научная статья по теме К ВОПРОСУ УСТАНОВКИ ВОДОИЗОЛЯЦИОННЫХ ЭКРАНОВ В НЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ ПРИ ПОДТЯГИВАНИИ КОНУСА ПОДОШВЕННЫХ ВОД Геофизика

Текст научной статьи на тему «К ВОПРОСУ УСТАНОВКИ ВОДОИЗОЛЯЦИОННЫХ ЭКРАНОВ В НЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ ПРИ ПОДТЯГИВАНИИ КОНУСА ПОДОШВЕННЫХ ВОД»

щ

ig технологии

Щ

К вопросу установки водоизоляциоННЫХ экранов в нефтяных скважинах * - ;

'/(рнь-" -/ Л

при подтягивании конуса подо швеннЫХурД^^

и.и. клещенко,

д.г.-м.н., профессор кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин»

Jane_p2001@mail.ru

д.с. леонтьев,

ассистент кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин»

a.к. ягафаров,

д.г.-м.н.,профессор кафедры «Моделирование и управление процессами нефтегазодобычи»

b.а. долгушин,

к.т.н., доцент кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин»

ж.с. попова,

ассистент кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин»

а.а. анкудинов,

аспирант кафедры «Моделирования и управления процессами нефтегазодобычи»

Тюменский государственный нефтегазовый университет

О создании водонепроницаемого экрана на границе водонефтяного контакта для снижения обводнения скважины.

TO THE QUESTION OF INSTALATION wATERPROOFING SCREENS IN OIL wELLS wHEN TIGHTENING CONE BOTTOM wATERS.

i. kleschenko, d. leontiev, a. iagafarov, v. dolgushin, j. popova, a. ankudinov,

Tyumen state oil and gas University

About creating a waterproof screen on the border of the oil-water contact for drowning reduce. Keywords: water-cut, oil-water contact, waterproof screen, waterproofing sealant.

Известно, что наиболее эффективным способом борьбы с обводнением скважин из-за подтягивания конуса подошвенных вод является создание водонепроницаемого экрана на границе водонефтяного контакта (ВНК) [1].

Для гарантированной эффективности изоляционных работ требуемая протяженность радиуса экрана, установленного на границе ВНК, определяется из условия, что частная производная депрессии по радиусу депрессионной воронки при фильтрации нефти и отсутствии движения воды на внешнем контуре экрана, как это следует из гравитационного разделения флюидов, не должна превышать величины:

р > dP/dr, (1)

где рв - плотность пластовой воды. Для определения частной производной в формуле (1) необходимо рассчитать величину депрессии ДР(г) по радиусу депрессионной воронки по данным об установившихся режимах фильтрации, оценить радиус контура питания Rк с учетом пье-зопроводности У. (в см2/с), а с1Р/с1г определить по уравнению:

(2)

Табл. 1. Изменение относительной проницаемости образцов керна после обработки составом на основе микродура

№ Состав рабочего Проницаемость по воде, 1-10-3, мкм2 Коэффициент закупорки,

доли ед. W = (Кпр.1 - Кпр.2) / Кпр.1

образца раствора, об.% до обработки, Кпр.1 после обработки, Кпр.2

1 2,0%-ный водный 49,2 5,6 0,886

2 раствор ПВС-В1Н 100,8 10,1 0,899

3 смесь микродура - 50,0. «U» (48,0 об.%) с 500,3 полная закупорка -

4 800,7 тоже -

5 гипохлоритом кальция Ca(ClO)2 (2,0 об.%) 1000,0 -//- -

где значения ДРп и Дг определяются путем графического дифференцирования кривой депрессионной воронки [1].

К водоизолирующим материалам с различными физико-химическими свойствами и механизмом действия (образование водоизоляционного экрана) предъявляется требование надежного перекрытия путей притока воды в скважину.

Осуществимость этого определяется соотношением между напряжением в материале, возникающим при освоении и эксплуатации скважин, и его прочностными характеристиками.

Решение задачи упругого равновесия водоизоляционного экрана показывает, что напряжения и их знак зависят не только от депрессии на пласт, но и от соотношения между модулями упругости тампонажного материала и скелета пласта, толщины заизолированной части пласта и кривизны экрана.

Например, модуль Юнга цементного камня находится в пределах (1,5 - 4,0)-1010 н/м2, а песчаников - в пределах (5,0 - 6,4)-1010 н/м2. При таком соотношении модулей упругости возможны условия, при которых в материале экрана могут возникнуть растягивающие напряжения, превышающие его прочность. Поэтому при создании водо-изоляционных экранов целесообразно применять более эластичные, хотя и менее прочные, чем цементный камень, материалы.

В материалах, модуль Юнга которых на 1 - 2 порядка меньше, чем модуль Юнга цементного камня, возникают лишь сжимающие напряжения, не превышающие действующий перепад давления.

Такие материалы обладают хорошей фильтруемостью, равномерно заполняют поровое пространство вскрытой перфорацией 1 - 2 м толщины коллектора, а на-

технологии m

Табл. 2. Состав и закупоривающие характеристики селективной водоизолирующей композиции на основе ЭТС-40, ГКЖ-11Н и

диатомита

Соотношение Проницаемость по пластовой воде, *10-3 мкм2 Проницаемость по керосину, *10-3 мкм2 Закупоривающая Закупоривающая

№ п/п Пористость керна, % компонентов ЭТС-40 /диатомит/ ГКЖ-11Н к, до обработки к2 после обработки к,1 до обработки к21 после обработки способность состава по пластовой воде, % ((к, - к2) / к,) х 100 способность состава по керосину, % ((к, - к2) / к,) х 100

1 23,7 65/15/20 77 1,44 6,5 3,3 81,2 49,2

2 23,3 75/10/15 6,2 1,1 5,3 3,7 82,2 30,2

3 16,9 85/5/10 175 0,4 15,7 14,1 97,7 10,2

4 15,5 85/5/10 38,0 1,0 31,5 29,4 97,3 6,7

5 15,6 85/5/10 178 0,4 16,1 13,9 97,7 13,7

6 22,1 85/5/10 4 1,4 33,0 29,7 97,0 10,0

7 20,8 90/5/5 54,7 17 48,1 41,8 68,9 13,1

грузка будет восприниматься скелетом породы-коллектора. Находящийся в поровом пространстве материал будет испытывать лишь напряжения сдвига, регулируемые толщиной экрана, которой они обратно пропорциональны [1, 2].

Составы на основе микродура с ПВС-В1Н и гипохло-ритом кальция - Са(С10)2 (патент РФ № 2326922), на основе ГКЖ-11Н, ЭТС-40 и диатомита (патент РФ № 2529080) удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалам как неселективного, так и селективного действия для установки искусственных водонепроницаемых экранов [3, 4].

Микродур - это особо тонкодисперсное минеральное вяжущее вещество (ОТДВ) с гарантированно плавным изменением гранулометрического состава. ОТДВ микродур производится посредством воздушной сепарации пыли при помоле цементного клинкера.

К водоизолирующим материалам с различными физико-химическими свойствами и механизмом действия (образование водоизоляционного экрана) предъявляется требование надежного перекрытия путей притока воды в скважину.

Благодаря малому размеру частиц (6 - 24 мкм) и плавно подобранному гранулометрическому составу водная суспензия микродура обладает текучестью, сравнимой с текучестью воды.

Состав на основе суспензии микродура с гипохло-ритом кальция можно применять для водоизоляции и крепления коллекторов любой проницаемости.

В табл. 1 показаны изменения проницаемости по воде после обработки керна водоизолирующим составом на основе микродура, с ПВС-В1Н и гипохлоритом кальция - Са(С10)2.

Что касается селективного состава для РИР на основе ЭТС-40 с загустителем и адсорбентом - диатомитом (80 - 88% SiO2), то он (состав) обладает высокой фильтруемостью в пористые среды (размер удлиненных частиц диатомита не превышает нескольких микрометров) и высокой адгезией к горной породе и металлу обсадной колонны.

В табл. 2 показаны состав и закупоривающие характеристики селективной водоизолирующей композиции на основе ЭТС-40, ГКЖ-11Н и диатомита.

На основе разработанных нами водоизолирующих составов, защищенных патентами РФ, найден способ изоляции водопритоков, связанных с обводнением нефтяных скважин из-за подтягивания конуса подошвенных вод, созданием водоизоляционного экрана на границе водонефтяного контакта.

Способ основан на закачивании в обводнившийся продуктивный пласт двух вышеописанных композиций, отличающихся по начальной вязкости, времени затвердевания, крепящим свойствам,селективности.

Сначала для отсечения и осаждения конуса подошвенной воды закачивается неселективная композиция на основе микродура. Продавка в обводнившийся продуктивный пласт селективной водоизоляционной композиции на основе ЭТС-40, ГКЖ-11Н и диатомита осуществляется для образования экрана на уровне ВНК.

На разработанный способ изоляции водопритоков подана заявка на предполагаемое изобретение.

Литература

1. Клещенко И.И., Григорьев А.В., Телков А.П. Изоляционные работы при заканчивании и эксплуатации нефтяных скважин. М.: ОАО «Недра», 1998.267 с.

2. Зарубин Ю.А., Акульшин А.И., Семков Б.Н. Новые методы ограничения водопритоков в скважине на месторождениях Украины / Обзорная информация. Сер. «Нефтепромысловое дело» М.: ВНИИОЭНГ1986. ВИК. 9(46). С. 13 - 15.

3. Клещенко И.И., Сохошко С.К., Паникаровский Е.В. и др. Состав для ремонтных работ в скважинах / Патент РФ № 2326922. М.: ФИПС, 2008. Бюлл. №17.

4. Долгушин В.А., Земляной А.А., Клещенко И.И., Леонтьев Д.С. и др. Селективный состав для ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах / Патент РФ № 2529080. М.: ФИПС, 2014. Бюлл. №27.

Literature

1. Kleschenko I.I., GrigorievA.V.,TelkovA.P. Isolation works with the completion and operation of oil wells. Moscow: JSC «NEDRA», 1998.267 p.

2. Zarubin Ju.A., Akylshin A.I., Semkov B.N. New methods for water shutoff in the well on the fields of Ukraine / Overview. Ser. Oilfield engineering. M.: VNIIOENG. 1986. VIC. 9(46). Pp. 13 - 15.

3. Kleschenko I.I., Sokhockho S.K., Panikarovskiy E.V. ets. The composition for repairs in wells / Patent RF №2326922. M.: FIPS. 2008. Bulletin No. 17.

4. Dolgushin V.A., Zemlianoy A.A. Kleschenko I.I., Leontiev, D.S. etc. Selective composition for remedial cementing operations in oil and gas wells / Patent RF №2529080. M.: FIPS. 2014. Bulletin No. 27. ■

Ключевые слова: обводненность, водонеф-тяной контакт, водонепроницаемый экран, водоизолирующие составы

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.

Показать целиком