Особенности ремонта скважин по отведению водопритоков

     Аналогом  НСКС по механизму воздействия на пласт является кислый гудрон. Действие водных растворов кислого гудрона, являющегося отходом нефтеперерабатывающих предприятий и содержащих 30-45% свободной серной кислоты, основано на эффекте гидрофобизации и образования осадка гипса при смешении с минерализованной водой. Опытно-промышленные испытания метода селективной изоляции водопритоков с применением кислого гудрона показали довольно высокую его эффективность: успешность работ - 80%, восстановленная добыча нефти - 660 т на каждую скважино-операцию, наблюдалось снижение обводненности продукции на 40-60%. Однако данный метод имеет недостатки, ограничивающие его широкое применение: малый срок хранения реагента (менее 3 мес), высокая коррозионная активность, требующая специального оборудования для его транспортировки и хранения, нетехнологичность при работе в зимнее время.

     5. В БашНИПИнефти проведен большой объем исследований по обоснованию возможности использования в качестве изоляционного реагента синтетических полимерных смол. Совместно с научно-исследовательским институтом сланцев на основе сланцевых фенолов специально для ремонтно-изоляционных работ в скважинах были синтезированы смолы ТСД-9иТС-10.

     Эти смолы отвечают основным требованиям  к реагентам при проведении РИР. Время отверждения их изменяется в широких пределах - от практически мгновенного до нескольких часов. Плотность и фильтруемость регулируется применением различных наполнителей: глины, гипса, асбеста, древесной муки. Отвержденный полимер смолы имеет прочность на разрыв до 1,0 МПа и более и обладает адгезией с поверхностью породы, обсадных труб и цементного кольца.

     Хорошие изолирующие свойства и высокая  технологичность смол ТСД-9 и ТС-10 подтверждены при проведении пракически всех видов РИР в скважинах многих нефтяных районов страны (Башнефти, Татнефти, Куйбышевнефти, Укрнефти, Сахалиннефти, Главтюменнефтегазе). Кроме того, успешные исследований по синтезу смол ТСД-9 и ТС-10, проведение комплексных опытно-промышленных испытаний по их применению и организации промышленного производства смол послужили началом широких исследований по разработке и применению других полимерных материалов.

     Недостатком смол ТСД-9 и ТС-10 является их чувствительность как в жидком виде, так и после отверждения, к минеральным солям, в частности, содержащимся в пластовой воде. При смешении в определенных соотношениях с пластовой водой приготовленные растворы смолы теряют способность к отверждению, при хранении отвержденной смолы в пластовой воде происходит ее усадка - уменьшение в объеме . Успешность всех видов РИР с применением ТСД-9 и ТС-10 по отдельным месторождениям различно и находится в пределах 42-61%. Низкая успешность РИР с использованием смол ТСД-9 и ТС-10 не характеризует изоляционных возможностей смол, а отражает неблагоприятные условия проведения работ. Многие работы с применением смол проводили после безуспешных работ с применением цемента и других изоляционных материалов.

     Применение  смолы ТС-10 для РИР было осуществлено на Правдинском месторождении. В  разрезе вартовской и усть-балыкской толщ выделяется до 20 пластов. Большинство из них по данным промысловой геофизики водонасыщены. Кроме того, основной продуктивный горизонт БС-6 имеет обширную водонасыщенную зону. Перечисленные особенности строения Правдинского нефтяного месторождения обусловливают необходимость качественного разобщения пластов. Во многих скважинах при освоении после бурения получены притоки пластовой воды. Причина - негерметичность цементного кольца за колонной между горизонтом БС-6 и водоносным пластом БС-5, который расположен на 15-20 м выше продуктивного горизонта.

     Исходя  из физических свойств, перспективным  тампонажным материалом при ликвидации негерметичности обсадных колонн и заколонных перетоков оказалась смола ТС-10 по сравнению с цементным раствором. При проведении РИР на месторождении успешность применения смолы ТС-10 составила 80%.

     6. В последние годы у нас и за рубежом все большее внимание уделяют изучению высокомолекулярных водорастворимых полимеров с целью использования их при водоизоляции. В результате разработаны композиционные вязкоупругие и гелеобразующие системы (ВУС и ГОС) путем сшивки различными агентами водных растворов полимеров. При этом гидрогели сохраняют все достоинства базовых водных растворов полимеров, приобретают высокие и регулируемые реологические и вязкоупругие свойства, а также определенную механическую прочность, что существенно усиливает их водоизолирующую способность.

     Как правило, гидрогели готовят на основе полиакриламида, гипана, реже на основе карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ). При этом основным ингредиентом гидрогелей является вода, находящаяся после сшивки полимера в связанном состоянии и занимающая промежутки пространственной структуры, образованной макромолекулами полимера. Поэтому даже при относительно высокой стоимости полимера в пересчете на сухой продукт стоимость тампонажного раствора обычно сравнительно мала, что очень важно при установке большеобъемных водоизолирующих экранов. Кроме того, эти композиции имеют ряд технологических преимуществ из-за простоты приготовления и закачки в скважину и в пласт без опасности прихвата НКТ и других аварийных ситуаций.

     В ВНИИКрнефти разработан тампонажный состав на основе гипана, гелеобразователя, кислот и воды. В качестве гелеобразователя использован карбамидный олигомер, содержащий 30% и более метанольных групп по сухому веществу. Разработан также состав, включающий полиакриламид, лигносульфонат и бихромат натрия (калия). Установлены оптимальные концентрации ингредиентов. При этом время начала гелеобразования состава при 20° С составляет 24-30 ч, а при 80° С 3-5 ч. Помимо изменения концентрации компонентов время начала гелеобразования можно регулировать изменением рН среды добавкой кислоты или щелочи.

     Разработанные ГОС были испытаны на месторождениях Западной Сибири с целью изоляции обводненных пластов, ликвидации заколонных перетоков, прорыва подошвенных и закачиваемых вод. Кроме этого, установлено, что в нагнетательных скважинах выравнивается профиль приемистости и создаются в пласте потокоотделяющие экраны с целью регулирования разработки.

     В промысловых условиях испытаны различные  схемы приготовления гидрогелей. Установлено, что наиболее удобно, в  том числе и в зимних условиях, смешать все порошкообразные  компоненты гидрогеля в заданном соотношении у устья скважины в специальной емкости, затем растворить полученную смесь с помощью эжектора и закачать раствор в скважину через гидродиспергатор. Для повышения эффективности работ целесообразно осуществлять "докрепление" изолирующего экрана из гидрогеля с помощью концентрированного полимерного геля либо с помощью цементного или нефтецементного раствора.

     Испытания ГОС проводились в производственных объединениях Урайнефть, Нижневартовскнефтегаз, Ноябрьскнефтегаз. Успешность РИР при изоляции подошвенных и прорыва нагнетаемых вод по 16 скв. НГДУ Урайнефть составила в среднем 81,2%. Технология изоляционных работ, основанная на применении гидрогелей, пригодна для решения большого числа задач водоизоляции.

     7. Фирма Ailed Colloids в Великобритании разработала полимер, обработка которым призабойной зоны скважины в Северном море уменьшает обводненность их продукции от 90 до 30%. После 6 мес. эксплуатации обводненность восстанавливалась лишь до 60%. Повторная обработка полимером приводит к хорошему результату. Полимер применяется на скважинах, имеющих дебит 2,4-2,55 тыс. м³/сут. жидкости, 90% которой составляет вода. Высокие притоки воды объясняются равномерной проницаемостью нефтеносного песчаника, за счет чего и происходит ее внедрение; соответственно уменьшается эффективность объемного вытеснения нефти.

     Для определения возможности применения полимера в целях уменьшения водопритоков в скважину отбирают и анализируют  керны из зон высокой и низкой проницаемости, после чего на основе их анализа выполняется пробная  изоляция высокопроницаемой зоны с  помощью полимера, который в жидком виде нагнетают непосредственно  в приемную линию нагнетательной скважины. Затраты на обработку окупались  за сутки.

     8. Фирма Don Chemical (США) для изоляции обводненных интервалов рекомендует применять водные растворы полиакриламида. Эффективность этого метода может быть значительно увеличена, если нагнетенный в пласт полимер обработать связующим агентом. В этом случае сначала в пласт нагнетают раствор связующего агента, который адсорбируется породой и затем вступает в реакцию с нагнетаемым раствором полимера. В качестве связующего агента могут использоваться водные растворы солеи двух-, трехвалентных металлов и определенных вяжущих органических компонентов. Сюда относятся катионы металлов, включающие, например, медь, мягкий кальций, алюминий, хром, цинк, кобальт, кадмий, никель, а подходящими солями этих металлов являются нитраты, сульфаты и др.

     В зависимости от характеристики обрабатываемого  коллектора, типа используемого раствора полимера и связующего агента реакция  их в пласте может осуществляться немедленно после нагнетании одного из них или спустя несколько часов  и даже суток. Время обработки  пластов полимеризатором может быть ускорено с помощью дополнительного нагнетания в скважины неорганических кислот, например 10%-го раствора соляной кислоты. Для замедления действия полимеризатора рекомендовано применять предварительное нагнетание в скважины нейтральных буферных жидкостей.

     9. Сотрудники фирмы Getty Oil (США) предлагают нагнетать в обводнившиеся зоны пласта, являющиеся источником поступления воды в скважины, гидрофильный полимер, который характеризуется резким набуханием при контакте с пластовой соленой водой. Абсорбционная способность полимера столь велика, что в разбухшем состоянии масса его частиц возрастает в 1300 раз по сравнению с массой в сухом состоянии. За счет разбухания происходит закупорка обводнившихся зон. Более нефтенасыщенные зоны пласта сохраняют прежнюю проницаемость.

     Закупорочный  материал представляет собой эмульсию, диспергированная фаза которой состоит из нерастворимой в воде и растворимой в нефти смолы. Указанная композиция, будучи инжектированной в водоносную формацию, в результате происходящих в поле высоких пластовых температур реакций деэмульгируется. Коагуляция диспергированной фазы приводит к формированию смоляных капель, сопоставимых по размеру с отверстиями капилляров обрабатываемой формации, способных эффективно закупорить эти отверстия. 

2. Методы  ограничения водопритоков с применением неорганических водоизолирующих материалов

     Для ограничения водопритоков в скважинах  могут применяться отдельные  химические элементы. Известно применение магния, способного гидролизоваться водой с выделением нерастворимого осадка гидроокиси магния. Суспензию порошкоообразного или гранулированного магния в углеводородной жидкости-носителе по схеме гидроразрыва вводят в продуктивный пласт. Поскольку магний не растворим в углеводородах и инертен к ним, реакция гидролиза происходит только в обводненной части пласта с образованием мучнистого осадка гидроокиси магния, закупоривающего водонасыщенные зоны.

     Технология  ограничения притока пластовых  вод с применением гранулированного магния апробирована и внедрена на обводняющихся месторождениях Укрнефти и Мангышлакнефти. Промысловые испытания и внедрение этого метода оказались успешными. Однако из-за наличия твердой фазы в изолирующей композиции метод применим лишь в трещиноватых коллекторах.

     В последние годы исследовано использование  в качестве водоизолирующего материала  силикатов щелочных металлов, в частности  силиката натрия (жидкого стекла). Механизм селективного воздействия водорастворимых силикатов обусловлен способностью их гелировать в присутствии ионов поливалентных металлов, содержащихся в пластовых водах или кислой среде (при предварительной или последующей закачке в пласт кислот, например, соляной) и инертных к нефти. Жидкое стекло хорошо растворяется в пресной воде, растворы имеют низкую вязкость, регулируемую в широком диапазоне концентрацией силиката. Образующийся гель достаточно прочен для тампонирования пористых сред. Реагент нетоксичен и недефицитен. Основной недостаток методов водоизоляции с применением силикатов щелочных металлов - низкая эффективность тампонирования слабоминерализованных пластовых вод. Но возможности этого метода изучены еще недостаточно. Хорошие технологические свойства реагента, доступность сырья и возможность получения изолирующего эффекта обуславливает целесообразность его совершенствования. 

2.3. Методы изоляции водопритоков с применением кремнийорганических соединений

     1. Поиск прогрессивных решений в области разработки водоизолирующих материалов на основе полифункциональных КОС ведется как у нас в стране, так и за рубежом. В начале внедрения метода, в том числе и в Западной Сибири, были использованы хлорпроизводные кремнийорганических соединений или композиции на их основе. Первые публикации о применении КОС в нефтяной промышленности сообщали о креплении призабойной зоны скважин галоидами кремния, алкилгалоидсиланами. Ряд гидролизующихся кремнийорганических соединений, способных к образованию в пластовых условиях закупоривающих породу полиорганосилоксановых полимеров был предложен для изоляции водопритоков в нефтегазодобывающих скважинах. Высокие адгезионные характеристики полиорганосилоксанов к горной породе, их гидрофобная активность обуславливает хорошие изолирующие свойства тампонажных материалов на основе КОС, а химическая инертность их к углеводородам обеспечивает высокие селективные свойства.

     Опытно-промышленные испытания способа селективной  изоляции притока пластовой воды в нефтяных скважинах с использованием простейших кремнийорганических соединений (органохлорсиланов) впервые осуществлены на нефтяных месторождениях Анастасивско-Троицкое и Зимняя Ставка. Испытания предложенного метода показали высокую его эффективность. После обработки силанами наблюдалось полутора-двухкратное увеличение дебита нефти при снижении обводненности с 20-80 до 0-10%. При испытаниях выявлены и существенные недостатки метода - высокая токсичность и агрессивность хлорсиланов, обусловленное выделением значительных объемов хлористого водорода.