Архив WinRAR_1 / Лекции_ХИМИЯ

Методы ограничения притока вод

Сущность любой ремонтно-изоляционной работы в добывающей скважине с применением водоизолирующего материала сводится к перекрытию путей притока воды в нее избирательным воздействием на источник обводнения: на смежные пласты и пропластки-обводнители, обводненные зоны в продуктивном объекте, а также на пути водопритоков в виде трещин в коллекторе и других каналов в заколонном пространстве. Для этой цели разработаны различные методы с применением водоизолирующих материалов и технических средств.

Борьба с водопритоками включает в себя как профилактические методы, направленные на предупреждение водопритоков, так и технологии их ликвидации. Профилактика водопритоков может проводиться как на стадии бурения, так и при эксплуатации скважин.

Методы предупреждения водопритока подразделяются на химические и технологические. Химические методы предполагают соответствие используемого тампонажного раствора минералогическому составу пород для надежного сцепления раствора с породой, а также обязательное использование буферных составов перед закачиванием тампонажного раствора [1].

К технологическим способы предупреждения обводнения скважин относятся:

качественное и надежное разобщение продуктивных пластов в процессе строительства скважины;

выбор оптимальной депрессии на пласт при освоении и эксплуатации скважин;

выбор оптимальной скорости продвижения фронта вытеснения нефти водой, которая должна соответствовать скорости капиллярной пропитки водой пород коллектора;

16

подбор режима работы скважины (отбора жидкости) с учетом достижения малой подвижности поверхности водонефтяного контакта в радиусе глубокой депрессионной воронки;

выравнивание профиля приемистости нагнетательных скважин путем применения тонкодисперсных наполнителей и полимерных составов;

изменение реологических свойств закачиваемой воды путем применения полимерного заводнения;

форсированный отбор жидкости из пласта.

Существует множество классификаций методов ограничения водо-

притока. В общем смысле эти методы делятся на механические и физикохимические. К первым относятся спуск дополнительной ЭК, установка гофрированных, извлекаемых и полимерных пластырей, использование двухпакерной системы. Физико-химические способы изоляции водопритоков основаны на применении специальных реагентов и составов, которые закупоривают пути притока воды к скважине. В зависимости от механизма и особенностей образования закупоривающего вещества способы изоляции разделяют на селективные и неселективные (селективные и неселективные материалы). (рисунок 3)

17

гелеобразователь и другие добавки. К материалам на основе органических соединений относятся полимерцементные растворы на основе тампонажного цемента и фенолформальдегидных смол или мономеров акриламида, составы на основе кремнийорганических соединений, включающие воду и другие гелеобразователи.

По механизму образования водоизолирующей массы неселективные реагенты для изоляции воды и ликвидации заколонных перетоков:

Отверждающиеся (отверждении самого закаченного состава в полном объеме):

цементы – цементная суспензия, чаще на водной основе;

синтетические смолы – фенолформальдегидная, мочевино- меламино-формальдегидная, эпоксидная, акриловая;

Осадкообразующие (образование водоизолирующей массы в результате взаиможействия закачиваемых реагентов):

образуют осадок в результате взаимодействия закачиваемых реагентов (водные растворы солей железа, алюминия, едкого натра);

создают гели за счет реакции между первичными и вторичны-

ми аминами – гелеобразующие реагенты типа полисахаридов (крахмал) и протеинов (белки), водорастворимые соли кремниевой кислоты

Ограничение притока воды носит селективный характер, когда используют материалы, избирательно снижающие проницаемость обводненных зон (селективные методы изоляции). Материал закачивают во всю перфорированную часть пласта; образуются осадки, гели или отверждающиеся вещества, которые увеличивают фильтрационные сопротивления только в водонасыщенной части пласта. Селективное воздействие химпродуктов основывается на различии физико-химических свойств пластовых жидкостей (нефти и воды), и физико-геологических особенностях строения продуктивного объекта.

19

По химической природе селективные реагенты для изоляции воды и ликвидации заколонных перетоков делятся на три группы. Первую группу составляют составы на основе органических материалов: полимеры акрилового ряда; полиэтиленоксиды; эфиры целлюлозы; микробные полисахариды; органические формальдегидные смолы.

Во вторую группу входят составы на основе элементоорганических соединений: кремнийорганические; металоорганические.

Третья группа представлена реагентами на основе неорганических материалов и включает в составы на основе силикатов, солей алюминия и цементные растворы на углеводородной основе.

По типу взаимодействия реагентов выделяют три групп селективных методов, основанных на взаимодействии реагентов [3]:

-с пластовыми водами,

-с нефтью,

-с породой

По типу действия выделяют отверждающиеся, гелеобразующие, осадкообразующие селективные реагенты, а также гидрофобизаторы и пенные системы.

Как правило, любой материал не может обладать абсолютной селективностью (избирательностью). Селективность материала (реагента, состава) зависит от следующих факторов:

способности вступать в реакцию с водой с образованием закупоривающего вещества (осадка, геля, твердого вещества);

способности вступать в реакцию с солями, содержащимися в воде, с образованием закупоривающего вещества (осадка, геля, твердого вещества);

неспособности реагента к взаимодействию с нефтью с образованием закупоривающего вещества или стойкой водонефтяной эмульсии;

способности к адсорбции на поверхности водонасыщенных пород, в том числе гидрофобизации порового пространства;

20

способности к образованию эмульсий и пен, неустойчивых в углеводородах;

гидрофильности состава, которая способствует преимущественной фильтрации в водонасыщенные, более проницаемые интервалы пласта;

отсутствия адгезии закупоривающего вещества с нефтенасыщенными породами пласта;

способности дисперсных материалов к набуханию (увеличению объема) в воде и уменьшению объема или растворению в нефти.

К реагентам, применяемым для образования экрана, предъявляются ряд требований, которые можно сформулировать следующим образом:

для создания экранов большой протяженности реагенты должны хорошо фильтроваться в пласт, поэтому они должны иметь низкую вязкость;

образованный в пласте экран должен быть способным сдерживать напор пластовых вод, следовательно, закупоривающее вещество должно максимально снизить проницаемость каналов, обладать высокой адгезией к стенкам каналов;

сроки превращения хорошо фильтрующихся маловязких реагентов в высоковязкие в пластовых условиях должны быть достаточными для обеспечения закачки их в пласт в необходимом количестве и на заданное расстояние;

образованный экран не должен разрушаться со временем, но одновременно перекрытые каналы не должны быть безвозвратно поте-

ряны. В случае необходимости экранированный интервал должен быть возвращен в процесс фильтрации.

Можно выделить следующий комплекс мероприятий для повышения качества водоизоляционных работ:

Технические и геофизические исследования для определения причин

иинтервала обводнения

21

Определение свойств пластовых вод и нефтей, тип пород коллектора, коллекторские свойства пород, значение пластовой температуры и давления

Оценка состояния скважины и наличие специального оборудования для проведения водоизоляционной технологии

Проверка наличия качественных тампонажных материалов

Оценка экономической целесобразности использования той или иной технологии

12. Реагенты для водоизоляции

Одна из самых актуальных проблем в нефтегазопромысловом делеэто предупреждение и ограничение водопритоков в процессе разработки нефтяных и газовых месторождений, особенно на их поздней стадии разработки. Решение проблемы усугубляется чрезвычайной сложностью и многогранностью процесса обводнения скважин, многообразием причин возникновения и путей водопритоков. В связи с падением пластового давления на завершающей стадии разработки начинают активно внедряться подошвенные воды. Сегодня нефтяные компании добывают три тонны воды на каждую тонну нефти, извлекаемой из истощающихся пластов. Более 40 миллиардов долларов тратится ежегодно на подготовку и утилизацию добываемой воды. Независимо от причин и путей притока обводнение скважин всегда приводит к прогрессирующему снижению притока нефти и газа. Как минимум половина российского фонда добывающих скважин сегодня требует проведения ремонтно-изоляционных работ (РИР).

Существует множество технологий и материалов для предупреждения и предотвращения водопритоков. Скважина требует индивидуальной технологии и применения материалов, конкретно приемлемых для характера и условий, места и технологического (эксплуатационного)

периода, путей и объемов движения вод. Во многих случаях современные

22

технологии ограничения водопритоков могут привести к значительному снижению затрат и увеличению добычи нефти.

Неселективные методы ограничения притока пластовых вод

Ограничение притока воды носит неселективный характер, если используется для этой цели материал, который, независимо от насыщенности среды нефтью, газом или водой, образует экран, не разрушающийся в течение длительного времени в пластовых условиях. Неселективные материалы практически в одинаковой степени закупоривают (изолируют) как водонасыщенные, так и нефтенасыщенные пласты. Основное требования при неселективных методах изоляции – точное выделение обрабатываемого обводненного интервала и исключение снижения проницаемости продуктивной нефтенасыщенной части пласта.

Классификация неселективных составов для ограничения водопритока

По химической природе неселективные реагенты для изоляции воды и ликвидации заколонных перетоков можно разделить на неорганические и органические материалы. Основными неорганическими материалами являются цемент, образующий в пластовых условиях вследствие гидратации твердую малопроницаемую массу, сохраняющую длительное время свои механические свойства, пеноцементы, дисперсии неорганических веществ (глина, мел, сера и др.), составы на основе силикатов, включающие гелеобразователь и другие добавки. К материалам на основе органических соединений относятся полимерцементные растворы и фенолформальдегидных смол или мономеров акриламида, составы на основе кремнийорганических соединений, включающие воду и другие гелеобразователи [1].

23

По механизму образования водоизолирующей массы неселективные реагенты для изоляции воды и ликвидации заколонных перетоков:

Отверждающиеся (отверждении самого закаченного состава в полном объеме):

цементы – цементная суспензия, чаще на водной основе;

синтетические смолы – фенолформальдегидная, мочевино- меламино-формальдегидная, эпоксидная, акриловая;

Осадкообразующие (образование водоизолирующей массы в результате взаимодействия закачиваемых реагентов):

образуют осадок в результате взаимодействия закачиваемых реагентов (водные растворы солей железа, алюминия, едкого натра);

создают гели за счет реакции между первичными и вторичными аминами – гелеобразующие реагенты типа полисахаридов (крахмал) и протеинов (белки), водорастворимые соли кремниевой кислоты

Отверждающиеся водоизоляционные материалы

Тампонажные цементные растворы

Использование тампонажного цементного раствора — это типич-

ный случай неселективной изоляции: цемент и вода взаимодействуют друг с другом, смесь затвердевает, и образуется цементный камень. Несмотря на появление новых материалов, основным для изоляции водопритока остается тампонажный цемент.

В зависимости от конкретного назначения применяют разнообразные активные добавки, наполнители различной природы, качества, размера зерен или пластин, глобул и т. д., а также химические реагенты: замедлители, ускорители, пластификаторы, понизители водоотдачи, используют цементы различной тонины помола и т. д.

Методы цементирования сводятся к задавливанию цементной суспензии в пути водопритоков по заливочным трубам с пакерующим устрой24

ством и без него. Для нагнетания суспензии используется как эксплуатационный фильтр, так и специальные отверстия, создаваемые в интервале источника обводнения. Излишняя часть суспензии вымывается или разбуривается, нефтенасыщенная часть пласта повторно вскрывается перфорацией. Более подробно цементные составы будут изучены в спецкурсе.

Составы на основе синтетических смол

В нефтепромысловой практике применяются множество отверждающихся реагентов на основе синтетических смол - фенолоформальдегид-

ные (ТСД-9, ТС-10, БР-1, БР-12, СФ-282, ФР-50А, ФРЭС, СФК-3, ГТМ-3,

СФМ-3012), резорциноформальдегидные и мочевиноформальдегидные (МФ-17, крепитель «М»), ацетоноформальдегидные (АЦФ-3), конденсированные амины (толуилендиаминовая смола ТДА); эпоксидные поли-

меры - (ТЭГ-1, АРЭФС) и т.д. Смолы вступают в реакции полимеризации, поликонденсации с образованием сплошной полимерной массы с пространственной структурой, они отверждаются в присутствии таких отвердителей, как формалин, уротропин, органические и минеральные кислоты, независимо от свойств жидкой среды пласта [2].

Наиболее широко в нефтепромысловой практике применяются фенолформальдегидные смолы ТСД-9, ТС-10, жидкие фенолформальдегидные смолы СФЖ-3012, ВР-1, ГТМ-3, резорциноформальдегидные и мочевиноформальдегидные смолы, отверждающиеся в присутствии таких отвердителей, как формалин, уротропин, органические и минеральные кислоты, независимо от свойств жидкой среды пласта.

Осадкообразующие водоизоляционные материалы

К методам, основанным на образовании водоизолирующей массы в результате взаимодействия закачиваемых реагентов, относится метод нагнетания в пласт готовой смеси жидкого стекла (Na2SiO3) принцип работы состава заключается в последовательной закачке силиката натрия, который проникает, за счет высокой вязкости, в высокопроницаемые пропластки, соляная кислота взаимодействуя с силикатом натрия образует не-

25