Бойко B.C. Розробка та експлуатація нафтових родовищ

Подождите немного. Документ загружается.

За механізмом закупорювання пористого середовища усі водо-

ізоляційні методи поділяють на селективні та

неселективні.

Методи

селективної ізоляції, у свою чергу, поділяють на дві підгрупи

методів, які грунтуються на використанні: а) селективних ізолю-

вальних реагентів, які утворюють закупорювальний щодо порового

простору матеріал (осад), розчинний у нафті та нерозчинний у воді;

б) ізолювальних реагентів селективної Дії, які утворюють закупо-

рювальний щодо порового простору матеріал тільки в разі

змішування з пластовою водою і не утворюють - у разі змішування

з пластовою нафтою.

Кожний метод ізоляції має свої області ефективного застосування

для виконання одного або кількох видів PIP. Його вибирають залежно

від геолого-фізичних особливостей продуктивного пласта-

обводнювача, конструкції свердловини, баротермічних умов, існую-

чого досвіду виконання PIP на даному родовищі, оснащеності

матеріалами, технікою тощо. Найширше використовують цементні

суспензії, розчини полімерів та суміші смоли ТСД-9. Перші не

фільтруються в пористе середовище і можуть заповнювати канали

розміром понад 0,15 мм, а решта фільтруються в пористе середовище і

твердіють

усьому об'ємі.

Ліквідація негерметичноспй обсадних колон

цементного

кільця

Основна причина порушення герметичності обсадних колон -

корозія зовнішньої та внутрішньої поверхонь труб в агресивному

середовищі пластових і стічних вод. У більшості випадків порушення

мають вигляд щілин, розміщених уздовж твірної

труби.

Ширина щілин

сягає

см, довжина -

м. Іноді негерметичними є різьові з'єднини, що

пов'язано з недозгвинчуванням труб.

581

Основною причиною негерметичності цементного кільця є низька

якість цементування обсадних колон у свердловинах, що зумовлено

застосуванням нестандартного цементу або приготуванням цементних

розчинів із завищеними водоцементними відношеннями.

Ліквідують негерметичність запомповуванням розчинів ізоляційних

матеріалів безпосередньо в порушення, а також через існуючий

інтервал перфорації продуктивного пласта або через інтервал

спеціально створених отворів. Для цього у свердловину опускають

НКТ до рівня верхньої межі попередньо створеного цементного

(смоляного) стакана (моста), розміщеного дещо нижче існуючих чи

створених каналів перетікання. Потім запомповують розрахунковий

об'єм ізоляційного розчину, протискують і витісняють його в

кільцевий простір до вирівнювання рівнів розчину в трубах і в

кільцевому просторі. Далі труби піднімають на певну висоту,

вимивають надлишок розчину (проводять контрольне зрізування) і

протискують ізоляційний матеріал за обсадну колону. Після цього

герметизують свердловину на період, який необхідний для затвердіння

ізоляційного матеріалу, розбурюють міст (пробку) із затверділого

ізоляційного матеріалу, перфорують пласт і освоюють свердловину.

При цьому можна використовувати вилучуваний або невилучувании

пакер, під яким створюють цементну пробку. Останнім часом для

виконання РГР труби встановлюють на 20...40 м вище покрівлі

перфорованого пласта, а ізоляційний матеріал протискують у пласт і

порушення за закритого затрубного простору.

Аналогічно ізолюють верхні або нижні води, створюють цементний

стакан на вибої або цементний міст, ізолюють фільтр з метою повер-

нення свердловини на пласт, що лежить вище або нижче (поворотні

роботи), цементують додаткову колону або хвостовик у свердловині,

582

ліквідують перетікання запомповуваної води в непродуктивні пласти в

нагнітальних свердловинах, а також здійснюють кріплення нестійких

(сипких) порід у привибійній зоні продуктивного пласта.

Для підвищення проникної здатності цементних суспензій їх

замішують на нафті (нафтоцементні суспензії) або покращують

введенням спеціальних компонентів (діетиленглікольаеросил, мето-

ксиаеросил та ін.).

Відключення окремих пластів

Відмінність геолого-фізичних характеристик пластів (колекторські

властивості, товщина) зумовлює різночасовість їх вироблення

(обводнення) і, отже, необхідність окремого відключення кожного

виробленого (обводненого) пласта з метою забезпечення нормальних

умов вироблення решти пластів.

Відключення окремих пластів можна досягти створенням у

відключуваному пласті непроникної облямівки навколо стовбура

свердловини, встановленням "летючок" - перекриттям інтервалу від-

ключуваного пласта трубою меншого діаметра з наступним

цементуванням або поздовжньо-гофрованим патрубком, опусканням

пакера, а нижніх пластів - ще й створенням вибійної пробки

(непроникного моста).

Для відключення середніх або верхніх пластів в інтервалі нижче

підошви відключуваного пласта створюють у колоні тимчасові штучні

пробки: піщані, глиняні, глинопіщані, цементні, гумові, гумометалеві,

дерев'яні. Найширше використовують піщані пробки, які створюються

засипанням вручну або намиванням насосним агрегатом за швидкості

висхідного потоку не більш як

м/с.

Для створення непроникних облямівок доцільніше застосовувати

смолу

ТСД-9,

яка фільтрується в пори.

583

У разі шаруватої будови пластів обводнення підошовною водою

можна розглядати як обводнення "нижньою" водою і застосовувати

відповідну технологію відключення нижнього пласта або ліквідації

негерметичності цементного кільця (заколонного простору).

У монолітних пластах необхідно або створювати штучні екрани-бло-

кади, або через спеціально створені в межах ВНК отвори запомпо-

вувати реагенти (гіпан, нафтосірчанокислотна суміш та ін.), які легко

фільтруються в пласт, на глибину до

5...

10 м

із наступним перекриттям

цементним стаканом, або запомповувати тампонувальні матеріали в

попередньо створену горизонтальну тріщину гідророзриву пласта.

Відключення окремих обводнених

інтервалів

пористого пласта

Цей вид PIP є поки недостатньо вивченим і найскладнішим в

аспекті обгрунтування доцільності здійснення в конкретній

свердловині, вибору тампонувальних матеріалів і потрібних об'ємів

нагнітання.

Такі роботи ефективні у випадку чіткого поділу продуктивного

розрізу на пропластки, що відокремлені один від одного на ділянці

дренування свердловини. Відокремлені обводнені пропластки можна

відключати як обводнені пласти.

У пластах, які характеризуються за геофізичними даними як

монолітні, принципова можливість обмеження припливу води в разі

відключення обводнених інтервалів зумовлюється можливою

наявністю в розрізі непроникних прошарків. Ці прошарки не

розрізняються геофізичними методами дослідження, хоча, все-таки, в

окремих випадках можуть створювати умови для надійної ізоляції

обводнених пропластків.

584

Звичайно, за умов такої невизначеності потрібно використо-

вувати методи селективної ізоляції. На практиці набули застосу-

вання селективні та неселективні методи. Причому останні нерідко

виконують за схемою селективної ізоляції, яка передбачає запом-

повування ізоляційного реагенту по всій товщині продуктивного

пласта і за потреби (наприклад, для утворення стакана зі смоли

ТСД-9) наступне розкриття його в тих самих інтервалах

(розбурювання стакана і перфорація).

За повного закупорювання каналів нафторозчинним селективним

матеріалом проникність не відновиться. Методи селективної ізоляції,

які грунтуються на змішуванні двох чи кількох реагентів, або реагенту

з пластовою водою, тільки частково обмежують приплив води, оскіль-

ки одержуваний об'єм закупорювального осаду недостатній або мит-

тєве утворення осаду на контакті розчинів утруднює їх перемішування.

У разі неоднорідної, шаруватої будови пластів у першу чергу

виробляються, а отже, і обводнюються найбільш проникні пропластки.

Вони ж насамперед мають поглинати запомповувану рідину, у тому

числі й ізоляційний розчин. Розподіл потоків у нафто- та водонасичені

інтервали визначається співвідношеннями коефіцієнтів проникностей

пропластків і коефіцієнтів в'язкостей нафти і води, а також в'язкістю

ізоляційного реагенту. Тому

різні

реагенти з урахуванням цих та інших

умов виявили себе по різному на конкретних родовищах. Найкращими

гідрогелі

(типу ВПС на основі ПАА і гіпану, силікату натрію), суміші

типу ГТМ-3 або АКОР (смолка-етилсилікат), які тверднуть в усьому

об'ємі, нафтосірчанокислотна

суміш,

кислий гудрон та ін.

Для підвищення вибірковості проникнення водоізолювальної

суміші у водонасичені інтервали розроблено метод попереднього

охолодження привибійної зони, який, як наслідок, призводить до

585

збільшення в'язкоструктурних властивостей пластової нафти. Охолод-

ження здійснюється проведенням у стовбурі свердловини ендо-

термічної реакції розчинення аміачної селітри або її суміші з

карбамідом у воді.

Обмеження припливу

води в

тріщинних

тріщинувато-пористих

пластах

Передчасне обводнення свердловин, які експлуатують такі пласти,

пов'язано з проривами води по високопроникних тріщинах.

Малоефективними виявились роботи з використанням матеріалів, які

не утворюють об'ємно-зв'язаного тампону і мають низькі градієнти

зсуву, що супроводжується їх винесенням із тріщин під час

експлуатації свердловин. Більш ефективним є використання

цементних та піноцементних суспензій, в'язкопружних сумішей на

основі ПАА.

Найефективнішим є використання суспензії гранульованих

тампонувальних матеріалів. Технологія обмеження припливу води з

використанням гранульованого магнію (розміром

0,5...

1,6 мм),

грунтується на взаємодії магнію та його оксиду з пластовою водою і

хлористим магнієм, що супроводжується утворенням осаду гідроксиду

магнію та магнезіального цементу (див. § 5.4). Доцільно, щоб масовий

вміст магнію в суміші його з піском становив 20%. За схемою ГРП

розширюють наявні в пласті тріщини, заповнюють 'їх магній-піщаною

сумішшю, закривають свердловину на 48...60год для утворення

ізоляційної структури. Для інтенсифікації припливу і розчинення

гранул, які потрапили в нафтонасичені інтервали, виконують

оброблення соляною кислотою (див. § 5.4). З використання

гранульованого магнію створюють також вибійні пробки (мости).

586

Високою ефективністю характеризується також використання

суспензій поліолефінів (поліетилену промрозчинного потоку -

111111

поліетилену бензинового потоку - ПБП), рубраксу і високоокислених

бітумів (ВОБ) у вигляді частинок широкої фракції 0,5...20 мм. У

суспензію доцільно додатково вводити частинки напівводного гіпсу,

які реагують із пластовою водою і підвищують міцність

водоізолюючого бар'єру.

Для кожного пласта, який характеризується певним розкриттям

тріщин і поперечними розмірами nop матриць, потрібно підбирати

дисперсні системи з відповідною гранулометричною характеритикою.

Для системного створення водоізоляційних і потокоскеровувальних

бар'єрів у привибійних і міжсвердловинних зонах пласта за

технологіями, розробленими нами в Івано-Франківському національ-

ному технічному університеті нафти і газу, добре виявили себе

гранульований асфальтено-смолистий пом'якшувач, полістирол,

полівініловий спирт, структуротворювач

і т.

ін.

Регулювання профілю приймальності води в нагнітальних

свердловинах

У привибійній зоні нагнітальних свердловин завжди існує система

тріщин, розкритість і протяжність яких визначаються репресією тиску

та міцнішими характеристиками породи. Причому проникності

тріщин значно різняться між собою. Тампонування високопроникних

тріщин зумовлює рух води в обхід по менш проникних і нових

тріщинах. Аналогічне відбувається і в привибійній зоні видобувних

свердловин. Роботи вважаються ефективними, якщо вдалося

зменшити надходження води в один вузький інтервал пласта і

забезпечити її надходження в інші інтервали. Цього можна досягти

587

запомповуванням суспензії водонерозчинних гранульованих

матеріалів, наприклад, полістиролу, полівінілового спирту, структу-

роутворювача, рубраксу, асфальтено-смолистого пом'якшувача, висо-

коокисленого бітуму, частково гранульованого магнію, гра-

нулометричний склад яких відповідає розкриттю тріщин.

Менш ефективними є суспензії тонкодисперсних матеріалів,

гелеутворювальні, колоїдні та інші рідинні суміші, оскільки вони

надходять в усі тріщини відповідно до їх проникностей і утворюють

там тампон малої механічної стійкості, який може руйнуватися і

виноситися,

також ще й замулюють пори пористих блоків.

Якщо високопроникна тріщина зв'язує нагнітальну та видобувну

свердловини, то вода швидко проривається по ній. Звичайно, за

наявності такої одної протяжної тріщини або системи

високопроникних тріщин між зонами нагнітання і відбирання

передчасний прорив можна попередити або ліквідувати тільки там-

понуванням тріщин у глибині пласта між даними зонами. Локальне

тампонування у привибійній зоні як нагнітальної, так і видобувної

свердловин може забезпечити лише короткочасний ефект. Такі

тріщини виявлено запомповуванням у нагнітальні свердловини

індикаторів (водних розчинів барвників) на Тишківському та інших

нафтових родовищах. Для таких умов нами розроблено способи

системного створення водоізляційних потоковідхилювальних і

потокоскеровувальних бар'єрів у глибині пласта запомповуванням

тампонажних суспензій з відповідною гранулометричною

характеристикою

в нагнітальні смердловини,

у видобувні.

588

10.3

Боротьба

утворенням піщаних пробок

свердловинах

Боротьба з утворенням піщаних пробок - одна з найдавніших

проблем нафтової промисловості. Пробкоутворення відбувається під

час експлуатації нафтових і водозабірних свердловин, а також у

випадку теплового діяння на поклад.

Пісок (частинки породи) виносяться з пласта

стовбур свердловини

в результаті руйнування порід, звичайно розсипчастих, слабко-

зцементованих, під дією фільтраційного напору за певної швидкості

фільтрації або градієнта тиску. Винесення піску з пласта призводить до

порушення стійкості порід у привибійній зоні, обвалу порід і, як

наслідок, до деформацій (зім'яття) експлуатаційних колон і нерідко -

до виходу з ладу свердловин. Пісок, що надходить у свердловину,

осаджуючись на вибої, утворює пробку, яка істотно знижує поточний

дебіт свердловини. Видалення пробки з вибою потребує трудомістких

ремонтних робіт і пов'язане з неминучими втратами у видобутку

нафти. Пісок, який виноситься з пласта, призводить також до

посиленого зношування експлуатаційного обладнання.

Існуючі методи боротьби з пробкоутворенням можна поділити на

три групи: 1) попередження надходження піску у свердловину; 2)

винесення піску з вибою на поверхню і пристосування обладнання до

роботи в піскопроявних свердловинах; 3) ліквідація піщаних пробок.

Методи

попередження надходження

піску у

свердловину

Руйнування порід можна уникнути, зменшивши дебіт до певного

допустимого рівня. При цьому зменшуються швидкість фільтрації,

депресія тиску і, як правило, напруження в породі. Проте в умовах

слабкозцементованих порід експлуатація свердловин на таких

режимах нерідко виявляється економічно нерентабельною. Тому, в

основному, використовують різні вибійні фільтри або здійснюють

кріплення порід у привибійній зоні.

589

За конструкцією та технологією виготовлення розрізняють

трубні

гравійні фільтри. Трубні фільтри опускають у свердловину на

обсадних трубах або за допомогою НКТ усередину обсадної колони

труб. їх поділяють на прості (розміри отворів -

1,5...20

мм або щілин -

0,4...0,5

мм у трубі), складні, утворені з простих намотуванням дроту

(дротяні), встановленням кнопок (кнопкові) і кілець (кільцеві),

металокерамічні, створені з пресованого порошку спіканням у

середовищі водню за температури 1200

С,

та ін.

Гравійні фільтри можна створювати на поверхні (шар гравію

фракцій 4...6 мм у зазорі 20...25 мм між двома концентричними

перфорованими трубами) і у свердловині (намивання шару частинок за

стінкою перфорованої труби). Щоб частинки, які складають скелет

породи, добре затримувались, мають виконуватися умови

D$o I

d$o =

5 <

D\oo-

Тут

£>5о,

Оюо - діаметри зерен гравію, які відповідають 50% і

100%

точкам гранулометричної кривої розподілу діаметрів;

й?50

- діаметр зерен піску;

- розкриття щілин у трубі.

Кріплення порід

привибійної зони означає зв'язування частинок між

собою різними речовинами - цементним розчином, розчином

цементно-піщаної суміші, фенолформальдегідною смолою та ін. Суть

методу кріплення полягає в запомповуванні закріплювальних речовин

через НКТ у привибійну зону. Залежно від поглинальної здатності

свердловини і товщини пласта виконують одне або кілька підряд

запомповувань. Розчин частково заповнює пустоти в породі і, тверд-

нучи, зв'язує частинки піску в міцну, проникну, стійку до вимивання

масу під час фільтрації як нафти, так і води. Проте проникність при

цьому неминуче знижується. Як затверджувач смоли використовують

15-20%

розчин соляної кислоти. Спочатку для видалення карбонатних

590