Способ временной изоляции высокопроницаемых зон в скважине

Способ временной изоляции высокопроницаемых зон в скважине

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Е. М. Духненко, О, A. Бабак, В. S. Александров, Н. О. Стукова, Ю. Д. Жетлухин и Р. Н. Тевзадзе

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявнтель

Кубанский государственный университет (54) СПОСОБ ВРЕМЕННОЙ ИЗОЛЯЦИИ ВЫСОКОПРОНИЦАЕМЫХ

ЗОН В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к глубокому бурению и может быть использова, но для временного тампонирования высокопроницаемых зон пласта при проведении различных технологических операций при бурении нефтяных скважин и их эксплуатации.

Известен способ изоляции продуктивных пластов в скважине путем закачки в пласт под давлением тампонажного раствора, содержащего соли поливалентных металлов и водный раствор полиэлектролита, и его отверждения (1).

Недостаток известного тампонажного раствора и способа - необратимая изоляция высокопроницаемых зон продуктивного пласта, поэтому применение этих растворов при бурении скважин и ремонтных работах в процессе их эксплуатации приводят . к постоянной потере проницаемости призабойной эсны пласта и, в связи с этим к снижению продуктивности скважин.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ временной изоляции высокопроницаемнх эон в скважине путем введения состава с последующим отверждением(2 1.

Недостатком данного способа является сложность его проведения.

Цель изобретения — упрощение спо" соба.

Поставленная цель достигается тем

15 что перед введением состава высокопроницаемую зону обрабатывают щелочью, а в качестве состава вводят поливиниловый спирт, соли металлов переменной валентности, например, смесь сульфата меди и железа с соотношением 1 : 0,5-0,2, вискозное волокно и воду, причем количественное соотношение компонентов в составе следующее, мас.Ф:

8812

30

Способность фазового состояния этого раствора подчиняться управлению 45 расширяет технологические возможности изоляции высокопроницаемых зон

:пласта с сохранением их естест,венной продуктивности, что, в слуluae нефтегазонасыщенности этих зон, сохраняет высокие дебиты нефти и газа.

В основе обратимого перехода там.понаиного раствора иэ одного фазового состояния в другое лежит процесс комплексообраэования гидроокисей металлов перемещенной валентности с

Поливиниловый спирт 9-13

Сали металлов переменной валентности 4-14

Вискозное волокно 0,4-0,8

Вода Остальное причем отверждение осуществляют ще- лочью.

При этом щелочь используют в виде 6-73-ного водного раствора, Рецептура и свойства тампонажного раствора представлены в таблице

Условную вязкость определяют с помощью полевого вискозиметра СПВ-5 по стандартной методике.

Пластическая прочность отверж- 15 денного тампонажного материала, оп ределенная методом конического пластометра, составляет 10-20 г/см, а динамическое напряжение сдвига 2010 дн/см . Образующийся тампонажный, р0 материал, "закупоривающий каналы nor" лощения, представляет собой плотный . реэиноподобный гель, обладающий адгезией к породе. Он не теряет свои ,свойства в широком диапазоне темпе" 25 ратур О-1506С. .Так например, тампонажный раствор, обработанный 103-ным раствором ОН, при О С переходит в жидкое фазовое состояние при обработке 5-203-ным раствором HCl npu

О С через l0-5 мин соответственно;

0 при 20 Г переходит в жидкое фазовое состояние при обработке 5"203-ным раствором .НС1 при 29 С через 10-5 мин. о

i при 95 С в течение 6 ч переходит в жидкое фазовое состояние.при абра" ботке 10-263-мыи НС1 при $0-95 С через 60-30 мин, соответственно; при

150 .С s течение 6 ч переходит в жидкое фаэовое состояние при обработке 40

1Î"203-ным раствором НСl при 150 через 60-30 мин соответственно.

96. гидроксильными группами макромолекул поливинилового спирта по схеме 1

СН, Н Н СН а 1 /

СН-О 1 O- СК

СН, ;со, Сн, I.

У сН-0-- О-сН

I OH Н Н Н СН R е

СН— — CH

Причем, соединения металлов переменной валентности следует брать в виде солей, например CuS0< Ре (SOy)> и др., которые сами не изменяют технологические свойства раствора поли" винилового спирта. При обработке состава растворами щелочей используемые соли переходят в гидроокиси соответствующих металлов согласно реакции

С. о, — йо.0Н

Ге {80 ) - 6йаОН 2Ге(0Н) - ЪИа SOt„ и эа счет эффекта комплексообраэования (по схеме ?) переводят состав в твердое фаэовое состояние. Для перевода полученного твердого тампонажного материала в жидкое Фаэовое состояние его. следует обработать кислотой, которая превращает гидроокиси в нейтральные к поливиниловому спирту соли (например СцС1, FeCl+ и др.) по схеме Й

С (ОН) — гДС -сиСЕ,— ЯН,О

1И.

Ге(0Н) — 3 НИ = Ге(:15-3Н 0 вследствие чего координационный комплекс разрушается. Количество щелочи и кислоты (с учетом их оабочих концентраций), необходимые для фазовых превращений предлагаемого состава, расчитывают по уравнениям реакций

П и 1П . Рабочие концентрации щелочи и кислоты менее 53 малоэффективны и не экономичны. Таким образом, описанное поведение раствора поливинилового спирта в присутствии солей металлов переменной валентности в зависимости от тира аниона (Ы,, С1 и др. или ОН) позволяет управлять процессом изоляции высокопроницаемых эон и восстановления их первичной проницаемости.

881296 6

45

55

С целью повышения эффективности процесса комплексообразования поливинилового спирта и механических характеристик получающегося тампонажного материала в качестве солей металлов применяют смесь сульфатов меди и железа в количестве 4-14 масс.4т взятых в соотношении 1:0,5"2. Применение солей в указанных количественных пределах обусловлено тем, что при концентрации их меньше 4 масс.3 после щелочной обработки тампонажного материала раствора образующихся гидроокисей оказывается недостаточным для эффективного комплексо" образования, вследствие чего тампонажный материал непрочен. При концентрации солей более 14 масс.3 переход тампонажного материала из твердого фазового состояния в жидкое при обработке кислотой затруднен из-эа высокой плотности структуры материала вследствие комплексообраэования. При концентрации поливинило" вого спирта в тампонажном растворе менее 9 масс./ материал, получающийся после щелочной обработки раствора, оказывается рыхлым из-за вы" сокого содержания в нем воды. При концентрации поливинилового спирта более 13 масс.4 тампонажный раствор, содержащий остальные ингредиенты соли и волокно, имеет большую вязкость, что затрудняет его закачку в скважины, а тактике повышает стоимость состава.

Для повышения тампонирующих свойств предлагаемого состава в него добавляют способный к кислотному гидролизу волокнистый наполнитель, например вискозное волокно в количестве 0,4-0,8 масс., при более высоких концентрациях волокна. вязкость тампонажного раствора значительно возрастает, что осложняет процесс закачки раствора. Волокнистый наполнитель способствует удержанию жидкого тампонажного материала в приствольной зоне скважины и армированию его в затвердевшем состоянии.

Использование в качестве волокнистого наполнителя именно вискозного волокна обусловлено тем, что оно гидролизуется в присутствии кислоты, закачиваемой для разрушения комплекса, растворяется и может быть легко удалено . вместе с раствором из тампонируемой зоны с полным восстановлением ее первичной проницаемости. Такого рода на5

15 го

35 полнитель также позволяет реализовать в практике предлагаемый нами состав для получения тампонажного ма" териала для временной изоляции высокопроницаемых зон пласта.

Недефицитность и крупнотоннажность производства исходных компонентов, а также их невысокая стоимость позволяет широко использовать раствор для получения тампонажного материала при эакачивании глубоких скважин, вскрывающих продуктивные трещинные коллекторы.

Раствор для получения тампонажного материала отличается нетоксичHocTbl0, не оказывает вредного воздей. ствия на окружающую среду, так как используемые растворы щелочи и кис" лоты имеют низкую концентрацию. Тампонажный раствор может быть извлечен из скважины, так как способен растворяться при воздействии раство" ров кислот в результате контактиро" ванин их в пластовых условиях в интервале температур 0-150 С. Тампоо нажный раствор можно испольэовать повторно, эа счет регенерации в специальных отстойниках, где происходит отделение тампонажного раствора, находящегося в жидком Фазовом состоянии от товарной нефти.

Тампонажный раствор должен быть использован следующим способом °

До иэолируемой призабойной зоны опускаются трубы, по которым закачивают 1-2 и 6-7"l-ного раствора йаОН для предварительной обработки пласта с целью создания в нем щелочной среды. Затем в качестве буФерной жидкости закачивают чистую воду в количестве, обеспечивающем концентрацию эакаченной ранее щелочи, не менее Я. Далее подают тампонажный раствор состава, соответствующего примером, приведенным в таблице, и следующую порцию буфераводы. Для перевода тампонажного раствора из жидкого фазового состояния в твердое закачивают щелочь концентрации 6-7 . При контакте тампонажного раствора с раствором щелочи происходит процесс гелеообразования и закупоривание проницаемой зоны пласта.

Далее обычным способом производят не" обходимые технологические операцли(цементаж, ремонтные работы и т.д.), по завершении которых закачивают раствор кислоты концентрации не менее

g4 для разрушения геля.

881296 тике тампонажных работ технологичес ким приемам. Использование способа изоляции высокопроницаемых зон только за счет повышения продуктивности

3 позволяет получить экономический эффект на одной скважине 50-100 тыс.р. условная вязкость, с, при

200 С

«« «»»

«»«»»«»»»»««»

H$IlO H ®, вискозное во» яокно

° »«««»»» ««»«» ф r

Прочность, гlси при

Смвсь сульфатов меди и железа

Вода

Поливиниловый

ChNPT

»»«» «»»

Ф r

»»««««»»«««

Ф r

° »

40 С 20 С

2,0 0,70 0,20 83,0 22,6 620

2,0 0,40 0,10 83,2 22,6 585

1,5 0,80 0,20 85,7 22,6 630

3,0 0,53 0,15 75,4 22,5 840

7 3

9,0 2,44

7,4

4,0

Ээ5 2,50

13 3 3,76

10,6

4,1 0,68 0,20. 72,3 21,3 870

13 3 3,67 14,0

Поливиниловый спирт 9- 13

Соли металлов переменной валентности 4-14

Вискозное волокно 0,4-0,8

Вода Остальное

30 причем отверждение осуществляют щелочью, 2. Способ по и. 1, о т л и ч à юшийся тем,что,щелочь используют в виде 6-73-ного водного раствора.

33 Источники информации ° принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 38091600 кл. 166-294, 1974 °

2. Авторское свидетельство CCCP

h" 120806, кл. Е 21 В 33/138, 1959.

Формула изобретения

Составитель Н. Панин ,Редактор Т. Парфенова Техред Т. Иаточка Корректор А. Ференц

Заказ 9902/51 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, в технологическом отношении способ не требует для свое1" реализации специального оборудования и может быть внедрен в практику работ по существующим технологическим схемам и существующим в прак1. Способ временной изоляции высокопроницаемых зон в скважине путем введения состава с последующим отверждением, о т л и ч а ю щ и йс,я тем, что, с целью упрощения спо соба, высокопроницаемую зону обрабатывают щелочью, а в качестве соста ва вводят поливиниловый спирт, соли металлов переменной валентности, например,, смесь сульфата меди и железн, с соотношением 1 : 0,5-2, вискозное .волокно и воду, причем количественное соотношение компонентов в соста«ве следующее, масс.4:

245 1,030

253 I 028

256 . 1,016

250 1,028

280 1,034