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

понажные смеси на их основе могут быть использо­ ваны при проведении практически всех видов изоля­ ционных и тампонажных работ. Необходимость и це­ лесообразность применения указанных смол, выбор рецептуры тампонажных смесей на основе смол дол­ жны быть обоснованы в каждом случае отдельно.

При этом следует иметь в виду, что используемые в качестве исходного сырья для. приготовления смол суммарные фенолы обусловливают возможность не­ которого колебания абсолютных значений всех пока­ зателей смол (растворимость, вязкость, время от­ верждения, прочность, изменение объема и т. д.) от партии к партии. Исходя из этого, при использова­ нии смол во всех случаях рецептура применяемых тампонажных смесей на их основе должна уточнять­ ся для конкретных партий смолы, отвердителя, на­ полнителя и т. д.

Г л а в а III

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ изоляции ПРИТОКА

ВОДЫ В НЕФТЯНЫЕ СКВАЖИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИНТЕТИЧЕСКИХ СМОЛ

§ 1. Технологические схемы приготовления тампонажных смесей на основе синтетических смол

Основными преимуществами синтетических смол, определившими их применение при изоляционных ра­ ботах, являются отсутствие в них твердых частиц и малая вязкость, которые обеспечивают смолам хоро­ шее проникновение в мелкие трещины цементного кольца и при необходимости в поры породы. На ос­ нове смол могут быть получены тампонажные смеси, обладающие ограниченной фильтруемостью и от­ верждающимся фильтратом. Существенным преиму­ ществом синтетических смол и тампонажных смесей на их.основе является возможность регулирования времени начала их отверждения путем изменения степени разбавления смолы водой и концентрации

50

отвердителя в смеси. Перечисленные преимущества смол позволяют повысить эффективность проводимых изоляционных и тампонажных работ.

Скорость отверждения синтетических смол, в том числе и смол на основе суммарных сланцевых фено­ лов, в значительной степени зависит от температуры. Это является одним из недостатков указанных смол, определяющим возможность использования их в уз­ ком интервале температур. Именно это и определило синтез нескольких марок смол, каждая из которых предназначена для использования в условиях опреде­ ленного узкого интервала температур: ТСД-9 для ин­ тервала температур 20—40°С, ТС-10 — 50—70°С. Указанные пределы использования, смол могут быть значительно расширены в сторону низких темпера­ тур, например вследствие применения катализаторов процесса конденсации смол. Однако при этом возрас­ тают трудности практического использования смол, обусловливаемые различием температуры в условиях приготовления рабочих смесей смол на 'поверхности и температуры их отверждения в скважине. Перепад температур достигает особенно больших значений в условиях проведения изоляционных и тампонажных работ на небольших глубинах в летнее время, а так­ же при проведении изоляционных работ в нагнета­ тельных скважинах. В условиях же использования смол и тампонажных .смесей на их основе с примене­ нием катализатора указанный перепад температур увеличивается за счет дополнительного разогревания смесей при растворении в них катализатора • (чаще всего NaOH).

Область применения смол может быть значитель­ но расширена путем использования различных техно­ логических схем приготовления тампонажных смесей на их основе (водные растворы суспензии). Ниже приведено описание трех из них.

I.Приготовление всего объема тампоназісной

смеси на поверхности перед закачкой ее в скваоюину

. Приготовление тампонажной смеси по этой схеме производится в емкостях цементировочных агрегатов или в любых других емкостях путем тщательного пе­

ремешивания исходных продуктов (смола, вода, от­ вердитель, наполнитель) с помощью любого насоса. Смеси готовят непосредственно перед их закачкой в скважину (рис. 17, а). Исходя из этого, при выборе

Рис. 17. Технологические схемы приго­ товления тампонажных смесей на основе синтетических смол

Приготовление: а всего объема тампонажной

рецептуры смесей время начала их отверждения должны устанавливать с учетом времени, необходимого для приготовления смесей и закачки их в скважину.

Схема может быть рекомендована для приготов­ ления тампонажных смесей, не содержащих катали­ затора, в небольших объемах и с большей величиной времени начала отверждения. Приготовление боль­ ших объемов тампонажных смесей по данной схеме затруднено практически: для получения однородного раствора во всем объеме необходимо длительное пе­ ремешивание смесей.

52

II. Приготовление тампонажной смеси на поверхности в процессе закачки ее в скважину

Приготовление тампонажной смеси по этой схеме производится путем смешения смолы и отвердителя с помощью тройника непосредственно в процессе раз­

смолы водой или применения наполнителя и катали­ затора последние предварительно смешиваются со смолой или отвердителем. При этом катализатор NaOH рекомендуется применять в виде концентриро­ ванных водных растворов, которые предварительно должны смешиваться со смолой. Введение NaOH в отвердитель (формалин) не рекомендуется.

Смола и отвердители или их смеси с другими ком­ понентами закачиваются двумя агрегатами, скорость закачки каждого из них устанавливается в соответ­ ствии с выбранной рецептурой. Для получения там­ понажной смеси выбранного состава компоненты за­ качиваются при следующем соотношении скоростей:

^отв ~ ^СМ^1

где объемная скорость закачки: о0тв — отвердителя, Уем — смолы, С — соотношение отвердителя и смолы в тампонажной смеси.

Необходимое соотношение скорости закачки смо­ лы и отвердителя в получаемой смеси достигается ре­ гулированием числа оборотов двигателей агрегатов.

Для удобства приготовления смеси целесообраз­ нее подбирать ее рецептуру таким образом, чтобы соотношение смолы и отвердителя с водой в смеси было равным 1:1, при котором объемные скорости за­ качки смолы и отвердителя должны быть одинаковы­ ми. Применительно к этой технологии разрабатыва­ лась рецептура растворов, в которых соотношение ис­ ходных компонентов (смола ТСД-9, формалин и раст­ вор NaOH) равно 1:1. Также может быть подобрана рецептура растворов без катализатора.

Приготовление тампонажных смесей на основе смолы ТСД-9 путем смешения смолы и отвердителя с помощью тройника определяется, с одной стороны, возможностью регулирования объемной скорости за­

53

качки каждого из агрегатов, с другой стороны, не­ значительными колебаниями'времени начала отверж­ дения растворов при незначительном изменении в них соотношения компонентов.

Режим работы двигателей каждого ігз агрегатов обязательно уточняется перед началом приготовле­ ния тампонажной смеси, например в процессе про­ мывки скважины. Установление и уточнение режима работы агрегатов проводится по замерной рейке их емкостей. Таким же образом контролируется соблю­ дение этого режима в процессе приготовления и за­ качки смеси в скважину.

Применение тройника обеспечивает равномерное смешение входящих в состав смеси компонентов. Схе­ ма приготовления позволяет использовать тампонаж­ ные смеси на основе смол с величиной времени на­ чала отверждения, в пределе близкой к величине вре­ мени, необходимого лишь для закачки смесей в сква­ жину и задавки их за эксплуатационную колонну (или в пласт). Последнее особенно важно при при­ менении тампонажных смесей, требующих использо­ вания катализатора.

Отрезок времени, за которое тампонажная смесь принимает расчетную (пластовую) температуру, при приготовлении смеси по данной схеме значительно сокращается, что позволяет более строго планировать тампонажные и изоляционные работы с использова­ нием смол.

III. Приготовление тампонаоісной смеси на забое скваоюины в процессе продавки ее в пласт

Тампонажная смесь по этой схеме готовится пу-

.тем раздельной подачи на забой скважины смолы и отвердителя и смешения их в процессе продавки сме­ си за эксплуатационную колонну (или в пласт).

Подача одного из компонентов (смола или отвер­ дитель) к забою скважины производится по кольце­ вому пространству между колоннами обсадных и на­ сосно-компрессорных труб, а другого — по колонне насосно-компрессорных труб, установленных на 15— 20 м выше верхних отверстий перфорации • (см.

54

рис. 17, в) ‘. В условиях проведения изоляционных работ как в кольцевом пространстве, так и в стволе скважины движение тампонажной смеси происходит при турбулентном режиме, обеспечивающем равно­ мерное перемешивание ее компонентов. Для более интенсивного перемешивания последних низ колонны насосно-компрессорных труб оборудуется смесителем

— сетка из насосно-компрессорных труб длиной 1,0—1,5 м с заглушенным концом.

Как и в предыдущей схеме, объемные скорости закачки смолы и отвердителя устанавливаются в со­ ответствии с выбранной рецептурой смеси. При пода­

закачка компонентов (или продавочной жидкости) в скважину после доведения их до уровня смесителя должна проводиться в соответствии с приведенным выше соотношением. При этом количество отвердите­ ля должно быть взято несколько больше расчетного для получения отверждающейся смеси в заданном объеме в случае ошибки определения объема затрубного пространства. Указанный избыток отвердителя закачивается из расчета создания буфера из него пе­ ред получаемой смесью и после нее, например, в объ­ еме 0,3—0,5 м3.

Схема позволяет использовать тампонажные сме­ си на основе смол с минимальными сроками начала отверждения, что особенно важно при проведении изоляционных и тампонажных работ в скважинах с высокой приемистостью и низким пластовым дав­ лением. Кроме того, применение этой схемы позволя­ ет расширить температурные пределы использования смол в сторону высоких температур, поскольку она дает возможность до минимума сократить отрезок времени между началом конденсации тампонажных смесей на основе смол и задавкой их за эксплуата­ ционную колонну (или в пласт).1

1 Данная схема приготовления тампонажных смесей ис­ пользовалась при креплении призабойной зоны пласта с по­ мощью карбамидных смол (крепитель М) в скважинах место­ рождений Краснодарского края [80].

55

Все три описанные схемы испытаны при примене­ нии смол ТСД-9 и ТС-10. На основе смол готовились водные растворы и суспензии глины со временем на­ чала отверждения от 3 ч до 10—12 мин. С их приме­ нением проводился большой перечень изоляционных и тампонажных работ: исправление некачественного цементного кольца; отключение выработанных плас­ тов и пропластков; ликвидация нарушений эксплуа­ тационных колонн; ликвидация водопрнтоков при бу­ рении скважин и т. д. Для приготовления тампонаж­ ных смесей использовались агрегаты ЦА-320М и

2АН-500.

§ 2. Основные положения использования синтетических смол при изоляционных работах в скважинах

Технологические схемы проведения изоляционных работ в нефтяных скважинах с использованием син­ тетических смол построены на аналогии со схемами изоляционных работ с применением тампонажного цемента с учетом особенностей свойств выбранных синтетических смол [74].

Основные положения технологических схем следу­ ющие.

1. Смолы являются иеселективным материалом. Их отверждение происходит как в водонасыщенных, так и в нефтенасыщенных частях пласта. Отвержден­ ные смолы нерастворимы ни в воде, ии в нефти.

2.Водные растворы смол прежде всего проникают

вводонасыщенные и наиболее проницаемые участ­ ки пласта, чаще всего являющиеся путями поступле­ ния воды в скважину.

3.Исправление нарушенного цементного кольца осуществляется в результате закачки раствора смо­ лы за обсадную колонну в места нарушения в це­ ментном кольце.

4.Исключение отдельных пропластков и целых пластов осуществляется за счет закачки раствора смолы в призабойную зону скважины.

Объем рабочего раствора смолы, необходимого для исправления дефектного цементного кольца или

56

исключения отдельных пропластков и целых пластов, устанавливается опытным путем, исходя из особен­ ностей строения конкретных продуктивных пластов и условий их разработки (проницаемость продуктив­ ных пластов и пластов-обводнителей; пластовое дав­ ление в них; конструкция скважин; условия и каче­ ство цементирования эксплуатационных колонн

ит.д.).

5. Для предупреждения попадания смолы в ин­ тервалы пласта, расположенные ниже обрабатывае­ мого интервала, их изолируют с помощью цементных мостов или перекрывают песчаной пробкой. Для пре­ дупреждения попадания смолы в интервалы пласта, расположенные выше обрабатываемого интервала, могут быть использованы пакеры или же цемент­ ная заливка' существующих перфорационных отвер­ стий.

6.Независимо от назначения проводимых работ ствол скважины и прежде всего интервалы, предназ­ наченные для обработки смолой, а также места нару­ шений в цементном кольце должны быть тщательно отмыты от отложений смолы, парафина, асфальте­ нов, продуктов коррозии и т. д.

7.Скважина должна быть заполнена пресной или пластовой водой. При этом особое внимание должно быть обращено на плотность воды в насосно-ком­ прессорных трубах и затрубной пространстве. Разни­

и подъеме пакера и труб, к смешению смолы с за­ полняющей скважину жидкостью и к необходимости повторной обработки.

При обработке пластов с высоким давлением для «глушения» скважины перед обработкой использует­ ся глинистый раствор.

При этом перед закачкой смолы обрабатываемый интервал пласта необходимо промыть пресной водой

(хотя бы 2—3 м3) .

8. При установлении времени отверждения смолы надо учитывать не только пластовую температуру, но и температуру жидкости, заполняющей скважину, а также температуру смолы и воды, используемой для разбавления смолы.

67

9. Рецептура тампонажных смесей для данног конкретного пласта и принятой технологии уточняет­ ся для каждой новой партии смолы.

Приготовление рабочих растворов синтетических смол проводится лишь после осуществления всех под­ готовительных работ: спуска труб и пакера, посадки его, вызова циркуляции, тщательной промывки ка­ налов в цементном кольце и забоя скважины и т. д.

По окончании приготовления тампонажных сме­ сей для определения сроков их отверждения и каче­ ства отвержденной смолы отбирается проба, которая хранится при температуре, близкой к температуре обрабатываемого интервала пласта.

К настоящему времени синтетическая смола ТСД-9 широко внедряется на месторождениях Баш­ кирии, а также испытывается на месторождениях Та­ тарии, Краснодарского края и ряда других нефте- и газодобывающих районах СССР.

Синтетические смолы ТСД-9 и ТС-10 находят все более широкое применение при проведении различ­ ных видов изоляционных и тампонажных работ в нефтяных, нагнетательных и газовых скважинах с ' пластами, представленными терригенными и карбо­ натными породами. С использованием смол проводят­ ся следующие виды изоляционных работ: исправле­ ние некачественного цементного кольца; отключение обводнившихся пластов и их интервалов по схеме селективной изоляции; исключение верхних пластов; оценка нефтенасыщенности пластов (опробование); изоляция подошвенной воды; изоляция прорыва га­ за; исправление нарушений эксплуатационных колонн в нефтяных и нагнетательных скважинах; первичный тампонаж эксплуатационных колонн в зоне продук­ тивных пластов и т. д.

Изоляционные работы с использованием синтети­ ческих смол ТСД-9 и ТС-10 проводятся по различным технологическим схемам приготовления тампонаж­ ных смесей и их закачки. Опыт и результаты этих работ достаточно полно освещены в работах [28, 74]. Ниже приводится описание предложенного метода отключения обводнившихся интервалов пласта с при­ менением синтетических смол по схеме селективной изоляции и примеры практического его применения.

58

§ 3. Отключение обводнившихся интервалов пласта с применением синтетических смол по схеме селективной изоляции

Преимущества способов селективной изоляции об­ воднившихся пластов и их интервалов очевидны. Как уже отмечалось, все известные к настоящему време­ ни способы селективной изоляции, основанные на применении селективных реагентов, закупориваю­ щих лишь водонасыщенную часть пласта, являются неэффективными. Более того, принципиальная ' воз­ можность использования самого механизма, положен­ ного в основу этих методов, является сомнительной и требует своего уточнения [23, 26].

Установлено, что большинство продуктивных плас­ тов неоднородно и имеет слоистое строение. Инстру­ ментально подтвержден и факт первоочередной вы­

ее через каждый интервал пласта будет пропорцио­ нальна его проницаемости.

Такому распределению закачиваемой жидкости будет способствовать и различие в пороговом значе­ нии градиента давления, при котором порода начина­ ет пропускать жидкость. Породы с высокой проница­ емостью начинают пропускать через себя жидкость при меньшем перепаде давления, а с низкой прони-. цаемостью — при большем.

Таким образом, закачивая по всему интервалу перфорации жидкий изоляционный реагент, легко проникающий в поры породы и в последующем спо­ собный их закупорить, в пласте создают непроница­ емые оторочки различной протяженности по его мощ­ ности. Против обводнившихся интервалов пласта бу­ дет получена оторочка максимальной протяженности, против нефтенасыщенных — минимальной.

При соответствующем подборе объема изоляцион­ ного реагента по мощности пласта могут быть полу­ чены непроницаемые оторочки, имеющие следующее

69