щ
ig технологии
Разработка водонабухающих пакеров;-для разобщения пластов и сниже^ИЯ S водопритока нефтедобывающих скважин
А.К. АЗИЗОВА,
главный инженер
А.А. ГАББАСОВА,
начальник центральной заводской лаборатории
АО «КВАРТ»
Р.И. КАТЕЕВ,
к.т.н., заведующий лабораторией крепления скважин
А.Р. ИСХАКОВ,
младший научный сотрудник
Р.Р. КАДЫРОВ,
д.т.н., главный научный сотрудник
ПАО «Татнефть», «ТатНИПИнефть»
krep@tatnipi.ru
В мировой практике широко применяется технология заканчивания скважин с горизонтальным окончанием с применением набухающих пакеров. В статье описываются методика и результаты стендовых испытаний водонабухающих пакеров, разработанных для условий месторождений ОАО «Татнефть». Рассматривается опыт изоляции трещиноватых участков горизонтальных стволов с применением набухающих пакеров отечественного производства.
Ключевые слова: пакера, суперабсорбирующий полимер, эластомер, скважина, цементирование, разобщение пластов, обводненные интервалы, обсадной хвостовик
DEVELOPMENT OF wATER-SwELLABLE PACKERS TO ISOLATE FORMATIONS AND REDUCE THE wATER OF OIL PRODUCING wELL
A. AZIZOVA, A. GABBASOVA «QUART» JSC, R. KATEEV, A. ISKHAKOV, R. KADUROV JSC «Tatneft», «TatNIPIneft»
The application of the technology, the completion of wellbores with the use of water-swellable packers are widely use in the world practice. In the article describes the methodology and results of bench testing of water-swellable packers, designed for the fields of JSC «Tatneft». Examines the experience of isolation of fractured sections of horizontal wells with the use of water-swellable packers of domestic production.
Keywords: the packers, superabsorbent polymer, elastomer, well, cementing, separation of layers, watered intervals, casing shank
В ОАО «Татнефть» водонефтенабу-хающие пакера (ВНП ) применяются с середины 2010 г - различных типоразмеров, иностранного производства [1]. Основное применение пакеров находится в области заканчивания скважин с цементированием эксплуатационной колонны, где пакер является превентивным устройством для предотвращения заколонных перетоков. Но, в связи с увеличением бурения скважин с горизонтальным окончанием, все большее применение находят водонефтенабухающие пакера как инструмент селективного за-канчивания горизонтального или бокового горизонтального ствола.
В целях импортозамещения с марта 2013 г началась разработка рецептуры во-донабухающего эластомера и изготовления водонабухающего пакера. Совместно со специалистами ТатНИПИнефть к работе были привлечены специалисты одного из крупнейших предприятий резино-техничес-кой отрасли в России - Камско-Волжского Акционерного Общества Резинотехники (АО «КВАРТ», г. Казань), которое выпускает более 7 тысяч наименований продукции, поставляемой во все регионы России и страны ближнего зарубежья, в том числе оборудование для нефтегазового сервиса.
За этот период было разработано и опробовано более 100 составов различ-
ных резиновых смесей, проведено 65 стендовых испытаний различных типоразмеров на АО «КВАРТ».
Работа специалистами института «ТатНИПИнефть» и АО «КВАРТ» проводилась поэтапно: разработка рецептуры и конструкции пакера, лабораторные исследования эластомера, стендовые испытания пакеров, промысловые испытания в скважинах.
Патентный поиск и изучение научно-технической документации выявил следующее: при производстве водонабухающих пакеров преимущество отдается эластомерным композициям, включающим сшиваемый эластомер или смесь сшиваемых эластомеров (различные каучуки), суперабсорбирующие полимеры, вулканизующую систему, армирующие термостойкие добавки, порообразователи и наполнители.
По рекомендации института «ТатНИПИ-нефть» был целенаправленно синтезирован суперабсорбент, представляющий собой порошок белого цвета, который ограниченно набухает в воде, причем, в отличие от других водонабухающих полимеров, он активно набухает и в минерализованной воде, при этом не подвергается гелирова-нию. На основании полученного суперабсорбента и бутадиен-нитрильного каучука в АО «КВАРТ» были разработаны и опробованы более сотни вариантов резиновых
С марта 201 3 г. в АО «КВАРТ» совместно со специалистами института «ТатНИПИнефть» ведутся работы по разработке рецептуры водонабухающего эластомера. За этот период было разработано и опробовано более 1 □□ составов различных резиновых смесей, проведено 65 стендовых испытаний различных типоразмеров.
технологии
т
смесей. По результатам лабораторных испытаний выбрали оптимальную рецептуру [2].
На стадии исследовательских и лабораторных работ разрабатывались рецептуры и изучалось влияние на эластомерную композицию:
• температуры среды;
• степени минерализации;
• времени набухания;
• кислотного состава;
• вида степени сшивки эластомера.
Для второго этапа исследования ВНР (водонабу-хающих резин), после проведения лабораторных исследований, были разработаны программа и мето дика стендовых гидравлических испытаний водонабухающих пакеров (ВНП). Изготовлен специальный стенд (рис. 1), позволяющий испытывать перепад давления на ВНП длиной 1 и 2 м.
Для испытаний готовили ВНП на обсадной трубе с диаметрами: 114, 146, 168 мм и внешними диаметрами эластомера, соответственно, 133, 144 и 206 мм, которые помещали в модель скважины - это труба с внутренними диаметрами 145, 156 и 217 мм соответственно. На обсадной трубе ВНП закрепляли методом вулканизации, с торцов пакер укрепляли металлическими кольцами. Набухание пакеров происходило при давлении 10 МПа, температуре 22 -25 °С в воде различной минерализации с учетом скважинных условий месторождений ПАО «Татнефть».
По истечении 15 суток набухания и уплотнения эластомера пакеры к стенкам модели скважины производили опрессовку с производительностью 0,5 л/с электронасосом с шагом давления 2,5 МПа и выдержкой по 2 мин. до начала гидропрорыва с регистрацией давления манометром.
На основании полученных результатов лабораторных исследований и стендовых испытаний была изготовлена опытная партия водонабухающих паке-ров. В рамках разработанной программы опытно-промышленной разработки (ОПР) проведен спуск 114 мм хвостовиков на скважинах залежи 301-303 НГДУ «Ле-ниногорскнефть». В скважины (рис. 2) спущено по 3 пакера: пакер на голове хвостовика, два пакера в интервалах уплотнения карбонатного коллектора, т.е. горизонтальный ствол разделен на три секции. В «носке» горизонтального ствола обсадной хвостовик оборудован щелевыми фильтрами. Приток ведется с «носка» скважины с перспективой подключения к добыче середины и «пятки» горизонтального ствола. Приведенная на рис. 2 скважина после года эксплуатации добывает 2,96 т/сут нефти с обводненностью 26%.
В порядке постановки водонабухающих пакеров на производство для серийного использования в подразделениях ОАО «Татнефть» специалистами института «ТатНИПИнефть» был разработан нормативный документ «Инструкция по технологии разобщения пластов водонабухающими пакерами» РД 153-39.0-876-14. АО «КВАРТ», в свою очередь, разработало технические условия ТУ 3665-234-057-88889-2015 и получило де-
Рис. 1. Схема испытательного стенда
1 - обсадной патрубок 0 114 мм; 2 - уплотнительные кольца; 3 - водонабухающий эластомер; 4 - штуцер для подачи давления; 5 - труба-имитатор ствола скважины 0 145 мм; 6 - штуцер контроля утечек
КВАРТ 952-954,2 м
КВАРТ 1033,8-1036,0 м
КВАРТ Фильтр ФОК 1057,2- 1073,81059,4 м 1093,8 м
—щ- 1126 м
82 м 23 м 68 м
'вв^Зад, 963«
Рис. 2. Схема хвостовика скважины НГДУ «Лениногорскнефть»
набухающий пакер
фильтр
Рис. 3. Схема разобщения пластов в горизонтальном стволе
кларацию о соответствии на пакеры КВАРТ В результате проведенных опытно-промысловых работ уточнена область применения пакеров КВАРТ:
- для разобщения пластов в горизонтальном стволе скважины и герметизации головы хвостовика в обсадной колонне (рис. 3);
- для отсечения обводненных интервалов в открытом или обсаженном стволе (рис. 4);
- для предотвращения заколонных перетоков в скважинах с высоким риском получения заколонной циркуляции;
- для разобщения интервалов в горизонтальном стволе с последующим проведением гидроразрыва пласта (ГРП) (рис. 5).
Для второго этапа исследования ВНР (водонабухающих резин), после проведения лабораторных исследований, были разработаны программа и методика стендовых гидравлических испытаний водонабухающих пакеров (ВНП). Изготовлен специальный стенд, позволяющий испытывать перепад давления на ВНП длиной 1 м.
технологии
набухающий пакер
фильтр
интервал обводнения
интервал обводнения
Рис. 4. Схема отсечения обводненных интервалов в горизонтальном стволе
муфта ГРП
набухающий пакер
Рис. 5. Схема хвостовика с пакерами и муфтами ГРП
Необходимость установки и выбор интервала установки пакеров осуществляется геологической и технологической службой нефтегазодобывающего управления (НГДУ) на основе данных геофизического исследования скважины (ГИС): окончательный каротаж, ГИС приборами «АМК-Горизонт» и акустическим профилемером, ГИС с использованием эжекторного устройства УЭГИС в случае определения интервалов притока воды.
Набухающие пакеры необходимо устанавливать в интервалах плотных пропластков, которые интерпретируются и выделяются по результатам геофизических исследований скважин (ГИС):
- низкие значения естественного гамма-излучения горной породы по гамма-каротажу (ГК);
- высокие значения водородосодержания по нейтронному гамма-каротажу (НГК);
- номинальный диаметр скважины по показаниям акустического профилемера (каверномер).
С учетом результатов исследований геологической и технологической службой НГДУ подбирается компоновка хвостовика, обеспечивающая разделение горизонтального ствола на перспективные для эксплуатации интервалы, изоляцию водонасыщенных и обводненных интервалов.
Выводы
1. Разработаны составы водонабухающей резины для уплотнительного слоя пакера, работоспособные в пресной и минерализованных пластовых водах и стойкие к кислотному воздействию.
2. Результаты лабораторных исследований различных водонабухающих образцов подтвердили зависимость степени набухания от температуры и минерализац
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.