Технология изоляции водо-и газопритоков в скважинах

Для ограничения притоков воды в добывающие скважины в настоящее время используют разнообраз­ные химические реагенты и их композиции, в том чис­ле осадко- и гелеобразующие, обратные водонефтя-ные эмульсии, двух- и трехфазные пены [147]. Наи­большее распространение получили обработки сква­жин растворами химреагентов на основе жидкого стекла и хлористого кальция (или соляной кислоты), которые закачивают в ПЗП в виде чередующихся ото­рочек, разделенных буферной оторочкой пресной во­ды. Вследствие химической реакции указанных реаген­тов выделяется студнеобразный осадок, способный снижать проницаемость пористой среды в 4-10 раз и более. Однако в традиционной технологии при после­довательном проникновении оторочек реагентов и во­ды в пористую среду ПЗП химическая реакция идет большей частью лишь в областях фильтрационного рассеивания фронтов взаимного вытеснения - там, где происходит их смешение в приемлемых концентраци­онных соотношениях [151]. Поэтому осадок образуется недостаточно эффективно: не достигается планируе­мый охват ПЗП осадкообразованием по глубине, а об­разующиеся в пористой среде водоизоляционные "экраны" недостаточно прочны и долговечны. Предва­рительное смешение реагентов до закачки в пористую среду ПЗП в традиционной технологии неприменимо из-за резкого увеличения вязкости раствора, вплоть до полной потери его фильтрационной способности.

К настоящему времени известны способы проведе­ния изоляционных работ в скважинах с использовани­ем воздействия упругими колебаниями [126]. В то же время проводимыми различными авторами лаборатор­ными исследованиями не установлены степень влия­ния упругих колебаний на интенсивность протекания различных видов физико-химических процессов и хи-

мических реакции при взаимодействии водоизоли-рующих материалов с пластовой системой; равномер­ность охвата водоизолирующим воздействием резко неоднородного по коллекторским свойствам обвод-нившегося пропластка; время выдержки после закачки в ПЗП водоизолирующего материала. Причина отсут­ствия такой информации - серьезные методические и экспериментальные трудности при изучении этих яв­лений в пластовых условиях.

Тем не менее доказано, что воздействие упругими колебаниями на пульпы, эмульсии, пены приводит к их более тонкому диспергированию. При этом также сни­жается эффективная вязкость неньютоновских жидко­стей, происходит интенсивное, в особенности на резо­нансных частотах, разрушение структурированных об­разований в жидкостях, интенсифицируется протека­ние химических реакций и ряда физико-химических процессов (растворения, диспергирования, перемеши­вания и др.).

С технологической точки зрения эти явления позво­ляют проводить в поле упругих колебаний химические реакции между осадкообразующими реагентами, приго­товление эмульсий, пен непосредственно в скважинах в процессе изоляции водо- и газопритоков. При этом получают твердоподобные частицы, глобулы воды, пу­зырьки газа с размерами, меньшими поперечного размера пор. Это делает осуществимым и надежным в техническом плане ограничение притока воды пенами, эмульсиями и осадкообразующими реагентами в сква­жинах с низкой удельной приемистостью по воде, меньшей 25 м³/(сут-МПа). Подача в ПЗП водоизоли-рующих реагентов в виде аэрированных растворов по­зволяет существенно расширить зону их воздействия по наступлении эффекта водоизоляции.

Помимо вышерассмотренных явлений существует еще один аспект водо- и газоизоляции при использо­вании колебательного воздействия, который связан с существованием в порах коллектора ПЗП больших объемов связанной воды. Различные виды связанной воды влияют на физико-химические процессы, проис­ходящие в ПЗП при закачке в нее водоизолирующих реагентов [151, 80]. К таким процессам, которые в

значительной степени определяют эффективность ог­раничения притока воды, относятся: химические реак­ции между осадкообразующими реагентами; адгезия в порах породы гелей, осадков и др.; при закачке пены -разрушение гидратных слоев на поверхности минера­лов и их частичная гидрофобизация в результате ад­сорбции ПАВ, прилипание пузырьков воздуха к гидро-фобизированной поверхности и их защемление [147]. Известно, что массовое удаление полимолекулярных слоев физически связанной воды происходит при тем­пературе 55-70 °С. Эта вода замедляет течение хими­ческих реакций. Адсорбированная на породе связанная вода, а также вода, граничащая с поверхностью оста­точной нефти, являются неподвижными [151, 80]. Кри­тическая температура массового удаления адсорбиро­ванной воды равняется 80-90 °С [80]. Указанные тем­пературы превышают в большинстве случаев пласто­вые температуры.

В движущихся по порам пласта растворах изоли­рующих реагентов независимо от их природы с тече­нием времени происходит фазовый переход "состояние свободной жидкости - состояние, характе­ризующееся увеличением степени ее структурирова­ния" (раствор сближается по структурно-механическим свойствам со связанной водой) [151]. Очевидно, что данный переход совершается в пределах ПЗП, так как ее обработки известными реагентами дают положи­тельный эффект [147], а раствор ведет себя еще как свободная жидкость. Подобный переход приводит к изменению физико-механических свойств связанной воды [151], но не к радикальному разрушению ее струк­туры и массовому удалению этой воды.

Известные опытные предпосылки свидетельствуют, что воздействие упругими колебаниями на насыщен­ную пористую среду способно оказывать заметное влияние на процессы структурообразования флюидов во взаимодействии их с поверхностью твердой фазы и изменять соотношения состояний "свободная вода -вода с увеличением степени структурированности". Эти изменения обусловливают более интенсивное раз­витие химических реакций в пористой среде и более

прочное сцепление образующихся осадков с твердой фазой коллектора.

Выявленные закономерности, их механизмы и при­веденные выше предпосылки стали основой для раз­работки технологии изоляции водо- и газопритоков с применением виброволнового воздействия.

Область применения - слоисто-неоднородные неф­тяные залежи (терригенные или карбонатные коллек­торы), на которых наблюдается быстрый прорыв воды при заводнении или прорыв газа из газовой шапки по пропласткам с повышенной проницаемостью.

Объектами для применения технологии являются вертикальные или наклонно направленные преждевре­менно обводнившиеся добывающие скважины с обвод­ненностью продукции не менее 70 %, а также добы­вающие скважины с прорывами газа. Технология также может быть использована при проведении работ по выравниванию профиля приемистости нагнетательных скважин.

Сущность технологии состоит в предварительном смешении компонентов и закачке в скважину, а также продавке их в пласт через гидродинамический генера­тор колебаний, установленный в скважине напротив изолируемого интервала. При этом создание изоли­рующего экрана может выполняться также и в виде не­скольких оторочек. В технологии могут использоваться различные жидкие, твердые и газообразные агенты: эмульсия, пена, золь, гель, полимеризующийся или твердеющий продукт в виде композиции, образующей изолирующий материал в коллекторе.

При воздействии упругими колебаниями с парамет­рами выше порогового уровня в пласте проявляются фильтрационные эффекты, выражающиеся в снижении капиллярного давления, увеличении фазовых прони-цаемостей жидкостей и доотмыве вытесняемого флюида. Кроме того, виброволновое воздействие спо­собствует дезинтеграции агрегатов частиц в поровых каналах и инициирует фильтрацию взвесей этих час­тиц. Поэтому интенсифицируется проникновение в по-ровые каналы осадкообразующих смесей и составов, содержащих диспергированные частицы, замедляются

процессы интеграции частиц, образования непрони­цаемых "корок" на поверхности перфорационных кана­лов и "закупорки" пористой среды в приствольной зоне. Наряду с этим упругие колебания положительно влия­ют на гелеобразование, уменьшают проявления вязко-упругости, адгезию изолирующего материала к по­верхности породы. Кроме того, происходящее при ко­лебательном воздействии уменьшение объема связан­ной воды в порах ПЗП интенсифицирует протекание химических реакций и существенно упрочняет обра­зующиеся в ходе обработок "экраны".

Сочетание смешения агентов и виброволнового воздействия при проведении закачки изолирующих смесей позволяет облегчить их внедрение в пласт при более равномерном и глубоком заполнении порового пространства и пластовой структуры, кроме того, сни­жается давление нагнетания агентов насосными агре­гатами и повышается темп закачки. Благодаря прояв­лению при таком сочетании совокупности эффектов появляется возможность комбинирования составов и экономии основных изолирующих материалов. Так, при проведении закачек в виде ряда оторочек первые из них могут быть приготовлены из дешевых или малоде­фицитных материалов. Экономия достигается за счет использования минимально необходимых объемов агентов при создании изолирующих экранов требуе­мой прочности. Оптимальный объем закачиваемых в пласт по настоящей технологии жидкостей определя­ется исходя из известной прочности изолирующей смеси, глубины эффективного воздействия упругих ко­лебаний на ПЗП.

Повышенная гибкость технологии обеспечивается:

принятой схемой размещения оборудования в сква­жине и обвязкой наземного оборудования и устья скважины, возможностью производить на забое сква­жины с помощью генератора колебаний типа ГД2В изолирующие материалы типа водонефтяных эмульсий и многофазных пен, более устойчивые и высокодис­персные, чем на поверхности;

более тонким диспергированием изолирующих агентов;

повышением селективности закачки агентов в пласт;

проведением при необходимости перед началом изоляции глубокой очистки ПЗП от кольматирующих веществ и отложений органического происхождения с целью повышения приемистости скважины и подготов­ки поверхности пор и трещин для сцепления с изоли­рующим материалом;

возможностью перехода в процессе изоляции с ма­териала одного вида на другой без изменения схем размещения и обвязки оборудования.

Технологией предусмотрено применение скважин-
ного генератора колебаний типа ГД2В, устанавливае­
мого в изолируемом интервале, устьевого аэратора-
смесителя, а также штатного нефтепромыслового обо­
рудования: подземного - механического пакера и
вставного фильтра, наземного

18 5 20 12 14 21

15

10 8 9 11

Рис. 9.2.1. Схема установки скважинного виброволнового оборудо­вания, а также обвязки наземного оборудования и технических средств для реализа­ции технологий водо- и газопритоков:

/ - генератор ГЖ; 2 - резонатор; 3 - фильтр вставной; 4 - пакер с якорем; 5 - аэратор; 6 - желобная емкость; 7 - компрессор; 8, 9 - насосные агре­гаты; 10, 11- автоцистерны; 12, 13 - манометры; 14-19 - вентили; 20 - трой­ник; 21 - сепаратор пены

агрегата для проведения спускоподъемных операций типа А-50 или ПТМТ, желобной емкости, насосных аг­регатов типа ЦА-320 и автоцистерн.

Схема установки скважинного виброволнового обо­рудования, а также обвязки наземного оборудования и технических средств представлена на рис. 9.2.1. Дан­ная компоновка оборудования позволяет одновремен­но двумя насосными агрегатами раздельно закачивать в скважину через аэратор компоненты осадкообра-зующих растворов и водонефтяных эмульсий, а также контролировать по изменению давления закачки ход процесса изоляции и при необходимости вносить в не­го корректировки.

9.3. ТЕХНОЛОГИЯ КАВЕРНОНАКОПЛЕНИЯ В КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ¹

Общепринятые технологические решения, исполь­зуемые при проведении солянокислотных обработок призабойных зон карбонатных коллекторов, ориенти­рованы в двух основных направлениях: вовлечение в эксплуатацию всей толщины пласта и увеличение глу­бины обработки ПЗП. Если в зарубежной практике предпочтение отдается методам, способствующим увеличению глубины обработки пласта, использующим эффект замедления и регулирования скорости реакции кислот с породой пласта, то в отечественной практике большее внимание уделяется вопросам увеличения ох­вата пласта кислотным воздействием по толщине.

Как справедливо отмечается в [115], оптимальная стратегия воздействия на ПЗП карбонатных коллекто­ров должна заключаться в проведении мероприятий, способствующих одновременно и увеличению глубины обработки пласта, и увеличению охвата кислотным воздействием по его толщине.

Традиционные методы увеличения охвата, связан­ные с кавернонакоплением, путем многократных ки­слотных ванн или циркуляции кислотного состава за

Вадааё nlnoaaeai nlaianoil n I.A. Eaioaeelelui. 274

обсадной колонной, не вполне рациональны, не спо­собствуют реализации стратегии повышения коэффи­циента нефтеизвлечения и могут переводить скважину в категорию сложных объектов.

Комплексная технология повышения продуктивности скважин с применением виброволнового воздействия органично включает в себя наиболее оптимальные на­правления воздействия на карбонатные пласты и не содержит отрицательных моментов традиционных ме­тодов кавернообразования.

Экспериментальной основой использования вибро­волнового воздействия на трещиноватые коллекторы послужили наблюдения в опытах по фильтрации на мо­дели пласта с плотным заглинизированным низкопро­ницаемым (10"⁴мкм) образцом пористой среды, в ко­тором образовалась одна продольная трещина. Воз­действие упругим полем привело к резкому увеличе­нию расхода в 5-10 раз и постепенному снижению его после выключения излучателя. В последующем подоб­ные эффекты наблюдались при виброволновом воз­действии в процессе обработки скважин на карбонат­ных пластах, на которых после сочетания с однократ­ной закачкой соляной кислоты уже были получены су­щественные дополнительные дебиты нефти. Положи­тельные результаты таких обработок стали практиче­ской основой для разработки технологии кавернонако-пления с использованием виброволнового воздействия в скважинах, вскрывающих карбонатные пласты.

Область применения - слоисто-неоднородные кар­бонатные залежи нефти с пониженными коллекторски-ми свойствами.

Объектами для применения технологии являются вертикальные или наклонно направленные добываю­щие скважины с низкой продуктивностью.

Сущность технологии состоит в последовательной трехкратной закачке в пласт порций соляной кислоты, перед каждой из которых производится обработка ПЗП с использованием технологии ВДХВ, при этом одну или две порции кислоты закачивают в виде нефтекис-лотной эмульсии, а в завершение работ закачивают растворитель.

Наряду с инициированием извлечения из продук­тивного пласта кольматирующих материалов и продук­тов реакции, виброволновое воздействие здесь носит регулятивную функцию: благодаря интенсификации фильтрационных процессов увеличивается одновре­менно и глубина зоны реагирования, и охват пласта воздействием по толщине. Во время циклических опе­раций ВДХВ процесс кавернообразования происходит равномерно во всем объеме ПЗП, в том числе и в ее удаленных от скважины областях.

Технологией предусматривается применение специ­ального скважинного оборудования: генератора коле­баний типа ГД2В, установленного в интервале перфо­рации, адаптированного к нему струйного насоса, предназначенного для создания депрессий на пласт, спецфильтра, а также штатного нефтепромыслового оборудования: подземного - механического пакера и вставного фильтра (в НКТ); наземного - агрегата для проведения спускоподъемных операций типа А-50 или ПТМТ, желобной емкости, насосных агрегатов типа СИН-31, АН-700 или АЧФ, кислотных агрегатов и авто­цистерн.

Обвязка оборудования и осуществление технологи­ческих операций производятся аналогично описанной выше схеме для технологии ВДХВ.