книги из ГПНТБ / Кравченко И.И. Изоляция вод в нефтяных скважинах

1 — контрольная кривая резистивиметра; 2 — кривая резистивиметра при уровне 50 л»; з — то же при уровне 115 м: 4 — то же при уровне 196 jh; 5 — то же при уровне 256 .м; в — интервал проникновения изотопов (1346—1348 .и); 7 — контрольная кривая ГК; 8 — кри­

вая ГК после закачки изотопов.

колонны в данной скважине установили достаточно четко при помощи закачки радиоактивных изотопов (рис. 7).

Другой пример. Приемистость нагнетательной скв. 1207 (Туймазпнская площадь) через год после вступления ее в эксплуата­ цию увеличилась с 1000 до 9500 м3/сутки, что свидетельствовало о повреждении колонны и уходе закачиваемой воды в вышележа-

лоины закачкой изотопов на скв. 1207.

1 — контрольная кривая ГК; 2 — кривая ГК после закачки изотопов; з — кривая электротермометра после залавки 10 .м3 цементного раствора в интер­ вале 781—784 м; 4—место повреждения колонны.

щие поглощающие горизонты. Исследуя колонну на герметич­ ность закачкой радиоактивных изотопов, установили поврежде­ ние колонны на глубине 781—784 м (рис. 8).

Методы исправления места нарушения колонны

Основным методом изоляции верхних вод является нагнета­ ние цементного раствора за колонну через место ее повреждения. Изоляция верхних вод при помощи пакера, применяемая в Туймазах, не дала должного эффекта (табл. 4). Если эксплуатацион­ ная колонна нарушена в нескольких местах, порывы цементируют поинтервалыю сверху вниз с установкой цементных мостов. В зависимости от степени нарушения и наличия напорных водо-

20

носных горизонтов обводнение скважины верхними водами может носить двоякий характер:

а) медленно прогрессирующий темп обводнения; б) быстрорастущий темп, когда поступление верхних вод

связано со значительным повреждением эксплуатационной ко­ лонны.

Для обводнения первого типа характерно поступление незна­ чительного количества воды в течение довольно продолжитель-

Рис. 9. Изменения дебита жидкости и обводнения на скв. 511.

I — изменение дебита жидкости; 2 — изменение обводненности.

ного времени, когда медленный рост процента обводнения обусло­ влен постепенным увеличением размеров нарушения (рис. 9). При этом изоляционные работы должны проводиться при обвод­ ненности скважины не более 3—5% (в зависимости от общего

дебита скважины).

Второй тип характерен тем, что процент обводненности сква­ жины сразу же достигает больших размеров, что приносит боль­ шой вред для ее эксплуатации (рис. 10). В данном Случае прорыв

21

верхней воды должен быть изолирован в самом начале ее появле­

ния.

В зависимости от степени нарушения колонны существуют различные способы цементирования. При обводнении первого типа достаточно бывает закачать за колонну 5—6 м3 цементного раствора, чтобы прекратить поступление верхней воды. Изоляция воды при обводнении второго типа требует задавку за колонну значительных объемов цементного раствора (вплоть до подъема его за колонной до устья скважины). В процессе цементирования мест нарушения встречаются горизонты, целиком поглощающие цементный раствор. В таких случаях даже многократные заливки не дают результата.

Чтобы ликвидировать уход цементного раствора, его закачи­ вали непосредственно в эксплуатационную колонну после выдерж­ ки на поверхности в течение 2—3 час. За это время выдержанный раствор превращается в густое тесто, которое пластом не погло­ щается, а заполняет лишь пространство между колонной и стен­ ками скважины. Так предотвратили уходы цементного раствора в нагнетательных скв. 4 п 1207 (Туймаза) п удачно изолировали

2.Отсутствие герметичности муфтовых соединений (некачест­ венное крепление труб при спуске).

3.Разрушение тела колонны под действием минерализован­ ных пластовых вод (скв. 445, табл. 4).

4.Нарушение колонны в процессе освоения компрессором —

создание высоких давлений (скв. 276, табл. 4).

5.Повреждение колонны при подземном ремонте (скв. 452, табл. 4).

6.Повреждение колонны при капитальном ремонте (скв. 668,

табл. 4).

7. Нарушение колонны вследствие электрического замыкания, происходящего в процессе эксплуатации скважин погружными электронасосами (скв. 962, 452, 638, Туймаза), и другие при­ чины.

Для предупреждения повреждения колонны и поступления верхних вод необходимо обратить внимание на качество труб, их запуск и правильную эксплуатацию (в особенности при работе погружными электронасосами).

Выводы

1. Обводнение скважин верхними водами можно обнаружить по химическому анализу воды, поступающей в скважину вместе с нефтью.

24

ГЛАВА III

МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ОБВОДНЕНИЕМ СКВАЖИН ПОДОШВЕННОЙ ВОДОЙ

Борьба с обводнением скважин подошвенной йодой сводится к созданию в пласте водонепроницаемого экрана или барьера, способного предотвратить поступление воды к стволу скважин. Такой экран или барьер должен быть создан или по всей мощности водонасыщенной части пласта или по крайней мере в зоне водо­ нефтяного контакта.

Борьба с подошвенной водой значительно облегчается при нали­ чии в пласте глинистых или алевролитовых разделов, которые могут быть использованы при изоляционных работах как водо­ непроницаемые естественные экраны. При этом цементная забой­ ная заливка под давлением с последующей перфорацией нефтена- -сыщенной части пласта, расположенной над естественным раз­ делом, дает неплохие результаты.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАГЕНТОВ, [ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПОДОШВЕННЫХ ВОД В МОНОЛИТНЫХ ПЛАСТАХ

Анализ различных методов изоляции подошвенных вод, опи­ санных в отечественной и иностранной литературе, показывает, что для создания в пласте водонепроницаемых экранов делались попытки применения самых различных веществ. Эти вещества в состоянии образовывать не проницаемые для воды экраны, взаимодействуя друг с другом, действуя на среду, в контакте с которой они находятся, будучи задавлены в пласт, или, наконец, за счет их физических, физико-химических или химических свойств.

К таким веществам относится огромное количество реагентов: суспензии твердых тел в различных жидкостях, аэрозоли в виде дымов различного происхождения, пары некоторых органических соединений, поверхностно-активные вещества, эмульсии, химиче­ ские вещества, вступающие в реакцию с пластовой водой и элек­ тролитами, растворенными в пей, и т. д.

26

дые частицы которых, осаждаясь при фильтрации через пори­ стую среду, закупоривают ее (суспензии парафина, естественных смол в масле, в воде и т. д.) [30, 32];

б) аэрозоли — твердые вещества из дымов, осаждающиеся при фильтрации через пористый песчаник (парафин, хлористый аммо­ ний и т. д.) [36, 37];

в) пары химических соединений, переходящие под действием температуры пласта из газового состояния в твердое в порах

(битумная или нефтяная эмульсия, стабилизированная ОП-10 или олеатом натрия);

б) коллоидные растворы — золи, с течением времени пре­ вращающиеся в гели (жидкое стекло + соляная кислота и т. д.)

асфальтосмолистых, т. е. поверхностно-активных веществ, адсор­ бируемых стенками поровых каналов, изменяющих фазовую проницаемость водонасыщенной части пласта и образующих в ней гидрофобные эмульсии (нефть, вязкая нефть, смеси нефти с мазу­ том, битумные растворы и т. д.) [4, 40];

г) цемент на водной или углеводородной основе, схватываю­ щийся и затвердевающий в результате гидратации [15, 27];

д) пластмассы, затвердевающие в порах песчаника вследствие полимеризации, вызванной добавками полимеризующих веществ

создания водонепроницаемого экрана, одновременно относящими­ ся к двум различным классам. В этом случае они могут быть клас­

27

сифицированы па основе своих наиоолее ярко выраженных

свойств.

Так, например, нефтяные эмульсин, стабилизированные олеа­ том натрия, могут быть отнесены к реагентам, действующим хими­ чески, а также и на основе физико-химических свойств.

Действительно, первоначально происходит обменная реакция между олеатом натрия и электролитами пластовой воды (СаС1г, MgGla), а затем выделенная в результате разложения эмульсии нефть образует водонепроницаемый экран за счет своих физико­ химических свойств. Такую эмульсию будет правильнее отнести ко второму классу реагентов.

УСЛОВИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПОДОШВЕННЫХ ВОД

При задавке реагентов в пласт фильтрация их происходит в пористой среде песчаника. Применение гидроразрыва пласта при проведении изоляционных работ значительно облегчает филь­ трацию реагентов, происходящую через трещины, образованные при гидроразрыве и имеющие ширину несколько миллиметров,

Изоляция подошвенных вод без применения гидроразрыва пласта

Для получения эффективных и продолжительных результатов при проведении работ по изоляции подошвенных вод необходимо, чтобы водонепроницаемый экран, созданный в пласте, имел как можно больший диаметр в горизонтальном разрезе скважины. Кроме того, он должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать напор подошвенных вод, сила которого равна перепаду давления на участке пласта от забоя скважины до самых отдаленных от нее точек на контуре экрана.

Этот перепад давления может быть легко вычислен по формуле

'g-R-

ДР = (Р0-Л) -----

ig 4°-

Наконец, одним из важнейших условий создания водонепро­ ницаемого экрана большого диаметра является его медленное образование в толще водонасыщенной части пласта. Действитель­ но, если закупорка пор водонасыщенной части пласта будет про­ исходить быстро, то периферийная часть водоносного пласта у забоя скважины очень скоро изолируется полностью или частич­

28

но и задавливаемый в пласт реагент устремится в сторону наи­ меньшего сопротивления, т. е. в нефтенасыщенную часть пласта. Следствием этого явится образование непрочного экрана по периферии водонасыщенной части пласта, который не выдержит напора подошвенных вод в начале эксплуатации скважины. Эффект от изоляции будет непродолжителен или его вообще не будет.

Таким образом, для получения эффективных и продолжитель­ ных результатов при проведении работ по изоляции подошвенных вод без применения гидроразрыва пласта необходимы следующие условия.

1. Свободное проникновение реагента в поры песчаника для создания водонепроницаемого экрана большого диаметра.

2. Медленная реакция реагентов между собой! или с окружаю­ щей цх средой для образования экрана в толще водоиасыщениой части пласта, а не только на ее периферии.

3. Создание прочного экрана, могущего выдержать длительное время напор подошвенных вод.

Аналитический обзор значительного количества реагентов с точки зрения их поведения в соответствии с перечисленными выше условиями пок<. зал, что при проведении изоляционных ра­ бот на девонских месторождениях Башкирии только очень малое количество их способно удовлетворить предъявленным требо­ ваниям.

Так, твердые частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в суспензиях и аэрозолях, быстро осаждаются при фильтрации их через сравнительно малопроницаемый девонский песчаник и тем самым преграждают дальнейшее проникновение этих частиц

в пласт.

Треххлористая сурьма, растворенная в малых количествах воды или нефти (реагент первой группы третьего класса), дает объемистый осадок хлорокиси сурьмы с избытком воды:

SbCl3+H2O=SbOGl+2HCl

(в зависимости от количества воды и температуры эта реакция может идти и дальше, давая SbCJ3, SbOGl и Sb4O5Cl2).

То же можно сказать и о четыреххлористом кремнии, дающем плотный, объемистый осадок кремниевой кислоты, являющийся также хорошо цементирующим материалом, уплотняющим и укрепляющим песчаник:

SiGl4+3H2O=H2SiO3+4HGl.

Такое сравнительно быстрое образование осадков в контакте с водой, мешающее дальнейшему проникновению реагентов в пласт,

29