способ выявления заколонных перетоков, приводящих к отложению гипса

Формула изобретения

Способ выявления заколонных перетоков, приводящих к отложению гипса, включающий создание фона контрольного соединения, исследование наличия контрольного соединения, отличающийся тем, что при разработке нефтяных месторождений с применением для поддержания пластового давления пресных и сточных вод проводят лабораторные исследования по определению фонового содержания сульфат-ионов в насыщенных гипсом водах разной минерализации, затем отбирают контрольную пробу добываемой жидкости, отделяют попутно добываемую воду от нефти, определяют общую минерализацию и содержание сульфат-ионов, которые используют в качестве контрольного соединения, содержание сульфат-ионов сопоставляют с фоновым содержанием и по аномальному увеличению содержания сульфат-ионов судят о наличии заколонных перетоков.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к строительству и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к способам выявления заколонных перетоков и предотвращения образования отложений солей, содержащих гипс (CaSO₄ 2H₂O), на оборудовании для добычи, переработки и транспортировки сырых нефтей.

При разработке нефтяных залежей нижнего и среднего карбона (C ₁; С₂) отмечаются случаи отложения в нефтепромысловом оборудовании минеральных солей, содержащих в основном гипс.

Пластовые воды турнейских (С₁ ^tur), бобриковских (C₁ ^bb), тульских (С₁ ^tl), башкирских (С₂ ^bsch), верейских (С₂ ^vr) отложений насыщены или близки к насыщению гипсом.

Из сульфатно-сульфидных минералов в пласте-коллекторе содержатся в виде пропиток и включений гипс и пирит (FeS₂). Эти минералы могут стать источником насыщения гипсом пресных и минерализованных (сточных) вод, применяемых для поддержания пластового давления (ППД).

Изменение гидродинамических условий при выходе добываемой жидкости из пласта и ее подъеме приводит к перенасыщению попутно-добываемых вод и осаждению из них гипса.

Еще одним источником, приводящим к перенасыщению гипсом пластовых и попутно добываемых вод, являются высокосульфатные воды вышележащих горизонтов, попадающие в добывающие скважины из-за заколонных перетоков.

Известен ряд способов предотвращения отложения в оборудовании гипса. При отложении гипса, обусловленного насыщенностью пластовой воды или содержанием в пласте-коллекторе сульфатно-сульфидных минералов, эффективно применение ингибиторов отложения гипса.

Для предотвращения отложения гипса, вызванного поступлением в скважину высокосульфатных вод вышележащих горизонтов, наиболее экономично и эффективно в кратчайший срок установить наличие заколонных перетоков и устранить поступление в скважину пластовых вод вышележащих горизонтов.

Известен способ определения негерметичности эксплуатационной колонны [пат. RU №2197614 С2, кл. 7 Е 21 В 47/00, 47/10, опубл.27.01.2003]. Способ осуществляется путем измерения давления опрессования и температуры. Однако геофизические исследования с применением термометрии малочувствительны и не всегда точны, поэтому выводы по проведенным измерениям часто противоречивы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ мониторинга герметичности затрубного пространства [пат. RU №2171888 С2, кл. 7 Е 21 В 47/00, опубл.10.08.2001], включающий создание фона контрольного соединения, исследование наличия контрольного соединения. Способ включает закачку за обсадную колонну труб тампонажного раствора с газообразным химически инертным радиоизотопом-криптоном-85, проведение фонового гамма-каротажа после образования цементного камня и гамма-каротажей через заданные периоды времени, определение начала заколонных перетоков по результатам сравнения контрольных гамма-каротажей с фоновыми.

Осуществление способа связано с большими материальными затратами, состоящими из расходов на оплату реагента (криптон-85), многократных операций гамма-каротажей с остановками добывающей скважины. Кроме того, применение способа он ограничено тем, что он может быть применен только в тех скважинах, в которых на стадии завершения бурения в затрубное пространство закачан тампонажный раствор, содержащий криптон-85.

Технической задачей предлагаемого способа является многократное уменьшение материальных затрат, расширение технологических возможностей применения способа.

Поставленная задача достигается способом выявления заколонных перетоков, приводящих к отложению гипса, включающим создание фона контрольного соединения, исследование наличия контрольного соединения. Новым является то, что при разработке нефтяных месторождений с применением для поддержания пластового давления пресных и сточных вод проводят лабораторные исследования по определению фонового содержания сульфат-ионов в насыщенных гипсом водах разной минерализации, затем отбирают контрольную пробу добываемой жидкости, отделяют попутно добываемую воду от нефти, определяют общую минерализацию и содержание сульфат-ионов, которые используют в качестве контрольного соединения, содержание сульфат-ионов сопоставляют с фоновым содержанием и по аномальному увеличению содержания сульфат-ионов судят о наличии заколонных перетоков.

Сопоставительный анализ заявленного способа с наиболее близким аналогом показывает наличие отличительных существенных признаков. При разработке нефтяных месторождений с применением для поддержания пластового давления пресных и сточных вод проводят лабораторные исследования по определению фонового содержания сульфат-ионов в насыщенных гипсом водах разной минерализации, затем отбирают контрольную пробу добываемой жидкости, отделяют попутно добываемую воду от нефти, определяют общую минерализацию и содержание сульфат-ионов, которые используют в качестве контрольного соединения. Это значение сульфат-ионов сопоставляется с фоновым содержанием и по аномальному увеличению содержания сульфат-ионов судят о наличии заколонных перетоков. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного способа критерию "новизна".

Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нам неизвестна заявленная совокупность существенных признаков, выполняющих аналогичную задачу. Следовательно, предлагаемый способ отвечает критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности. Отбирают пробы пластовой и закачиваемой воды с нефтяного месторождения. Составляют смеси вод с соотношением от 0:100% до 100:0%. В течение 2 недель, периодически помешивая, насыщают смеси вод гипсом. По истечении срока смеси вод отделяют от осадков. В фильтрате определяют содержание сульфат-ионов и общую минерализацию. По данным химического анализа строят график зависимости содержания сульфат-ионов от минерализации. Затем отбирают контрольные пробы из добывающих скважин. Определяют содержание сульфат-ионов и общую минерализацию. Результаты анализа сопоставляют с графиком. По аномально высокому содержанию сульфат-ионов судят о наличии заколонных перетоков в исследуемой скважине.

Пример конкретного выполнения. С ряда месторождений нижнего и среднего карбона (Летнего, Северного, Енорускинского, Мельниковского) отобраны пробы пластовых вод. Смеси пластовых и закачиваемых вод готовят из пластовых вод турнейских, бобриковских, тульских, башкир-верейских отложений и пресных вод, отобранных с водозаборов: Кувакского и реки Сульчи. Для получения более достоверных результатов смеси вод готовят параллельно на воде обоих водозаборов. Смеси вод насыщают гипсом в течение 2-х недель. Затем осадки отфильтровывают. В фильтрате определяют содержание сульфат-ионов и общую минерализацию исходных и смешанных вод. Пластовые воды исследуемых месторождений идентичны по химическому составу. Поэтому значения сульфат-ионов разных месторождений и отложений, соответствующие одной и той же минерализации, совпали. По результатам эксперимента строят график (см. чертеж) зависимости содержания сульфат-ионов от общей минерализации насыщенных гипсом вод. На чертеже область между осью абсцисс и графиком отражает процесс, при котором в добывающую скважину поступает насыщенная или ненасыщенная пластовая, закачиваемая и смешанная воды. Область между осью ординат и выше графика отражает процесс, при котором в добывающую скважину поступает вода с аномально высоким содержанием сульфат-ионов, источником которой может быть только высокосульфатная подземная вода вышележащего горизонта, поступающая в добывающую скважину из-за наличия в данной скважине заколонных перетоков. Со скважин, на которых добыча осложнена отложением гипса в оборудовании, отбирают контрольные пробы и определяют содержание сульфат-ионов и общую минерализация. Результаты приведены в таблице.

№ пробы	Место отбора контрольной пробы	Общая минерализация, г/л	Содержание сульфат-ионов в контрольной пробе, г/л	Фоновое содержание сульфат-ионов, г/л	Кратность превышения содержания сульфат-ионов
1.	Ромашкинское м-е, залежь 12, скв. 17655	49,7	3,3	2,3	1,4
2.	Ромашкинское м-е, скв. 1350	55,6	7,7	2,3	3,3
3.	Ромашкинское м-е, скв. 1473	33,8	7,4	2,3	3,2
4.	Ивашкино-Малосульчинское м-е, скв. 1552	54,9	3,2	2,3	1,4
5.	Ивашкино-Малосульчинское м-е, скв. 1554	24,6	3,9	2,2	1,8

Как видно из данных, приведенных в таблице, содержание сульфат-ионов в контрольных пробах превышает фоновые в 1,4-3,3 раз. Такое аномальное увеличение содержания сульфат-ионов свидетельствует о наличие заколонных перетоков и поступление в скважину высокосульфатных вод вышележащих горизонтов.

Предлагаемый способ позволяет повысить технико-экономическую эффективность и расширить технологические возможности способа выявления заколонных перетоков, приводящих к отложению гипса за счет того, что используются в качестве контрольного соединения сульфат-ионы, содержащиеся в попутно добываемой воде, для определения которых не требуется применение дорогостоящих инструментальных методов. При этом не требуется остановка добывающей скважины, контрольная проба отбирается с устья работающей скважины. Предлагаемый способ может применяться для определения наличия заколонных перетоков во всех добывающих скважинах нижнего и среднего карбона без ограничения.