа | 28,6 | 21,3 | 24,1 | 19,6 |
| Р атм, МПа | 44,4 | 35,4 | 44,1 | 38,4 |
| Усадка нефти от Р пл | 3,2 | 3,77 | 2,52 | 3,44 |
| Объемный коэффициент | 1,030 | 1,041 | 1,026 | 1,036 |
| Газовый фактор, м3 / т | 19,8 | 13,2 | 11,9 | 8,3 |
В поверхностных условиях изучены 142 пробы нефти; 121 проба отобрана из отложений терригенной толщи и 21 проба из карбонатных отложений. Нефти исследованы как раздельно по каждому продуктивному пласту, так и в целом по разрезу, так как продуктивные пласты работают в основном совместно. Нефти по пробам терригенной толщи тяжелые, средняя плотность по терригенной толщи составляет 0,899 г/см3, вязкие (терригенная толща – 62мм2/с). Массовая доля смол составляет для ТТНК – 20,7%, асфальтенов — 7,5%. Нефти парафиновые – 2,4 % и высокосернистые — 2,7% . Нефти терригенной толщи изучались на содержание редких металлов – среднее содержание ванадия равно 150г/т и никеля – 50 г/т.
Характеристика попутного газа.
Состав попутного газа изучен по пробам пластовой нефти, отобранным из отложений нижнего карбона, из которых выделен растворенный в ней газ.
Попутные газы Арланского месторождения жирные, в своем составе содержат бензиновые фракции. Содержание азота составляет 35%. Состав попутного газа отражен в таблице 3.
В углеводородной части преобладающими являются метан и пропан. Содержание этана почти в 2 раза ниже, чем содержание бутанов, содержание бутанов, содержание которых приблизительно равно половине содержания метана. В целом содержание углеводородной части составляет 64%. Сероводорода в попутном нефтяном газе не обнаружено.
Плотность газа по пробам из отложений терригенной толщи изменяется от 1,036 до 1,224 г/см3. Газонасыщенность по всем пробам терригенной толщи нижнего карбона изменяется от 3,6 до 19,84 м3/т и составляет в среднем – 14,0 м3/т.
В компонентных составах газов разгазированной и пластовой нефти выделены углеводородные соединения от метана до гексана. Доля метана по объему равна 19,13%, пропана- 20,86%, содержание азота – 35,24% по объему. Сероводород обнаружен лишь в двух скважинах в небольших количествах. Содержание углекислого газа составляет в среднем 1,02%. Гелий исследован по пяти пробам, в двух случаях он не обнаружен, в трех – среднее значение равно 0,022%, т.е. содержание гелия некондиционное.
Характеристика пластовых вод.
Водоносными в терригенной толще нижнего карбона являются песчаные и песчано-алевролитовые пласты, залегающие среди аргиллитов и глинистых сланцев. Пробы пластовой воды отбирались из разведочных, а в процессе разработки – из эксплуатационных скважин.
Пластовые воды терригенной толщи нижнего карбона представляют собой минерализованные растворы, содержащие в основном хлориды кальция, магния и натрия. По классификации Сулина В.А. они относятся к хлоркальциевому типу. Во многих пробах пластовой воды присутствуют редкие компоненты – йод, бром, двуокись бора, аммиак, окислы железа. Плотность вод в среднем равна 1,17 – 1,18 г/см3, общая минерализация изменяется в пределах 592 до 998 мг/экв на 100г.
Таблица 3 – Компонентный состав нефтяного газа
| Наименование | Значение | |
| % мольн.. | % массов. | |
| Сероводород | — | — |
| Углекислый газ | 1,02 | 1,27 |
| Азот | 35,24 | 27,87 |
| Гелий | 0,022 | — |
| Метан | 19,13 | 8,67 |
| Этан | 6,78 | 5,74 |
| Пропан | 20,86 | 25,91 |
| Изобутан | 3,72 | 6,09 |
| Н-бутан | 7,85 | 12,82 |
| Изопентан | 2,26 | 4,58 |
| Н-пентан | 1,81 | 3,69 |
| Гексан + высшие | 1,36 | 3,39 |
1.2 Динамика основных показателей скважин
Запасы нефти в процессе разбуривания существенно увеличились от проектных, в основном, за счет расширения площади нефтеносности и ввода в разработку новых площадей, запасы которых были выведены за баланс.
Арланское месторождение с самого начала в основном было разбурено с плотностью сетки 12,5 га/скв., кроме того, было осуществлено раздельное разбуривание залежи в мощном VI пласте. Эти меры позволили существенно увеличить темпы разработки, которые составляли в максимуме 5,6% от наименьшего извлекаемого запаса.
Динамика разработки Арланского месторождения во времени приведена на рисунке 1.
Наибольшее число действующих добывающих скважин было в 2001 году при отборе 65,4% от наименьшего извлекаемого запаса, то есть, несколько позже. Фонд нагнетательных скважин имеет тенденцию к постоянному приросту.
Максимум добычи нефти был достигнут в 2001 году, при отборе 39,8 НИЗ и обводненности 76,6%.
Обводненность на 2007 год в среднем по Арланскому месторождению составляет 95,8% .
2 Расчетно-техническая часть
2.1 Причины поступления посторонних вод в скважину
Обводнение скважин может происходить по разным причинам. Вот несколько из них: негерметичность заколонного цементного кольца, вследствие чего возникает сообщение между нефтеносным и водоносным пластами; подтягивание к фильтру скважины подошвенных вод из-за интенсивного отбора или заводнения; прорыв вод из верхних водоносных горизонтов через дефекты в эксплуатационной колонне.
Наличие заколонного перетока может быть определено закачкой в пласт через фильтр радиоактивных изотопов, растворенных в 1.5…2 м3 воды (радиоактивное железо, цирконий, цинк). Наличие перетока позволит попасть части радиоактивной жидкости в водонасыщенный пласт, что будет отмечено на кривой гамма-каротажа аномальным всплеском по сравнению с аналогичной кривой, снятой до закачки изотопа. Изоляция притоков производится несколькими способами, одним из которых является закачка цементного раствора в трещину с целью ее повторного цементирования, или закачка специальных смол.
Во время проходки пород буровым инструментом при вращательном способе бурения между установленной колонной обсадных труб и породой имеется большой кольцевой зазор. При отсутствии подбашмачной или затрубной цементации по затрубному пространству происходит поступление воды из перекрытых водоносных слоев в эксплуатационный. Вода может поступать по двум путям: под башмак последней колонны обсадных труб, а затем через срез (если вырезана последующая колонна).
Ликвидировать поступление воды в эксплуатационный горизонт через срез обсадной колонны можно отключением рабочей части скважины при помощи временного тампонажа песком до среза обсадной трубы. После заливки цементного раствора состава 1:1 песок извлекают из скважины или вместо тамонажа на срез вырезанной обсадной трубы устанавливают коническую пробку. Эта работа не всегда выполнима.
В практике часто встречаются случаи обводнения путем подтягивания подошвенной воды за счет форсированного отбора. При этом образуются конуса обводнения, высота которых может быть соизмерима с толщиной пласта. В таких случаях прибегают к ограничению отбора жидкости по скважине или изоляции обводнившейся части пласта: устанавливают цементный мост и перекрывают часть пласта, закачивают в подошвенную часть пласта под давлением цементный раствор или различные пластмассы, схватывающиеся в водяной среде и образующие горизонтальный экран.
В связи с обводнением эксплуатирующегося пласта может возникнуть необходимость в переводе скважины на эксплуатацию с другого пласта, если таковой имеется в разрезе месторождения. При этом этот пласт может ниже или выше эксплуатируемого.
Технология перевода состоит в надежной изоляции обводненного пласта посредством закачки в него тампонирующего материала (цемента, смол) под давлением, образовании на забое цементного стакана, его разбуривании и углублении скважины до следующего, продуктивного пласта, спуске эксплуатационной колонны и ее цементировании, простреле фильтра, вызове притока из нового объекта.
2.2 Гидроизоляционный состав для ограничения водопритока и повышения дебита добывающих скважин
В настоящее время большинство нефтяных месторождений находится на завершающей стадии разработки, на которой существенно осложняются процессы добычи, в частности, из-за высокой обводненности добываемой продукции. Поэтому ограничение притока воды к забоям скважин является одним из важнейших мероприятий по повышению эффективности разработки нефтяных месторождений. Наиболее широко применяются осадко образующие технологии, которые внедряются в промышленных масштабах в старых нефтедобывающих районах более 20 лет. Большая их часть основана на взаимодействии закачиваемых химических реагентов с компонентами высокоминерализованных вод. Однако данные технологии не всегда дают положительный эффект, а также необратимо изменяют проницаемость нефтяного коллектора. Технологии, базирующиеся на последовательной закачке химических реагентов с расчетом на их смешивание в определенном месте пласта с образованием систем с заданными свойствами, тоже оказываются не всегда эффективными в промысловых экспериментах .
Одним из возможных решений проблем снижения обводненности является применение гидроизоляционного состава с регулируемыми гидрофобными и гидроизоляционными свойствами на основе гидрофобного органического геля. Особенностью его применения является закачка единой, целостной порции технологического раствора геля с заданными свойствами для достижения максимального ограничения водопритока.
Получение гидрофобного органического геля с различными пластическими и гидрофобными свойствами основано на изменении соотношения содержания компонентов в процессе коагуляции коллоидного раствора высокомолекулярного полимера (ВМП) — сополимера этилена с винилацетатом — при взаимодействии с синтетическим компрессорным маслом (СКМ), представляющим собой блоксополимер оксидов этилена и пропилена. Для этого в раствор полимера в этил-бензольной фракции массовой концентрацией 3-20 % вводилось синтетическое компрессорное масло. В результате коагуляции полимера формировалась гетеро-фазная система: органический гель, обладающий определенной механической прочностью, и жидкая фаза — раствор компрессорного масла и/или полимера в этилбензоле. Количество образующегося геля и его пластические свойства зависят от соотношения содержания исходных компонентов. Выход геля при увеличении количества вводимого компрессорного масла сначала монотонно возрастает и при определенном значении достигает максимума. Чем больше исходное содержание полимера в углеводородном растворителе, тем выше выход геля при одинаковом удельном расходе компрессорного масла. Изменяя удельный расход компрессорного масла, можно регулировать количество полимера, используемого для образования геля, и тем самым контролировать выход и свойства получаемого геля.
В результате коагуляции полимера в растворе при разном соотношении содержания компонентов образуется гель с различной структурно-механической прочностью. В табл. 4 представлена динамическая вязкость составов при различной скорости сдвига. При увеличении массовой концентрации полимера в растворе от 3 до 20 % динамическая вязкость возрастает. Как видно из табл. 4, все составы обладают достаточно высоким предельным напряжением сдвига.
Для исследований наряду с чистым компрессорным маслом применялось отработанное компрессорное масло. При определенных соотношениях содержания компонентов, которым соответствует максимальный удельный выход геля, наблюдается максимальная динамическая вязкость. Снижение ее после достижения экстремума объясняется разбавлением системы компрессорным маслом, не участвующим в образовании геля.
В зависимости от соотношения содержания высокомолекулярного полимера, синтетического компрессорного масла и углеводородного растворителя образуется гель с различными содержанием и структурой ассоциатов. Чем выше исходная концентрация полимера в растворе, тем меньшее количество компрессорного масла необходимо для образования геля, при этом образующийся гель становится более структурированным. В зависимости от типа компрессорного масла образуются гели с различной структурно-механической прочностью: при одинаковом удельном расходе более структурированный гель получается при использовании чистого масла.
Таблица 4 – Динамическая вязкость составов при различной скорости сдвига
| Тип СКМ | Удельный расход СКМ, г/г | Динамическая вязкость, мПа*с, при температуре 250С и скорости сдвига с-1 | Предельное напряжение сдвига, Н/м3 | ||||
| 0,9 | 2,9 | 7,4 | 14,7 | 35,3 | |||
| Массовая концентрация ВМП равна 10 % | |||||||
| Чистое | 1,5 | 4481 | 1439 | 571 | 274 | 141 | 3733 |
| 3,0 | 8078 | 4050 | 1785 | 1000 | 493,5 | 9493 | |
| 5,0 | 2873 | 1433 | 744 | 347,5 | 131 | 3127 | |
| Отработанное | 1,5 | 174 | 174 | 151 | 80 | 68 | 25 |
| 3,0 | 2205 | 658 | 415 | 218 | 171 | 1620 | |
| 5,0 | 1664 | 614 | 277 | 243 | 134 | 1415 | |
| Массовая концентрация ВМП равна 12 % | |||||||
| Чистое | 1,5 | 306 | 231 | 156 | 82 | 72 | 272 |
| 3,0 | 43044 | 10337 | 5231 | 2732 | 1046 | 31073 | |
| 5,0 | 11295 | 3395 | 1572 | 1017 | 354 | 7917 | |
| Отработанное | 1,5 | 4097 | 1490 | 1185 | 647 | 264 | 3321 |
| 3,0 | 10260 | 3900 | 1883 | 1655 | 967 | 8720 | |
| 5,0 | 2193 | 330 | 309 | 203 | 154 | 1013 | |
Одним из основных требований к реагентам является технологичность их применения. Для использования гидроизоляционного состава необходимо получение такой формы, которую можно было бы применять в промысловых условиях. Исследования эксплуатационных характеристик составов показали, что растворы высокомолекулярного полимера с массовой концентрацией более 10 % существенно повышают вязкость\температуру застывания. Это может затруднить использование геля в промысловых условиях (табл. 5). Поэтому при дальнейших исследованиях массовая концентрация полимера в этилбензольной фракции составляла 10 %.
Гидроизоляционный состав целесообразно использовать в виде технологического раствора в углеводородных растворителях, что позволяет снизить его температуру застывания и вязкость, а также применять стандартное промысловое оборудование при обработке скважин.
Таблица 5 – Зависимость динамической вязкости от температуры застывания и от массовой концентрации ВМП
| Массовая концентрация ВМП, % | Температура застывания, 0С | Динамическая вязкость, мПа*с, при температуре 250С и скорости сдвига, с-1 | |||
| 1,8 | 7,4 | 14,7 | 36,0 | ||
| 3 | -12 | 4 | 3 | 3 | 3 |
| 5 | -12 | 4 | 3 | 3 | 4 |
| 7 | -9 | 9 | 8 | 7 | 7 |
| 10 | -8 | 28 | 24 | 21 | 18 |
| 12 | -6 | 22 | 22,8 | 23,4 | 24 |
| 15 | -1 | 260 | 180 | 120 | 60 |
| 20 | 3 | 730 | 560 | 610 | 680 |
Использование гелей в нефтепромысловой практике для уменьшения обводненности основано на блокирование промытых водой участков. Вместе с тем часто причиной преждевременной обводненности добывающих скважин является капиллярно-концевой эффект (ККЭ), затрудняющий вытеснение нефти из проницаемых коллекторов. Его физическая сущность заключается в образовании на выходе из пласта зоны повышенной обводненности. Если пористая среда гидрофильна, то при вытеснении нефти водой часть прискважинной зоны добывающих скважин может быть заблокирована водой в результате ККЭ, что снижает дебит скважин.
Для уменьшения ККЭ необходима обработка прискважинной зоны пласта реагентами-гидрофобизаторами принцип действия которых основан на физической адсорбции ПАВ на границе раздела фаз жидкость — твердое тело с образованием гидрофобной молекулярной пленки, изменяющей смачиваемость гидрофильной поверхности породы. Это приводит к снижению водонасыщенности пристеночного слоя скважины, в результате увеличивается приток нефти в скважину и уменьшается фазовая проницаемость для воды.
Гидрофобизирующее действие реагентов можно оценить по эффекту капиллярного впитывания воды кварцевым песком, обработанным гидрофобизатором. Проведенными исследованиями было установлено, что растворы высокомолекулярного полимера, применяемого для получения геля, в углеводородных растворителях обладают мощным гидрофобизирующим эффектом. Поэтому была изучена гидрофобизирующая способность растворов жидкой фазы, отделенной от выделившегося органического геля, в результате взаимодействия 10%-ного раствора полимера в этил-бензольной фракции и отработанного компрессорного масла с удельным расходом 0,5 — 4,0 г/г. Эффективность оценивалась по высоте поднятия воды в капилляре по кварцевому песку, обработанному растворами жидкой фазы в бензине при массовой концентрации 2,5-20 %. Чем ниже высота поднятия воды, тем выше гидрофобизирующее действие реагента, поэтому за 100%-ную гидрофобизацию была принята нулевая высота поднятия уровня воды, а за нулевую степень гидрофобизации — 15,6 см, что соответствует поднятию уровня воды по необработанному углеводородом песку (табл. 6). Как видно из табл. 3, все растворы жидкой фазы обладают гидрофобизирующими свойствами, так как степень гидрофобизации выше, чем в моделях без обработки и с обработкой чистым бензином, при которых степень гидрофобизации равнялась соответственно 0 и 20 %.
Таблица 6 – Гидрофибизирующие свойства жидкой фазы
| Массовая концентрация жидкой фазы в бензине, % | Степень гидрофобизации, %, при удельном расходе СКМ, г/г | |||||||
| 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | |
| 2,5 | 45 | 31 | 26 | 25 | 24 | 24 | 23 | 22 |
| 5,0 | 63 | 37 | 29 | 28 | 27 | 26 | 23 | 22 |
| 7,5 | 67 | 48 | 39 | 33 | 28 | 27 | 26 | 24 |
| 10,0 | 72 | 61 | 46 | 34 | 33 | 32 | 31 | 26 |
| 12,5 | 82 | 70 | 55 | 38 | 34 | 33 | 31 | 26 |
| 15,0 | 82 | 72 | 63 | 47 | 38 | 34 | 31 | 26 |
| 17,5 | 83 | 78 | 67 | 54 | 42 | 37 | 31 | 28 |
| 20,0 | 85 | 76 | 67 | 54 | 46 | 42 | 38 | 31 |
Поскольку, изменяя соотношение компонентов, можно регулировать степень вовлечения высокомолекулярного полимера в образование геля и соответственно его удельный выход, жидкая фаза в зависимости от исходного содержания полимера в растворе и удельного расхода компрессорного масла будет обладать различными гидрофобизирующими свойствами (см. табл. 6). При малом удельном расходе масла гидрофобизирующий эффект высокий, так как часть полимера не вовлечена в образование геля и остается в растворе. Высокомолекулярный полимер образует гидрофобизирующую пленку на поверхности кварцевого песка, таким образом достигается высокая гидрофобизация. При повышении удельного расхода компрессорного масла снижается степень гидрофобизации, что свидетельствует о низком гидрофобизирующем эффекте. Гидрофобизирующий эффект от обработки растворами жидкой фазы при удельном расходе СКМ, равном 4 г/г, сопоставим с гидрофобизацией кварцевого песка бензином, это косвенно подтверждает вовлечение всего количества полимера в образование органического геля. Таким образом, изменяя соотношение содержания компонентов и контролируя степень вовлечения полимера в образование ассоциата, можно регулировать гидрофобизирующие свойства состава.
Эффективность технологии обработки призабойной зоны пласта с повышенной обводненностью можно оценить по изменению фазовой проницаемости для воды до и после обработки гидроизоляционным составом на моделях пласта, отражающих фильтрацию флюидов по промытому прослою. В модели используется стеклянная трубка внутренним диаметром 20 мм и длиной 350 мм, заполненная прокаленным кварцевым песком фракции 0,140-0,315 мм, через который профильтрован один поровый объем пластовой воды общей минерализацией 150 г/л.
Для определения фазовой проницаемости модели пласта для воды замеряли время прохождения каждого порового объема воды через пласт. Эксперимент проводили при избыточном давлении 0,2-0,3 МПа. Фазовую проницаемость для воды до и после обработки рассчитывали по закону Дарси.
Установлено, что обработка модели промытого прослоя отработанным компрессорным маслом снижает фазовую проницаемость для воды до 1,5 раз. Компрессорное масло обладает слабым гидрофобизирующим действием, а 10%-ный раствор высокомолекулярного полимера в этилбензольной фракции может снизить фазовую проницаемость в 10-11 раз. Поэтому данная технология позволяет сохранить высокий эффект ограничения водопритока при изменении соотношения содержания компонентов в процессе эксплуатации скважины. Обработка модели пласта разработанным гидроизоляционным составом полностью ограничивает фильтрацию воды через пласт при депрессии равной 0,2 МПа. Таким образом, происходит полное блокирование порового пространства. Следовательно, моделируя состав жидкой фазы, содержащий высокомолекулярный полимер и компрессорное масло можно регулировать изменение фазовой проницаемости за счет соотношения эффектов блокирования и гидрофобизации.
Недостатками многих применяемых технологий являются частичная или полная десорбция либо физическое растворение применяемых реагентов в процессе эксплуатации. Степень десорбции состава с породы оценивалась по изменению фазовой проницаемости модели пласта для воды после фильтрации 30 поровых объемов воды. Фазовая проницаемость модели пласта, обработанного компрессорным маслом, при промывке водой снизилась в 3,2 раза по сравнению с первоначальной, а при обработке раствором полимера не изменилась. Таким образом, если для компрессорного масла характерна частичная десорбция с поверхности породы, то высокомолекулярный полимер образует устойчивую пленку, которая характеризует его высокие адсорбционные свойства.
Основной недостаток большинства технологий на основе гелей заключается в блокировании отдельных зон нефтенасыщенного пласта. В процессе изучения влияния стабильности состава при контакте с нефтью установлено, что в течение суток гель полностью разрушается. Следовательно, гель, попавший в нефтяной прослой в результате обработки призабойной зоны, разрушится при освоении скважины в результате вызова притока нефти.
Обработка призабойной зоны пласта закачкой одной порции технологического раствора на основе разработанного гидроизоляционного состава, приготовленного на устье скважины, приведет к перераспределению фильтрационных потоков и снижению обводненности добывающих скважин. Применение гидроизоляционного состава, стабильного в сильноминерализованных пластовых водах, но разрушающегося при контакте с нефтью, обеспечит эффективное снижение проницаемости для воды водопромытых участков пласта без блокирования его отдельных зон.
Таким образом, применение разработанного гидроизолирующего состава, устойчивого в сильноминерализованных средах, эффективно для обработки призабойной зоны пласта и ограничения водопритока в добывающих скважинах. В зависимости от соотношения содержания компонентов можно получать технологические составы, включающие органический гель и жидкую фазу с различными вязкоупругими и гидрофобизирующими свойствами. Максимально ограничить водоприток в добывающих скважинах можно путем регулирования соотношения эффектов блокирования и гидрофобизации в зависимости от геолого-промысловых условий.
2.3 Применение жидкого стекла с повышенным модулем при ограничении притока вод в скважину
Анализ современных методов и технологий ограничения притока вод в скважины с точки зрения оценки возможности их использования для решения задачи увеличения охвата залежей заводнением показал, что применение их при эксплуатации обводненных продуктивных пластов способствует увеличению отбора из них нефти.
В научно-технической литературе не освещено с достаточной полнотой теоретическое и экспериментальное обоснование применения технологий по ограничению движения вод в пластах при разработке нефтяных месторождений. Одной из причин указанного является недостаточная изученность механизма образования водоизолирующей массы химреагентами и воздействия их на нефтенасыщенный пласт.
Сущность любой ремонтно-изоляционной работы в добывающей скважине с применением водоизолирующего материала сводится к перекрытию путей притока воды в нее избирательным воздействием на источник обводнения: на смежные пласты и пропластки-обводнители, обводненные зоны в продуктивном объекте, а также на пути водопритоков в виде трещин в коллекторе и других каналов в заколонном пространстве.
Для этой цели разработаны различные методы с применением водоизолирующих материалов и технических средств.
Методы ограничения притока вод в скважины в зависимости от влияния закачиваемого реагента на проницаемость нефтенасыщенной части пласта, вскрытого перфорацией, делятся на селективные и неселективные. Такое разделение определяется физико-химическими свойствами материала.
Ограничение притока воды носит неселективный характер, если используется для этой цели материал, который, независимо от насыщенности среды нефтью или водой, образует экран, не разрушающийся в течение длительного времени в пластовых условиях. Отключение коллектора или части его разработки при неселективных методах осуществляется цементированием, закачиванием в пласт фильтрующихся в пористую среду химпродуктов, установлением пакеров и перекрывающихся устройств. Известные неселективные методы с применением фильтрующихся в пористую среду материалов по механизму образования водоизолирующей массы можно разделить на две большие группы — основанные на отверждении самого закачанного раствора в полном объеме и на образовании водоизолирующей массы в результате взаимодействия закачиваемых реагентов.
К методам, основанным на образовании водоизолирующей массы в результате взаимодействия закачиваемых реагентов, относится метод нагнетания в пласт готовой смеси жидкого стекла с соляной кислотой, которая со временем переходит в нерастворимый кремнезоль. Успешность применения метода оказалась невысокой, технологические операции после закачивания указанных компонентов завершаются последующим цементированием. Сюда же относятся методы, основанные на последовательном закачивании в пласт нескольких реагентов, образующих осадок в результате химического взаимодействия между собой. Для этих целей применяют SО2 и Н2SО4 методы ограничения притока вод МgС12 в сочетании с NaОН, NН4ОН, Са(ОН)2.
В отличие от цемента и смол, отверждающихся в полном объеме, осадкообразующие реагенты только частично закупоривают пористую среду. Эти методы, как и методы, основанные на механическом смешении в пластовых условиях, не нашли широкого применения из-за низкой эффективности воздействия на пласт. К тому же в нефтенасыщенной части коллектора не исключается снижение проницаемости.
Закачивание в обводненный продуктивный пласт фильтрующихся в пористую среду неселективных материалов также приводит к отключению его из разработки независимо от свойств насыщающих жидкостей. Согласно теоретическим исследованиям своевременное отключение обводненного интервала многопластовых залежей приводит к сокращению сроков разработки и увеличению конечной нефтеотдачи в результате повышения охвата пласта заводнением.
Для исключения негативных явлений, связанных с закачиванием неселективного материала в пласт, в нефтепромысловой практике разработан ряд технологий, исключающих попадание его в нефтенасыщенную часть коллектора: с применением пакеров, путем одновременно-раздельной закачки водоизолирующего состава и нефти и предварительное тампонирование нефтенасыщенной части коллектора высоковязкими углеводородными жидкостями. На преимущественной фильтрации водорастворимых смол типа ТСД-9 в обводненные зоны с низким фильтрационным сопротивлением основывается селективный метод изоляции. Однако из них широкое применение нашли только методы, в которых закачивание водоизолирующих материалов производится с использованием пакеров.
Страницы: 1 2