РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИИ
УДК.622.279.7 © Коллектив авторов, 2015
Исследование процесса фильтрации водоизоляционных составов в проницаемые среды
А.А. Земляной,
С.Л. Голофаст, д.т.н.
(Тюменский гос. нефтегазовый
университет),
А.В. Трифонов,
А.В. Белов,
Е.Н. Козлов
(ООО «Газпром нефть Новый Порт»)
Адреса для связи: Trifonov.AVl@tmn.gazprom-neft.ru, Belov.AV@tmn.gazprom-neft.ru, Kozlov.EN@tmn.gazprom-neft.ru, AAZemlyanoy@yandex.ru, trasser@mail.ru
Ключевые слова: ремонтно-изоляционные работы (РИР), водоизоляционный состав, изоляционный экран, фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС), фильтрация, поровые каналы, дискретная система.
В настоящее время большинство месторождений Западной Сибири вступило в завершающую стадию разработки, что сопровождается снижением пластовых давлений и повышением обводненности продукции скважин. В результате не только увеличиваются скорость коррозии нефтепромыслового оборудования и затраты на отделение попутно добываемой воды, но и возникает необходимость проведения сложных и дорогостоящих ремонтно-изоляционных работ (РИР), что в конечном счете снижает рентабельность эксплуатации скважин.
В связи с этим актуальной задачей становится формирование подхода к проведению РИР с индивидуальным подбором материалов и технологий их применения, которые обеспечат изоляцию обводненных интервалов пласта и вовлечение в работу низкопроницаемых прослоев, содержащих нефть или газ.
Проблемы создания водоизоляционного экрана
в проницаемом пласте
Для изоляции водопритоков используются технологии, основанные на селективном и неселективном воздействиях на продуктивный пласт. Эффективность применения того или иного метода водоизоляции оценивается по соотношению степени снижения проницаемости обводненных и нефтенасыщенных интервалов. Селективное воздействие обеспечивает в коллекторе избирательное снижение фазовой проницаемости для воды. Избирательность тампонирования водонасыщенных интервалов определяется различием фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) водо- и нефтенасыщенных коллекторов [1].
Research of the filtration process waterproofing compounds in permeable foundation
A.A. Zemlyanoy, S.L. Golofast (Tyumen State Oil and Gas University, RF, Tyumen), A.V. Trifonov, A.V. Belov, Ye.N. Kozlov (Gazpromneft Novy Port LLC, RF, Tyumen)
E-mail: Trifonov.AVl@tmn.gazprom-neft.ru,
Belov. AV@tmn.gazprom-neft.ru, Kozlov. EN@tmn.gazprom-neft.ru, AAZemlyanoy@yandex.ru, trasser@mail.ru
Key words: isolation squeeze, waterproof, waterproof compound, waterproofing composition, isolation screen, filtration-volumetric characteristics, filtration, porosity, permeability, pore throats, discrete system.
The paper presents the results of a research of the filtering process waterproofing compounds in permeable foundation. On the basis of experimental researches established limits of applicability of the most widely used waterproofing formulations depending on the permeability and the size of the pore channels formation. The analysis of the factors influencing the process of pumping fluid in the insulated reservoir intervals with different reservoir properties is given. The authors formulated requirements for waterproofing compounds. A method of increasing the efficiency of repair and insulation work is presented, based on a graded approach to water shutoff pumpable compositions of various types.
Неселективные водоизоляционные составы оказывают воздействие преимущественно на один, более проницаемый интервал, в то время как в других участках пласта водоизоляционный экран не образуется [2]. Технологии неселективного воздействия на пласт основаны на применении химических реагентов, отверждающихся в полном объеме (цементный раствор и его разновидности, синтетические смолы, кремнийорганические соединения и др.) [3].
Среди специалистов ведется широкая дискуссия по эффективности различных технологических жидкостей и способов их применения для управления проницаемостью продуктивного пласта. Однако в решении многих практических вопросов не всегда удается достичь требуемых результатов. По статистике успешность проведения РИР не превышает 40 % [4]. Причиной такой низкой успешности является не столько применение неэффективных материалов, технологий и изношенного оборудования, сколько влияние факторов, которые не учитываются специалистами при разработке применяемых составов и способов проведения РИР.
В настоящее время накоплен значительный объем информации о влиянии различных факторов на ФЕС проницаемых сред. Изучено влияние на проводимость пластов состава и свойств технологических жидкостей, перепада давления между скавжиной и пластом и др. [3]. Однако особенностям процессов фильтрации, обусловленным дискретностью состава фильтруемых жидкостей и размерным рядом проницаемых каналов, уделено недостаточное внимание.
Рассмотрим несколько общих положений, определяющих возможность достижения эффективной изоляции
Схема распределения водоизоляционного состава в неоднородном пласте:
1 - водоизоляционный состав, 2,3 - соответственно нефте- и водонасыщенная часть пласта
зон водопритоков. Проницаемый пласт всегда представлен каналами различного размера, поэтому приемистость каждого его интервала будет пропорциональна проницаемости для применяемой изоляционной жидкости. Вследствие различий порогового значения градиента давления закачиваемая жидкость первоначально будет поглощаться наиболее проницаемыми, а далее - менее проницаемыми интервалами (см. рисунок).
Увеличение давления закачки приводит к неравномерности распределения состава в пористой среде [5], а в некоторых случаях - к деструкции. Поэтому важными критериями при подборе технологии водоизоляционных работ являются стабильность и прочность создаваемого изоляционного экрана, которые определяют минимально необходимую глубину продавливания изоляционного состава в глубь пласта, позволяющую исключить влияние депрессии.
Таким образом, неоднородность размерного ряда проницаемых каналов вследствие более высокой фильтрационной способности воды по сравнению с нефтью снижает скорость поступления воды, но не предотвращает возможность ее поступления в дальнейшем. При значительном различии размеров проницаемых каналов и их концентрации, а также проникающей способности изоляционного состава данная проблема усугубляется.
Фильтруемость изоляционной жидкости определяется следующими факторами. Большинство технологических растворов представляет собой дискретную систему, состоящую из дисперсионной среды и дисперсной фазы. За счет разности давлений на границе скважина - пласт жидкая фаза проходит через поры пласта и собирается в виде освобожденного от твердых примесей фильтрата, а твердые частицы задерживаются на поверхности и в объеме пласта. Способность подобных систем к проникновению в проницаемый пласт оценивают исходя из фракционного состава дисперсной фазы по критерию Абрамса [5]. Таким образом, дискретность состава изоляционной жидкости в зависимости от размеров дисперсной фазы и проницаемых каналов приводит к неравномерности распределения изоляционного экрана в зоне водопритока.
Существующие представления о формировании свойств технологических жидкостей и способах их применения не учитывают изменения, вызываемые реагентами, применяемыми для управления техническими свойствами изоляционных составов: перераспределение действия межчастичных сил, которое влияет на состоя-
ние дисперсионной среды в объеме раствора. Следовательно, для повышения эффективности проведения РИР актуальны не только разработка новых во-доизоляционных материалов, но и установление границ применимости уже имеющихся. Вследствие этого возникает необходимость проведения исследований, позволяющих оценить возможность применения водоизоляцион-ных составов различного типа с учетом проницаемости и размера поровых каналов. Результаты данных исследований позволят определить взаимосвязь между реологическими характеристиками составов и максимальной глубиной их проникновения в поры коллектора заданной проницаемости при сохранении возможности создавать водоизоляционный экран.
В основе всех технологий проведения водоизоля-ционных работ лежит принцип формирования сплошного и непроницаемого для воды экрана, обладающего высокой стабильностью во времени. Поэтому одной из главных задач при РИР является доставка компонентов требуемого состава на глубину проницаемого пласта, где должен создаваться экран. Для ее решения авторами предлагается более подробно с использованием экспериментальных исследований рассмотреть факторы, определяющие возможность такой доставки.
Фильтрация водоизоляционных составов
в проницаемые среды
На практике применяется значительное число рецептур водоизоляционных технологических жидкостей, представляющих собой дисперсные системы, в которых дисперсионной средой является вода, дисперсной фазой - различные компоненты. Исходя из положения о дискретности дисперсных систем и полиразмерности проницаемых каналов было решено исследовать процессы фильтрации через проницаемые среды грубо- и тонкодисперсных компонентов. В качестве грубодис-персной системы использовался тампонажный портлад-цемент, тонкодисперсной - особый тонкодисперсионный вяжущий (ОТДВ) порошок Mikrodur и диспергированный бентонитовый глинопорошок.
Прочность структуры жидкости на основе применяемых компонентов регулировалась добавкой биополимера ХВ, что позволило получать системы с различной прочностью связей между компонентами изоляционного состава в объеме жидкости, а также с разным распределением дисперсной фазы по размерам. В качестве фильтрационной среды применялся специально отмытый песок, по фракционному составу относящийся к мелкому и среднему. Это позволило моделировать размерный ряд каналов, приведенный в табл. 1. Процесс фильтрации исследуемых составов через проницаемую среду моделировался на модернизированной установке Chandler Model 7120 (фильтр-пресс).
С целью определения границ применимости водоизо-ляционных составов селективного и неселективного действия в зависимости от ФЕС пласта были проведены лабораторные
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.