6.11 Обмеження припливу води в нафтові і газові свердловини

Як згадувалось вище, переведення покладів нафти на водонапірний режим є сприятливою умовою для підвищення нафтовилучення пластів та інтенсифікації розробки. Разом з тим, заводнення пластів спричиняє появу води у видобувних свердловинах, що створює цілий ряд труднощів у їх експлуатації. Головним небажаним моментом в експлуатації свердловин є те, що з появою води відбувається обважнювання стовпа рідини у свердловині, за рахунок чого потрібна більша витрата енергії на піднімання рідини. Крім того, обважнювання стовпа рідини на ділянці стовбура від башмака НКТ до вибою спричиняє зростання вибійного тиску і, як наслідок цього, зменшення дебіту свердловини по нафті. Якщо ж маємо справу з високов'язкою нафтою, то заміщення в'язкої нафти на воду в пласті може спричиняти зростання дебіту води при депресії, що знижується на пласт.

Під час експлуатації об'єктів розробки, представлених шаруватими, по-різному проникними пластами, може виникнути ситуація, коли зростання вибійного тиску, у зв'язку з появою води, спричинить повне припинення відбору з низькопроникних пропластків.

Особливо істотно затискуються водою гідрофільні низькопроникні пласти. Зниження депресії за рахунок зростання вибійного тиску може призвести до того, що капілярний тиск у низькопроникному гідрофільному пласті виявиться вищим за депресію, що створюється на пласт, і тоді буде відбуватися так зване протиплинне капілярне просочення. Таке явище в привибійній зоні пласта професор М.Л. Сургучов (ВНИИнефть) назвав «одяганням фільтра свердловини в шубу». Свердловини з проявленням цього явища можуть перейти на 100% обводнення, особливо якщо внаслідок якихось обставин у них припиняють відбір. У таких свердловинах припинення відбору небажане і, навпаки, переведення свердловин на форсований відбір рідини може супроводжуватися зменшенням % вмісту води.

Особливо слід звернути увагу на експлуатацію масивних покладів, коли поклад нафти або газу підпирається підошовною водою.

Для таких покладів актуальними є питання вибору інтервалу розкриття пласта у свердловинах фільтром і встановлення граничного безводного дебіту (граничної депресії).

Обводнення свердловин з підошовною водою відбувається за рахунок підтягнення конуса води до інтервалу фільтра. Дуже активно процес підтягнення конуса води відбувається в гідрофільних пластах. Класичну схему утворення конуса води зображено на рис. 6.29.

Для попередження підтягнення конуса води заслуговує уваги спосіб експлуатації свердловин, запропонований професором Ф.А. Требіним (МИНХ), який полягає в тому, що у свердловині розкриваються фільтром нафтоносна і водоносна частини пласта. НКТ опускаються до нижніх отворів фільтра. Потік рідини в просторі між фільтром і НКТ прямує до башмака НКТ зверху вниз. У зв'язку з цим, потоки в привибійній зоні пласта за фільтром викривляються вниз до башмака НКТ, що спричиняє викривлення ВНК у прифільтровій частині з спрямованістю вершини конуса вниз.

Ф.А. Требін назвав такий конус – оберненим. (див.рис.6.30).

Рисунок 6.29 – Схема утворення конуса води у свердловині

Рисунок 6.30 – Схема утворення оберненого конуса води (за Ф.А. Требіним)

Відзначимо, що реалізація такого способу експлуатації можлива тільки в пластах, несхильних до піскопроявлень, при цьому, якщо вдасться здійснити форсований відбір рідини, то ефективність способу буде вищою. В усіх інших випадках експлуатації масивних покладів продовження безводного періоду може досягатися встановленням непроникного екрана в пласті в інтервалі трохи вище за ВНК (рис.6.31).

Рисунок 6.31 – Схема встановлення непроникного екрана в свердловині з підошовною водою

Непроникний екран можна створювати у свердловині під час гідравлічного розриву пласта з нагнітанням у створену тріщину цементу, гелеподібного полімеру або гранульованого магнію (Розробка професорів Г.Д. Савенкова, В.М. Дорошенка ІФНТУНГ). У міру підходу води до екрана відбувається гідратація магнію з утворенням водонепроникного середовища. Цікавим у цій розробці є те, що після утворення екрана у свердловині можна провести кислотне оброблення, чим підвищується проникність припокрівельної частини пласта і, якщо в припокрівельній нафтонасиченій частині пласта виявився магній, який з нафтою не реагує, то відбувається термокислотне оброблення, ефективність якої, як правило, вища.

Існує безліч методів обмеження припливу води у свердловини – нагнітання цементу, важкої в'язкої нафти, гелеутворювальних полімерів тощо. Заслуговують особливої уваги, так звані, селективні методи.

Назва селективних методів обмеження припливу води у свердловини умовна. Селективними називають такі методи ізоляції, у застосуванні яких при загальному впливі на всю розкриту продуктивну товщу розрізу ізолюють лише обводнені інтервали. Селективність ізоляційних робіт ґрунтується на властивостях тампонажних матеріалів, тому термін «селективний» часто переносять на матеріал. Переважна кількість селективних методів ізоляції базується на застосуванні цих матеріалів.

Основною перевагою селективних методів обмеження припливу пластових вод у порівнянні з неселективними (встановлення цементних мостів, нагнітання епоксидних смол і інші) є необов’язковість попереднього виділення водо- і нафтонасичених інтервалів пласта і при цьому вони забезпечують вибіркове закупорювання обводнених інтервалів.

Селективний метод не може мати абсолютну вибірковість. Селективністю методу є його здатність вибірково знижувати продуктивність обводнених інтервалів більшою мірою, ніж нафтонасичених. Чим більший ступінь зниження продуктивності припливу пластових вод, тим вища вибірковість методу. Поряд зі зниженням продуктивності обводнених інтервалів внаслідок ізоляційних робіт можливе в єдиному циклі робіт підвищення продуктивності (проникності) нафтонасичених інтервалів пласта.

Заслуговує уваги спосіб селективної ізоляції пластових вод, розробка якого виконана на кафедрі розробки і експлуатації нафтових і газових родовищ ІФІНГ (професор І.І. Кравченко, Ю.О. Зарубін). Метод отримав назву ,,Технологія обмеження припливу пластових вод з попереднім охолодженням привибійної зони пласта^,,. Теоретичною основою методу є те, що при охолодженні привибійної зони пласта в'язкість нафти в необводненій, як правило, низькопроникній частині пласта істотно збільшується, а в'язкість води змінюється мало. При подальшому введенні в привибійну зону тампонувального в’язкопружного матеріалу він надходить у високопроникну частину пласта. Як тампонувальний матеріал використовується гіпано-формалінова суміш з домішкою соляної кислоти. Охолоджування привибійної зони досягається за рахунок розчинення гранульованої аміачної селітри в прісній воді - ендотермічна реакція.

Операції з ізоляції вод виконуються в такій послідовності:

У свердловину до верхніх отворів фільтра опускають НКТ.

На гирлі свердловини встановлюється заливальна головка і підключаються насосні агрегати.

У свердловину нагнітають прісну воду в об'ємі, необхідному для заповнення нею інтервалу фільтра.

Відразу після запомповування прісної води запомповують суспензію аміачної селітри у вуглеводневій рідині (легка нафта або газовий конденсат).

До моменту досягнення суспензією башмака НКТ витрату протискувальної рідини знижують до мінімуму, щоб при поверненні струменя з НКТ у затрубний простір відбулося випадання селітри в фільтровій частині свердловини. Об'єм селітри приймається за умови повного заповнення фільтрової частини свердловини селітрою.

Відразу після нагнітання суспензії в НКТ заливають буферну рідину, яка розділяє ізоляційний матеріал від суспензії аміачної селітри.

Після буферної рідини запомповують ізоляційний матеріал.

Після нагнітання рідининосія аміачної селітри в затрубний простір свердловині на деякий час дають спокій для здійснення екзотермічної реакції розчинення селітри у воді.

Проводять протискування ізоляційного матеріалу в пласт.

Після утворення закупорюваної структури свердловину промивають з метою видалення залишків гелеподібного матеріалу «зшитого» гіпану, який з якихось причин не увійшов у пласт.

Свердловина пускається в експлуатацію.

Випробування технології з високим технологічним ефектом проводилося на багатьох свердловинах Прикарпаття і ДДЗ. Пріоритет з технології підтверджено авторським свідоцтвом.