Файл: Островский Я.М. Борьба с пробкообразованием в нефтяных скважинах на месторождениях Туркмении.pdf

В недалеком будущем, возможно, найдет применение принципиально новый метод крепления пород в приза­ бойной зоне. В настоящее время в лаборатории бурения нефтяных скважин Института геологии и разработки горючих ископаемых АН СССР разрабатывается метод повышения устойчивости стенок скважины, основанный на преобразовании природы горных пород путем обра­ ботки их электрическим током.

Применение электрического тока для улучшения свойств горных пород имеет большое народнохозяйствен­ ное значение.

Эта проблема в значительной степени проработана для улучшения свойств почво-грунтов.

Еще па 1-й Международной конференции по механи­ ке грунтов в 1936 году был представлен метод А. Казагранде, дающий возможность повышать несущую способность глинистых грунтов в 5 — 10 раз. По этому методу через грунт жидкой консистенции пропускают

ниевый и медный), причем, анодом всегда служит алю­ миний. Закрепленная этим методом глина показала, что железный стержень сечением 1 мм2 не мог быть вдав­ лен в нее под нагрузкой 10 кгісм2.

Основным фактором, определяющим эффект закреп­ ления глин при пропускании постоянного тока, являются обменные реакции между поглощенными катионами. Ка­ тион натрия заменяется на катионы водорода и алюми­ ния, причем, катион водорода образуется в результате

заряда частиц, сопровождающегося обменом катионов, в процессе прохождения тока в результате электролити-

28

веского растворения алюминиевого электрода (анода) возможно отложение соединений алюминия в глине и образование цементирующих грунт алюмогелей, спо­ собствующих возрастанию прочности.

Изменение физико-химических условий и химическо­ го состава грунтов при электрохимическом закреплении приводит к изменению их минералогического состава, формированию новых минералов.

Действие постоянного тока на изменение свойств грунта весьма значительно, но по характеристике оно резко различается в отдельных зонах.

Основой закрепления грунта у анода является уплот­ нение, а также превращение грунтовой массы в среду с кислой реакцией и цементация частиц тонкими прос­ лойками гелей алюминия и железа, образующимися в результате коррозии электродов, и включение их в сфе­ ру действия электролитических процессов.

Основными факторами структурообразования и зак­ репления грунтов в катодной зоне является щелочная среда, превращение соединений кальция и магния с образованием цементирующих веществ.

Сильнее закрепляется катодная зона, слабее анод­ ная.

Этим объясняется то обстоятельство, что постоянный ток нашел сравнительно ограниченное применение для закрепления грунтов. Его можно применять там, где зональность допустима и где можно применить катодный или анодный принцип закрепления (например, для по­

ности пород, слагающих стенки скважины, предложена система электрообработки постоянным током со знако­ переменными импульсами. При этой системе сохраняет­

2д

ся направленность процессов и реакций при воздействии постоянного тока, но эта направленность периодически изменяется в связи со сменой полярности, благодаря чему достигается и более равномерное закрепление грун­ та между электродами, а по абсолютной величине оно более близко к катодной зоне. Этот метод называется «электрохимическим закреплением знакопеременными импульсами».

Наиболее оптимальным режимом при электрохими­ ческом закреплении знакопеременными импульсами является: перемена полярности через 1 час, расстояние между электродами 50—60 мм, напряжение 25—30 в в начале, с последующим поднятием до 100 в, сила тока

можности включиться в решительную борьбу с пробкообразовашісм. Решение этих задач даст стране сотни тонн дополнительной нефти, значительно снизит произ­ водственные расходы на добычу «черного золота», по­ высит культуру производства.

БОРЬБА С ПРОБКООБРАЗОВАНИЕМ

ВНЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ

Внастоящее время на месторождении Кум-Даг око­ ло 12% приходится на ремонты, проводимые с целью закрепления песков в призабойной зоне пластов. На месторождении Небит-Даг таких ремонтов значительно больше, и все же мероприятия по закреплению песков проводятся далеко не в достаточном количестве, несмот­ ря на то, что количество пробкообразующнх скважин

30 .

на этих месторождениях, частота нробкообразования по ним, размеры песчаных пробок и количество песка, выносимое из призабойной зоны, постоянно возрастают.

Основной причиной создания такого положения явля­ ется то обстоятельство, что применяемые в настоящее время на нефтяных промыслах методы по закреплению пластовых песков являются малоэффективными в силу органических недостатков, присущих этим методам. Проведение широких промышленных испытаний нового метода — закрепления призабойных зон синтетическими смолами— продолжительное время задерживается из-за отсутствия необходимых материалов.

Наибольшее распространение на месторождениях Туркмении получили следующие методы борьбы с пробкообразованием:

а) закрепление песков в призабойной зоне цементом; б) укрепление н стабилизация призабойной зоны за­

качкой цементно-песчаной смеси; в) укрепление и стабилизация призабойной зоны

путем создания гравийного фильтра за колонной. Анализ ремонтов по закреплению пластовых песков

цементом в Кум-Даге показал, что эффективность этих работ составляет 40%. Закрепление песков и прекраще­ ние на некоторый период пробкообразования достига­ ется обычно в тех скважинах, где закачано наибольшее количество цемента, т. е. наиболее полно заполнена при­ забойная зона и равномерно скреплен песок. Там, где закачивается незначительное количество цемента, поло­ жительные результаты, как правило, не достигаются.

В настоящее время для скважин туркменских нефтя­ ных месторождений можно с большой точностью опре­ делить объем разрушения призабойной зоны, а следо­ вательно, и необходимое количество цемента или песка для заполнения всего выработанного пространства, в

31

зависимости ст времени работы скважин, количества до­ бытой жидкости, интервала фильтра и глубины скважин. Все эти данные получены на основе анализа большого количества ремонтов скважин Кум-Дага, проведенных как для закрепления песков, так и для изоляции пла­ стовых вод.

Анализ неудовлетворительных ремонтов но закреп­ лению пластовых песков цементом показал, что положи­ тельных результатов нельзя получить в тех скважинах, где закачивается незначительное количество цемента, которое заполняет лишь часть выработанного объема породы. Так, например, в скважины №№ 182, 380, 389 Кумдагского месторождения во время ремонтных работ было закачало соответственно 3, 2,5 и 4 т цемента, в то время как в эти скважины следовало зажачать 7,6 и 8 г цемента, т. е. в 2—2,3 раза больше.

Имеются также скважины, в которые во время ре­ монтных работ по закреплению пластовых песков было закачано большое количество цемента, однако удовлет­ ворительных результатов и здесь не было получено. Это, в основном, те скважины, в которых ремонты проводи­ лись при высоких давлениях, когда возможно расслое­ ние пород. В этих скважинах, по-видимому, не произошло равномерного скрепления породы по всему интервалу фильтра, а весь цемент или большая его часть пошла в образовавшиеся или существовавшие трещины, в ре­ зультате чего пробкообразование после таких ремонтов продолжалось.

Эффективность работ по укреплению и стабилизации призабойной зоны закачкой цементно-песчаной смеси составляет всего 33%. Причем, неудачными оказались ремонты, проведенные при высоких давлениях (так же. как и при закачке цемента), а удачные в тех скважинах, в которых аналогичные ремонты проводились ранее, как

32

с закачкой цемента, так и с закачкой цементно-песчаной смеси, т. е. удовлетворительные результаты в этих сква­ жинах могли явиться следствием не последних ремонтов, а результатом всех имевших место ремонтов (вместе со всеми предыдущими), поскольку в этом случае в приза­ бойной зоне накапливается значительное количество материала (цемента и песка), восполняющего до неко­ торой степени объем вынесенной породы.

Как в Кум-Дате, так и в Небит-Даге проводятся ра­ боты по созданию гравийного фильтра в призабойной зоне путем закачки крупнозернистого песка. Результаты, как правило, всегда получаются удовлетворительными при полном насыщении призабойной зоны песком. При этом резко сокращаются количество и размеры песчаных пробок, а, следовательно, и ремонтов, и увеличиваются межремонтный период и коэффициент эксплуатации. Однако продолжительность эффекта обычно бывает не­ значительной.

В Кум-Даге было проведено несколько опытов но применению гидравлического разрыва пласта для борь­ бы с пробкообразованием. Уменьшение пробкообразования в скважинах за счет гидравлического разрыва пласта может быть следствием:

а) создания за колонной фильтра из крупнозерни­ стого песка, который предотвращает поступление мел­ кого пластового песка в скважину, и

б) повышения дебита скважины, при котором обеспе­ чивается вынос поступающего в скважину пластового песка.

По некоторым скважинам был получен положитель­ ный эффект, но непродолжительный. Это, в основном, те скважины, в которые во время гидравлического раз­ рыва пласта было закачано большое количество песка. По ряду скважин, где гидравлический разрыв пласта

проводился с закачкой незначительного количества пес­ ка (от 800 до 2000 кг) , пробкообразование не только не уменьшилось, но даже увеличилось. В этих скважинах количество вводимого песка было недостаточно для заполнения выработанного объема призабойной зоны н создания фильтра из крупнозернистого песка на весь интервал вскрытой части пласта.

В некоторых скважинах Кум-Дага было достигнуто уменьшение пробкообразовання проведением гидравли­ ческого разрыва пласта без закачки песка, что явилось следствием выноса песка на поверхность за счет увели­ чения скорости восходящего потока жидкости.

Анализ работ по созданию гравийных фильтров в призабойной зоне и проведению гидравлического разры­ ва пласта показывает, что при введении в призабойную зону пласта достаточного количества песка для запол­ нения всего выработанного объема и создания фильтра из крупнозернистого песка на весь интервал вскрытой части пласта на некоторый промежуток времени можно снизить пробкообразование. что приводит к увеличению межремонтного периода и коэффициента эксплуатации. Однако полного прекращения пробкообразовання этими методами получить не удается. Причем, в тех скважи­ нах. где в начальный период после ремонта достигнуто снижение пробкообразовання, в последующем пробко­ образование продолжается с той же, а в некоторых случаях с большей, интенсивностью.

Кроме того, создавая в призабойной зоне гравийный фильтр, необходимо снижать скорости движения жид­ кости, т. е. дебиты скважин, чтобы закачанный песок не выносился из призабойной зоны в скважину. Увеличение скорости движения жидкости, особенно после гидравличе­ ского разрыва пласта, может привести (и в целом ряде случаев приводит) к увеличению выноса песка из при-

3 4