способ освоения скважин

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОСВОЕНИЯ СКВАЖИН, включающий закачку в скважину водяного раствора ПАВ, газообразователя и активатора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа при использовании его для истощенных коллекторов, в скважину двумя параллельными потоками закачивают газообразователь в гидрофобной жидкости и активатор с образованием пены на забое скважины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газообразователя используют, например, алюминиевую пудру в соляре, а в качестве активатора - водные растворы щелочи или кислот.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени освоения скважин, газообразователь в гидрофобной жидкости закачивают и продавливают по стволу порциями по 100 - 500 л, чередуя их порциями водного раствора ПАВ так, чтобы интервал между отдельными порциями составлял 200 - 1000 м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при исследованиях скважин или сдачи их в эксплуатацию на стадии вызова притока из коллекторов, пластовые давления которых меньше или равны гидростатическим.

Известны способы вызова притока из низконапорных коллекторов, основанные на вспенивании находящейся в колонне жидкости. Эти способы подразделяются на способы принудительного формирования пены путем аэрирования или газирования скважинной жидкости природным газом (Инструкция по вскрытию продуктивного пласта с применением пен РД 39-1-71-78 и В.А.Амиян. Н.П.Васильева. Вскрытие и освоение нефтегазовых пластов. - М.: Недра, 1972, с. 317) и способы спонтанного формирования пены путем транспортировки в скважину реакционных составов, способных при взаимодействии составных частей или одной из них с водой выделять газ.

По технической сущности и достигаемому результату наиболее близким к предлагаемому способу является способ освоения скважины, сущность которого заключается в том, что с помощью устройства, закрепляемого на нижней части колонны насосно-компрессорных труб, к забою скважины транспортируют смесь алюминиевой пудры и каустической соды в соотношении 5,5:1 или в весовом выражении 11 кг (84,6 мас.%) алюминиевой пудры на 2 кг (15,4 мас.%) каустической соды. При этом на забое скважины выделяется 15 м³ водорода. Последний вспенивает водный раствор ПАВ (0,5%-ный раствор сульфонола в воде), снижая его плотность до 0,6 г/см³. Пена вытесняет верхние объемы жидкости из скважины, за счет чего и создается депрессия на пласт.

Недостатки этого способа состоят в следующем:

1 - процессы выделения газа и вспенивание заполняющего колонну водного раствора ПАВ осуществляются в колонне и, следовательно, не влияют на коллекторские свойства пласта, ухудшенные при бурении, вскрытии, цементировании, перфорации и т.п. операциях.

2 - по техническим причинам предельно большое количество транспортируемой на забой скважины алюминиевой пудры составляет 11 кг, которое при взаимодействии с водой выделяет 15 м³ водорода при нормальных условиях, в то время как в реальных скважинах требуемый объем газа может быть в 5-10 раз большим.

3 - возможность создания большей депрессии при реализации этого способа связана с увеличением числа спуско-подъемных операций (СПО) колонны насосно-компрессорных труб и, следовательно, с усложнением технологии вызова притока пластовых флюидов.

4 - пудра-порошок амфотерных металлов, будучи гидрофобной, неравномерно взаимодействует с едким натром, и регулировать его индукционный период (время до начала выделения водорода) практически невозможно.

Целью изобретения является повышение эффективности способа при использовании его для истощенных коллекторов.

Указанная цель достигается тем, что в скважину, заполненную водным раствором ПАВ, двумя параллельными потоками закачивают газообразователь в гидрофобной жидкости и активатор с образованием пены на забое скважины. Причем в качестве газообразователя используют, например, алюминиевую пудру в соляре, а в качестве активатора - водные растворы щелочи или кислот. С целью сокращения времени освоения скважин газообразователь в гидрофобной жидкости закачивают и продавливают по стволу порциями по 100-500 л, чередуя их порциями водного раствора ПАВ, так, чтобы интервал между отдельными порциями составлял 200-1000 м.

В отличие от известного способа (прототипа):

1) - газообразователь (например, алюминиевая пудра) подается не в виде порошка, а в виде дисперсии (суспензии) в несмешивающихся с водой жидкостях (нефти или нефтепродуктах, силанах или силоксанах, индивидуальных углеводородах или производных и т.п.);

2) - в качестве активаторов используются не только щелочи, но и кислоты и не в виде сухого порошка, а в виде водных растворов с концентрацией, обеспечивающей растворение поверхностных инертных пленок окисленного алюминия.

Отличные от прототипа особенности предопределяют технологические и другие преимущества предложенного технического решения:

1. Перевод пудры из порошкообразного состояния в суспензионное обеспечивает возможность за одну операцию подать в скважину такое количество, например, алюминиевой пудры, которого было бы достаточно для вспенивания всего объема скважинной жидкости вне зависимости от ее объема.

2. Использование, например, алюминиевой пудры в сочетании с активаторами поверхности, способными разрушить оксид алюминия, дает возможность с одной стороны расширить сырьевую базу способа, используя для этого кислоты и щелочи, в том числе и отработанное, с другой - с учетом индивидуальных особенностей коллекторов, - улучшить его свойства либо щелочными соединениями алюминия (мета - или орто алюминатами - NaAlO₂, Na₃AlO₃ либо кислыми (кислыми или средними солями алюминия - Al(HSO₄)₃, Al₂(SO₄)₃, AlCl₃ и т.п. ).

3. Использование жидких, подвижных систем пудры и активатора дает возможность по мере их транспортировки по манифольду и колонне НКТ получить за счет смещения однородную суспензионно-эмульсионную систему (СЭС) и распределить ее в приствольной зоне пласта и этажно (порционно) по всему интервалу скважины.

4. Применение гидрофобных жидкостей в качестве дисперсионной среды обеспечивает не только транспортабельность, но и замедляет начало ее взаимодействия с активаторами и водой на такой период времени, который является достаточным для нагнетания однородной исходной реакционной массы в приствольную зону пласта. При этом индукционный период, в зависимости от конкретных гидрофобов, может колебаться в широких пределах от 0,5 ч у соляра до 5-6 у асфальтосмолистых нефтей.

П р и м е р. Приготовление водных растворов щелочей и кислот общеизвестно. Суспензия готовится следующим образом: в мерник агрегата заливают 0,7 м³ соляра и при непрерывной циркуляции засыпают 230 кг алюминиевой пудры. Для лучшего выравнивания концентрации суспензию продолжают циркулировать еще 30 мин.

Способ осуществляют следующим образом: приготовленные растворы активатора и пудры двумя параллельными потоками подают через тройник (в котором осуществляется предварительное смешивание растворов) в единую линию, и по ней в колонну насосно-компрессорных труб. По мере перемещения оба раствора перемешиваются и на выходе из башмака колонны представляют собой однородную суспензионно-эмульсионную систему (СЭС). Во время закачки и продавки СЭС к башмаку колонны выкидные задвижки, связывающие заколонное пространство с атмосферой, - открыты. После того, как порции СЭС перекроют перфорированный интервал, выкидные задвижки перекрываются и СЭС в количестве 0,6 м³ продавливают в полость коллектора.

Этого количества достаточно для начального формирования пены и, соответственно, уменьшения гидростатического давления в заколонном пространстве после закачки и продавки оставшийся в колонне СЭС в заколонное пространство на высоту с открытыми выкидами. Первые порции заливающейся через устье жидкости свидетельствуют об окончании индукционного периода в начале вспенивания раствора.

Выделение водорода в колонне и в коллекторе происходит практически одновременно. Но газ, выделяющийся в колонне, находится под вдвое меньшем давлении, соответственно, и вдвое больше его объемное расширение. С учетом того, что гидростатическая нагрузка на формирующуюся пену вдвое меньше и меньше гидростатическое сопротивление выталкиваемой жидкости, скважина начнет опорожнятся вначале в верхней части. По мере опорожнения эта часть будет заполняться пеной с плотностью примерно 0,5 кг/м³. При появлении пены в выкидных линиях гидростатическое давление на забое снизится на 30%. Пачки пенообразующего состава распределяют по стволу через каждые 500 или 1000 м. Газ, выделившийся в поровых каналах, будет перемещаться в ствол, в зону пониженного давления и очищать эти каналы от слабосцементированных твердых частиц, увеличивая тем самым проницаемость приствольной зоны. Образующиеся одновременно с водородом алюминаты, будучи весьма активными коагулянтами, скоагулируют глинистые минералы подавят их лиофильность.

Использование предлагаемого технического решения обеспечивает ряд следующих преимуществ:

1. Технологическую простоту вызова притока.

2. Возможность улучшения коллекторских свойств продуктивного пласта, в частности, проницаемости заглинизированных коллекторов на 10-20%, карбонатных на 10-30%.

3. Универсальность, обеспечивающую возможность кислотного или щелочного воздействия на пласт в зависимости от свойств продуктивных пластов и содержащихся в них флюидов.

4. В зависимости от конкретности осваиваемой скважины (разведочной, поисковой, эксплуатационной и т.п.) можно создавать требуемую депрессию за одну операцию за счет подачи растворов активатора и пудры двумя параллельными потоками.

5. Упрощением технологии процесса создания депрессии за счет поэтажного распределения пенообразующего состава по всему интервалу скважины вне зависимости от ее глубины и величины требуемой депрессии. Так для снижения плотности 50 м³ заколонной жидкости с 1,00 гс/см³ до 0,5 гс/см³ необходимо 50 м³ водорода. При коэффициенте потерь газа за счет нестойкости пены равным 0,5, необходимое количество газа будет равно 100 м³ при н.у. При использовании известного (прототипа) способа число спуско-подъемных операций, необходимых для получения 100 м³ газа, будет равно 100 : 15 = =6,6. При продолжительности 1 операции спуска и подъема НКТ и затрат времени на завершенность процесса вспенивания 1 сут, общая продолжительность освоения одной скважины 6,6 х 1 = 6,6 сут.

Число операций по созданию депрессии, согласно предлагаемому способу, равно одной на одну скважину. Сокращение времени на освоение составляет 6,6 - 1 = 5,6 сут.

6. Расширение ассортимента пенообразующих веществ, гидравлически транспортируемых в кольцевой зазор скважины и поровые полости осваиваемых пластов. Последнее, в свою очередь, обуславливает улучшение коллекторских свойств за счет подавления гидрофильности глин. По данным лабораторных исследований скорость фильтрации нефтей через взрыхленные водородом карбонизированные и заглинизованные песчаники уже через 5-10 мин после начала фильтрации более чем в 10 раз больше, чем та же скорость через образец исходного песчаника, содержащего гидрофильную глину и тонко молотый мел. Близким к этим значениям являются и соотношение дебитов нефти, фильтрующейся через натуральную глинистую корку и корку, подвергнутую гидрофобизации конечными продуктами реакции взаимодействия пудры с кислотой и щелочью (алюминий хлоридом и ортоалюминатом, соответственно). Соотношение дебитов, полученных в ВМ - 6 через обработанную и необработанную корки таково, что позволяет предположить дополнительный прирост нефти от 4,5 до 7 тонн на каждую добываемую декомпрессионным методом тонну.