Файл: Блажевич, В. А. Новые методы ограничения притока воды в нефтяные скважины.pdf

В. А. БЛА Ж ЕВИ Ч , Е. Н. УМ РИХИНА

НОВЫЕ МЕТОДЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ПРИТОКА ВОДЫ В НЕФТЯНЫЕ СКВАЖИНЫ

ИЗДАТЕЛЬСТВО « Н Е Д Р А»

М о с к в а 1 9 7 4

ПРЕДИСЛОВИЕ

Одним из выдающихся достижений в нефтедобы­ вающей промышленности нескольких последних деся­ тилетий является широкое использование научных ос­ нов разработки нефтяных месторождений. Эти основы обусловили коренные изменения в технологии добычи нефти: месторождения разрабатываются по проектам или технологическим схемам, предусматривающим максимальную выработку запасов за счет рациональ­ ного использования и поддержания пластовой энер­ гии, управления процессом движения жидкости и газа в пласте.

Для поддержания пластового давления широко применяются методы заводнения продуктивных плас­ тов, обеспечивающие исключительно высокие темпы их разработки при достижении наиболее высоких ко­ эффициентов нефтеотдачи. Вместе с тем разработка месторождений с вытеснением нефти водой обусловли­ вает неизбежность обводнения нефтяных пластов и скважин. В условиях неоднородного строения обвод­ нению подвергаются прежде всего наиболее проница­ емые интервалы пластов, и дальнейшая их разработка сопровождается добычей больших количеств воды. Нередко нефтяные скважины обводняются полностью, -в то время как большая часть продуктивного пласта по мощности остается еще нефтенасыщенной.

В указанных условиях эффективное осуществление проектов разработки месторождений в значительной степени определяется уровнем проводимых мероприя­

нефтяные скважины (изоляция обводненных интерва­ лов пласта в нефтяных скважинах и регулирование

3

Закачки воды по мощности заводняемых пластов в нагнетательных скважинах).

Проблема ограничения притока воды в нефтяные скважины имеет первостепенное значение, поскольку разработка многих крупнейших месторождений всту­ пила или вступает в стадию, характеризующуюся мас­ совым обводнением нефтяных скважин.

Решение проблемы на каждом этапе определяется существующими представлениями о геологическом строении продуктивных пластов, механизме их выра­ ботки и путях обводнения. В последние годы аналити­ чески и экспериментально решены многие задачи как по изучению механизма обводнения пластов и сква­ жин, так и по ограничению притока воды в нефтяные скважины. Однако почти все они решены для условий, максимально идеализирующих геологическое строение пластов и указанные процессы. Отсутствие же четких представлений о реальном строении пластов и меха­ низме их выработки затрудняет практическоеисполь­ зование полученных решений. Результаты проводимых работ по ограничению притока воды в нефтяные сква­ жины используются для изучения и уточнения геоло­ гического строения продуктивных пластов, механизма их выработки и обводнения.

В указанных условиях значительно усложняются задачи, связанные с разработкой практических меро­ приятий по ограничению притока воды в нефтяные скважины и с их внедрением.

Данная работа посвящена изложению результатов лабораторных и промысловых исследований по разра­ ботке методов изоляции притока воды в нефтяных скважинах и регулированию закачки воды по мощно­ сти заводняемых пластов в нагнетательных скважи­ нах. Выполненные исследования могут быть использо­ ваны и используются в разных нефтяных районах как при постановке и проведении научно-исследователь­ ских работ, так и при практическом осуществлении работ непосредственно в скважинах. Последнее обус­ ловило целесообразность более подробного изложе­ ния выполненных исследований с сохранением после­ довательности их проведения.

Изложенные в предлагаемой книге исследования выполнены в БашНИПИиефть под руководством и

4

Раздел первый

МЕТОДЫ ИЗОЛЯЦИИ ПРИТОКА ВОДЫ В НЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ

ВВЕДЕНИЕ

Обводнение нефтяных пластов и скважин место­ рождений, разрабатывающихся в условиях вытесне­ ния нефти водой, — процесс закономерный и неиз­ бежный. При разработке водоплавающих частей за­ лежей обводнение нефтяных скважин может происхо­ дить вследствие образования так называемых конусов подошвенной воды. В условиях слоистого строения продуктивных пластов первоочередной выработке под­ вергаются отдельные узкие наиболее проницаемые их интервалы, они же, естественно, являются источника­ ми обводнения нефтяных скважин. Кроме того, появ­ ление воды в нефтяных скважинах обусловливается изъянами в конструкции последних — некачественным цементным кольцом.

Независимо от причин появление воды в продук­ ции нефтяных скважин приводит к снижению дебита нефти. Часто же скважины обводняются полностью, в то время как большая часть продуктивного пласта, по мощности остается еще нефтенасыщеиной. В этих условиях для обеспечения наиболее полной выработ­ ки пластов и уменьшения объема добываемой воды необходимы изоляция уже выработанных и обводнен­ ных интервалов пласта или исправление некачествен­ ного цементного кольца.

Эффективность изоляционных работ в скважинах в значительной степени зависит от свойств используе-, мого изоляционного материала, его способности пере­ крывать пути поступления воды в скважину. Выбор материала в свою очередь обусловливается характе­ ром обводнения пласта и скважины, особенностями эксплуатации последней.

Несмотря на многообразие условий обводнения скважин, различие в геологическом строении пластов,

6

разнообразие условий эксплуатации, в настоящее вре­ мя практически единственным материалом, применя­ емым при проведении изоляционных работ, остается тампонажный цемент. Как изоляционный материал последний обладает рядом недостатков: цементные суспензии не проникают в поры породы, каналы и трещины ограниченных размеров цементного кольца; у получаемого при проведении изоляционных работ цементного камня отсутствует необходимая адгезия с поверхностями стенок скважины и цементного камня и т. д. Низкая эффективность изоляционных работ с применением тампонажного цемента обусловливает поиски более эффективных изоляционных материалов. По результатам проведенных исследований с исполь­ зованием различных изоляционных материалов уста­ новлено, что наиболее перспективным направлением этих поисков является применение для указанных целей синтетических смол, которые наиболее полно удовлетворяют требованиям изоляционного матери­ ала. Рабочие растворы на основе синтетических смол не содержат взвешенных частиц, могут быть приготов­ лены различной вязкости; после отверждения облада­ ют достаточной прочностью и т. д. По совокупности свойств синтетические смолы являются универсаль­ ным изоляционным материалом и могут быть исполь­ зованы при изоляционных работах всех видов.

В результате проведенных исследований было ус­ тановлено, что из большого перечня выпускаемых промышленностью синтетических смол наиболее полно удовлетворяет требованиям изоляционного материала резорцино-формальдегидная смола ФР-12. Результаты широких промышленных испытаний подтвердили по­ следнее. Однако из-за дефицитности и высокой стои­ мости смола ФР-12 не нашла широкого применения.

По результатам лабораторных исследований было установлено, что по своим физико-химическим свой­ ствам к смоле ФР-12 близка .смола ДМ-12 *, получае­ мая на основе диметилрезорцина, извлеченного из подсмольных сланцевых вод. Но попытки производст­ ва ее оказались бесперспективными по причине чрез­ мерно высокой стоимости.

1 Смола ДМ-12 синтезирована НИИПМ.

7

Дальнейшие исследования БашНИПИнефть по изысканию синтетических смол для изоляционных ра­ бот проводились в направлении синтеза смол специ­ ально для указанных целей. Смолы синтезировались

внаучно-исследовательском институте сланцев на ос­ нове недефицитного и сравнительно дешевого продук­ та — суммарных водорастворимых фенолов, выделяе­ мых из подсмольных сланцевых вод.

Врезультате проведенных исследований были син­ тезированы тампонажные смолы ТСД-9 (или ТС-9) для пластовых температур 20—40° С и ТСД-10 (или ТС-10) для пластовых температур 50—80° С. По своим свойствам смолы с индексом ТС и ТСД идентичны. Различие заключается в используемом для их приго­ товления пластификаторе: в смолах с индексом ТС — этиленгликоль, в смолах с индексом ТСД — диэтилеигликоль. Обе марки смол находят все большее приме­ нение при проведении различных изоляционных работ

вскважинах многих месторождений Советского Сою­ за.

Гл а в а I

МЕТОДЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ПРИТОКА ВОДЫ В НЕФТЯНЫЕ СКВАЖИНЫ

По проблеме ограничения притока воды в нефтя­ ные скважины выполнен большой объем исследова­ ний, в результате которых предложено большое число методов изоляции обводненных (проницаемых) плас­ тов, их интервалов, исправления некачественного це­ ментного кольца, а также материалов для их осуще­ ствления. Для оценки выполненных исследований [23] и выбора наиболее перспективных направлений при дальнейших исследованиях было проанализировано более 250 патентов и изобретений, идеи которых в той или иной степени могут быть использованы при реше­ нии проблемы ограничения притока воды в нефтяные скважины. При этом главное внимание акцентирова­ лось на принципе изоляции и изоляционном материа­ ле, составляющих основу методов изоляции. Послед­

8

нее обусловливается и тем обстоятельством, что в подавляющем большинстве патентов предлагаемые методы изоляции, в своей основе сводящиеся к заку­ пориванию проницаемых пластов или ' нарушений в цементном кольце, отличаются лишь используемым изоляциоиIIым материалом.

В зависимости от механизма изоляции и приняемого изоляционного материала все методы, предлагае­ мые в рассмотренных патентах, можно разделить на следующие три группы.

]. Селективные методы изоляции контурных и по­ дошвенных вод.

2.Неселективиые методы изоляции контурных и подошвенных вод.

3.Методы исправления некачественного цементно­ го кольца и закупоривания трещин.

Возможность практического использования многих методов была изучена в лабораторных условиях, неко­ торые же из них были в различной степени испытаны

ивнедрены в промышленности. При постановке и про­ ведении указанных исследований большое внимание уделялось доступности изоляционных реагентов и воз­ можности практического осуществления методов в конкретных промысловых условиях.

§1. Селективные методы изоляции

Кселективным относятся методы, обеспечивающие избирательное снижение проницаемости лишь водона­

сыщенной части пласта при закачке изолирующих реагентов по всей его мощности. Как правило, после ■^изоляционных работ с применением селективных мето­ дов освоение скважин проводится без дополнительно­ го вскрытия пласта перфорацией.

Методы данной группы основаны на использовании селективных свойств самих изоляционных реагентов и характера насыщенности породы (табл. 1). Часть из них предусматривает использование изоляционных реагентов, образующих закупоривающие породу осад­ ки, независимо от характера ее насыщенности, раство­ римые в нефти и нерастворимые в воде (селективные материалы). Другая часть методов этой группы осно-

?