СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ЗОН ПОГЛОЩЕНИЯ В СКВАЖИНЕ
WELL ABSORPTION ZONE SEALING METHOD

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к изоляции зон поглощения в скважине как при ликвидации брака в бурении после цементирования обсадной колонны, так и при капитальном ремонте.
Известен способ изоляции зон поглощения в скважине (пат. №2141029, опубл. 10.11.99, БИ №31), включающий закачку водонабухающего полимера, однако эффективность этого метода недостаточна.
Известны составы для блокирования водоносных пластов, для изоляции зон поглощения и проницаемых пластов, для отключения пластов (соответственно, пат. №2124622, опубл. БИ №1, 1999; пат. №2120547, опубл. БИ №29, 1998 г.), содержащие в качестве наполнителя древесные опилки, предварительно пропитанные специальными растворами, или древесные опилки, модифицированные суспензией порошка магния и др. Однако все эти составы обладают низкой механической прочностью, а в случае создания в скважине знакопеременных депрессий вымываются из пор.
Также известны составы (пат. №2120538, опубл. БИ №29, 1998 г.; пат. №2107156, опубл. БИ №8, 1998 г.), включающие в себя полиакриламид (или другой водорастворимый полимер) и различные наполнители: бентонит, глинопорошок, сломель и др.
Наиболее близким к предлагаемому является способ изоляции зон поглощения в скважине (пат. №2111337 РФ, МПК Е21В 33/13, опубл. БИ №14, 1998), включающий последовательную закачку в скважину в зону поглощения вязкоупругого состава и затем цементного раствора. Однако этот способ требует обязательной выдержки вязкоупругого состава в скважине на гелеобразование, что увеличивает сроки ремонта, следовательно, и его стоимость. Недостатками также являются низкая механическая прочность, недостаточная, например, для закрепления слабосцементированных и осыпающихся горных пород или для наращивания цементного камня за обсадной колонной; низкая проникающая способность, не обеспечивающая долговременное перекрытие поровых каналов поглощающих пластов или трещин в цементном камне за обсадной колонной; многокомпонентность (более трех) составов и сложность их приготовления.
Задачей изобретения является создание способа изоляции зон поглощения в скважине, способного долговременно закупоривать поры и трещины поглощающего пласта, трещины в заколонном цементном камне при достаточно глубоком проникновении в них и обладать необходимой механической прочностью (после твердения), успешно противостоящей эксплуатационным нагрузкам, обусловленным температурными изменениями в скважине и работами в ней со знакопеременными депрессиями.
Технический результат достигается путем последовательной закачки в зону поглощения скважины концентрированного водного раствора реагентов, способного образовывать трехмерную структуру в пласте, а затем цементный раствор, затворяемый на разбавленном растворе реагентов. В качестве реагентов для образования трехмерной структуры в пласте используют хлористый алюминий, карбамид и уротропин при следующем соотношении, мас.%:
Хлористый алюминий 4-8
Карбамид 15-30
Уротропин 0-6
Вода - Остальное
В качестве жидкости затворения цемента используют концентрированный водный раствор реагентов, разбавленный в 3-20 раз.
Для приготовления концентрированного раствора реагентов, способного образовать трехмерную структуру в пласте, растворяют в воде хлористый алюминий и карбамид, или хлористый алюминий, карбамид и уротропин, количество которых подбирается в зависимости от пластовой температуры (табл.2). Полученные концентрированные водные растворы реагентов делят на две определенные части (порции): первую часть используют для получения трехмерной структуры в пласте, а вторую часть после 3-20-кратного разбавления водой (в зависимости от поглотительной способности скважины) используют в качестве жидкости затворения тампонажного цемента.
Технический результат - в зависимости от отсутствия или наличия дефекта (не герметичности) обсадной колонны - достигается следующем образом:
3
а) при отсутствии дефекта в колонне создают технологические отверстия любым способом перфорации, определяют приемистость по воде, последовательно закачивают: 1,5-5,0 м концентрированного водного раствора реагентов, цементный раствор, в котором цемент затворен водным раствором реагентов, разбавленным водой в 3-20 раз, в количестве 0,1-0,5 часовой приемистости скважины (количество концентрированного раствора реагентов, способного образовать трехмерную структуру в пласте, а также кратность его разбавления для процесса затворения цемента, выбираются в зависимости от интенсивности поглощения);
б) при наличии дефекта в колонне все работы, перечисленные в п. а) ведутся без создания технологических отверстий.
Способ проверен в промысловых условиях как в скважинах с дефектами эксплуатационных колонн, так и в скважинах без дефектов. При этом неоднократные попытки ликвидировать поглощения способом по прототипу не привели к положительным результатам.
Процесс на скважине производится в следующей последовательности. После определения геометрических характеристик зоны поглощения скважины и ее приемистости рассчитывают необходимый общий объем концентрированного водного раствора реагентов, способного образовывать трехмерную структуру в пласте для данного температурного порога скважины. После приготовления часть требуемого объема концентрированного раствора реагентов закачивают в скважину (в НКТ, спущенные до технологических отверстий, или до места дефекта эксплуатационной колоны) и вслед за ней цементный раствор. Для получения цементного раствора в качестве жидкости затворения используют оставшуюся часть концентрированного раствора реагентов, разбавленного в необходимое количество раз. Затем все закачанные растворы продавливаются в пласт продавочной жидкостью объемом, равным внутреннему объему НКТ. Скважину оставляют в покое под давлением, равным давлению продавливания на время, необходимое для затвердевания цементного раствора.
При недоподъеме цементного раствора до проектной высоты вследствие его (раствора) поглощения пластом при технической возможности наращивания цементного камня от устья поступают следующим образом. Производят опрессовку межколонного пространства водой и, определив геометрическую характеристику зон поглощения и отсутствия цементного камня, рассчитывают необходимый общий объем концентрированного водного раствора реагентов, способного образовывать трехмерную структуру в пласте для данного температурного порога скважины и объем цементного раствора (табл.3). Заготовив необходимые объемы концентрированного водного раствора реагентов и раствора, разбавленного в необходимое количество раз, закачивают последовательно в межколонное пространство скважины концентрированный водный раствор реагентов, способный образовывать трехмерную структуру в пласте, и цементный раствор, затворяемый на разбавленном растворе. Продавливание концентрированного водного раствора реагентов, способного образовывать трехмерную структуру в пласте, и цементного раствора, приготовленного на ее основе, осуществляют продавочной жидкостью объемом, равным требуемому (техническими условиями, проектом на строительство скважины) объему свободного межколонного пространства над цементным раствором.
В обоих описанных случаях ликвидации поглощения и брака концентрированному водному раствору реагентов, способному образовывать трехмерную структуру в пласте, отводится роль понизителя поглотительной способности пласта.
Концентрированный водный раствор реагентов создает в поровом пространстве поглощающего пласта экран, препятствующий рассеиванию и размыванию тампонажной смеси по этому пласту; разбавленный до требуемой кратности раствор, на котором затворен цемент, увеличивает исходную вязкость цементного раствора (возрастающую во времени тем интенсивнее, чем ниже кратность разбавления раствора, на котором затворяется цемент), снижает фильтрационную способность этого цементного раствора, увеличивает устойчивость изолирующего барьера.
Как видно из данных, приведенных в табл.1, при использовании прототипа поглощение начиналось при 4,0-8,0 МПа, а при использовании предлагаемого способа поглощение отсутствует при давлении до 15,0 МПа.
Таким образом, преимуществами данного способа являются:
- отсутствие необходимости готовить тампонирующие смеси с инертными наполнителями для снижения интенсивности приемистости поглощающего пласта;
- снижение времени на гелеобразование вязкоупругого состава в скважине, что сокращает сроки ремонта (ликвидации брака);
- возможность не использовать быстросхватывающиеся смеси (БСС), которые в случаях непредвиденных остановок в процессе их приготовления и закачивания в намеченный интервал могут привести к прихвату заливочных труб;
3
3
- при резком непредвиденном снижении приемистости при закачке композиции в намеченный интервал до минимальной величины (300-400 дм/мин=18-24 м/ч) излишки композиции и цементного раствора можно вымыть из скважины обратной промывкой без опасности прихвата заливочных труб;
- высокая устойчивость изолирующего барьера.
Таблица 2
Наименование компонентов
Для пластовой температуры, °С
20
40
60
80
Хлористый алюминий
4
4
4
8
Карбамид
16
15
16
30
Уротропин
6
4
2
-
Вода
74
77
78
62