Патент на изобретение №2245987

(54) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ЗОНЫ ПОГЛОЩЕНИЯ В СКВАЖИНЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, в частности к изоляции зон поглощения в нефтяной или газовой скважине в процессе ее бурения и/или эксплуатации. Во время эксплуатации скважины речь может идти о ликвидации зоны поглощения, приуроченной к интервалам нарушений обсадной колонны. Обеспечивает повышение эффективности изоляции зоны поглощения в скважине за счет возможности применения изоляционных систем высокой вязкости и возможности регулирования их вязкости в условиях скважины. Сущность изобретения: способ включает спуск в скважину заливочной колонны с установкой ее башмака над кровлей зоны поглощения. По заливочной колонне в скважину закачивают порции рабочей жидкости. В качестве нее принимают щелочной сток производства капролактама или его раствор. Рабочую жидкость чередуют с порциями ее загустителя – силиката натрия. Чередуют через оторочки воды. Рабочую жидкость закачивают с последовательно уменьшающейся концентрацией. Оторочки воды закачивают с последовательно уменьшающимся объемом. После выхода из заливочной колонны в скважину первых порций рабочей жидкости и ее загустителя закачку продолжают в циклическом режиме с периодическими остановками закачки из условия генерирования волн давления таким образом, что прямая и отраженная волны давления взаимодействуют в стволе скважины над зоной поглощения или ниже этой зоны. 5 з.п. ф-лы.

Настоящее изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, в частности к изоляции зон поглощения в нефтяной или газовой скважине в процессе ее бурения и/или эксплуатации. Во время эксплуатации скважины речь может идти о ликвидации зоны поглощения, приуроченной к интервалам нарушений обсадной колонны.

Известен способ изоляции зоны поглощения в скважине путем закачки в нее изолирующего материала (см., например, Абдрахманов Г.С. и др., Исследование и изоляция поглощающих пластов в процессе проводки скважин, ТНТО, Серия Бурение, Москва, ВНИИОНГ, 1973, с.106-107).

Недостатком известного способа является его низкая эффективность из-за возможности разбавления изолирующей смеси скважинной жидкостью и ограничения в использовании вязких жидкостей.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности изоляции зоны поглощения в скважине за счет возможности применения изоляционных систем высокой вязкости и возможности регулирования их вязкости в условиях скважины.

Необходимый технический результат достигается тем, что способ изоляции зоны поглощения в скважине включает спуск в скважину заливочной колонны с установкой ее башмака над кровлей зоны поглощения, закачку в скважину по заливочной колонне порций рабочей жидкости, чередующейся с порциями ее загустителя через оторочки воды, разделяющие загуститель от рабочей жидкости, которую закачивают с последовательно уменьшающейся концентрацией, а оторочки воды – с последовательно уменьшающимся объемом, при этом после выхода из заливочной колонны в скважину первых порций рабочей жидкости и ее загустителя закачку продолжают в циклическом режиме с периодическими остановками закачки из условия генерирования волн давления таким образом, что прямая и отраженная волны давления взаимодействуют в стволе скважины над зоной поглощения или ниже этой зоны.

Кроме того:

в качестве рабочей жидкости принимают щелочной сток производства капролактама (ЩСПК), а в качестве загустителя – силикат натрия;

в качестве оторочек воды принимают пресную воду;

концентрацию ЩСПК уменьшают до 1,5% за счет его растворения в пресной воде;

силикат натрия принимают в виде водного раствора с концентрацией 8-15%;

ЩСПК закачивают из расчета 1-3 м³ на 1 м толщины зоны поглощения, а силикат натрия – из расчета 0,5-1 м³ на 1 м толщины зоны поглощения;

в качестве последней порции закачивают цементный раствор и/или цементный раствор с добавкой 0,1-1,5% от объема воды затворения цемента.

Сущность изобретения заключается в том, что оно позволяет ликвидировать поглощения в скважине практически любой степени сложности за счет возможности применения изолирующей жидкости высокой степени вязкости. Жидкость высокой степени вязкости приготавливают непосредственно в скважине, поскольку закачка такой жидкости в готовом виде с устья скважины существующими средствами (насосами) не всегда является возможной или эффективной. В одном случае насосы не могут в принципе обеспечить закачку жидкости высокой вязкости. В другом случае насосы, если и могут обеспечить закачку жидкости определенной степени вязкости, но они разрушают при этом структуру этой жидкости, которая теряет свои изоляционные свойства.

Изолирующую жидкость высокой степени вязкости обеспечивают смешиванием в скважине рабочей жидкости, например, щелочного стока производства капролактами (ЩСПК) или его водного раствора с водным раствором силикатом натрия.

Изолирующую жидкость с достаточной степенью вязкости можно получить также смешиванием в скважине ЩСПК с хлористым кальцием или мылонафта с хлористым кальцием.

Первые порции изолирующей жидкости предусматривают максимальной вязкости для обеспечения гидрозатвора и предотвращения катастрофического поглощения. С течением времени от начала изоляционных работ возрастает опасность непроизвольного образования загущенной жидкости в заливочной колонне, затрудняющей дальнейшее осуществление изоляционных работ и, возможно, даже их исключение. Поэтому дальнейшую закачку порций рабочей жидкости осуществляют с последовательно уменьшающейся концентрацией. При этом оторочки воды закачивают с последовательно уменьшающимся объемом для повышения надежности смешивания рабочей жидкости с ее загустителем. Кроме того, после выхода из заливочной колонны в скважину первых порций рабочей жидкости и ее загустителя существует возможность более длительного времени воздействия на них для смешивания.

Особенностью изобретения является процесс принудительного смешивания рабочей жидкости с ее загустителем. Для этого после выхода из заливочной колонны в скважину первых порций рабочей жидкости и ее загустителя закачку продолжают в циклическом режиме с периодическими остановками закачки. Это обеспечивает генерирование ударных волн давления. Заранее опытным путем в скважинных условиях с применением датчиков давления в скважине, контролем давления на устье и последующим математическим моделированием отрабатывают такие условия генерирования волн давления, чтобы прямая и отраженная волны взаимодействовали в стволе скважины над зоной поглощения или ниже этой зоны. При взаимодействии прямой и отраженной волн давления над зоной поглощения (во фронте разнонаправленных волн давления), где собственно находятся выходящие из заливочной колонны порции рабочей жидкости и загустителя, создаются оптимальные условия их смешивания. При таком смешивании и при условии максимальных начальных концентраций реагирующих жидкостей вязкость получающейся изолирующей жидкости возрастает в степенной зависимости. Откликом этому является рост давления продавки этой жидкости в зону поглощения. Для исключения нежелательного воздействия (периферийным фронтом давления) на порции жидкости в заливочной колонне необходимо периодически изменять параметры циклического режима закачки таким образом, чтобы прямая и отраженная волны давления взаимодействовали бы и ниже зоны поглощения. В этом заключается регулирование вязкости изолирующей жидкости в процессе ее выхода в ствол скважины из заливочной колонны. Для перемещения зоны взаимодействия волн давления по стволу скважины изменяют, например, частоту и/или амплитуду, и/или период циклического воздействия (периоды остановки закачки и/или величины давления закачки, и/или динамику наращивания давления закачки, и/или динамику сброса давления закачки).

Способ осуществляют следующим образом.

Перед началом изоляции выделенной в скважине зоны поглощения проводят ее гидродинамические исследования. Определяют характер поглощения жидкости, статический и динамический уровни, а также характер отклика скважины на изменение вязкости закачиваемой жидкости. Проверяют отклик скважины на ее циклический режим работы с регистрацией на устье и в скважине параметров давления и фиксацией зон взаимодействия прямых и отраженных волн давления по стволу скважины в зависимости от режима циклической закачки. После этого в скважину спускают заливочную колонну. Башмак колонны устанавливают, например, на 10-15 м выше кровли зоны поглощения. Закачивают в скважину по заливочной колонне порции рабочей жидкости, например, ЩСПК, которые чередуют с порциями ее загустителя, например, силикатом натрия. ЩСПК закачивают из расчета, например, 2 м³ на 1 м толщины зоны поглощения, а силикат натрия – из расчета 0,7 м³ на 1 м толщины зоны поглощения. Первую порцию ЩСПК принимают, например, 100% концентрации. Последняя порция ЩСПК, в зависимости от характера зоны поглощения, может быть принята с концентрацией 1,5%. ЩСПК растворяют в воде, например, пресной. При этом концентрация силиката натрия составляет, например, 15%. Его тоже растворяют в воде, например, пресной. Между порциями рабочей жидкости, например, ЩСПК и загустителя, например, силиката натрия закачивают оторочки воды для их разделения и предотвращения преждевременного смешивания и загустевания в заливочной колонне. Загуститель (силикат натрия) закачивают с последовательно уменьшающейся концентрацией, например, до 8% в конечной порции. При этом оторочки воды закачивают с последовательно уменьшающимся объемом. После выхода из заливочной колонны в скважину первых порций рабочей жидкости, например, ЩСПК, и ее загустителя, например, силиката натрия, закачку продолжают в циклическом режиме. Для этого закачку осуществляют с периодическими остановками из условия генерирования волн давления таким образом, чтобы прямая и отраженная волны взаимодействовали в стволе скважины над зоной поглощения или ниже этой зоны. Циклический режим сопровождают изменениями, например, частоты и/или амплитуды, и/или периода циклического воздействия. Для этого изменяют периоды остановки закачки и/или величины давления закачки, и/или динамику наращивания давления закачки, и/или динамику сброса давления закачки. Степенью смешивания рабочей жидкости и ее загустителя определяют, в конечном итоге, вязкость изолирующей жидкости, а следовательно и успешность изоляции зоны поглощения. Течение процесса изоляции контролируют давлением на устье скважины и в ее стволе, при необходимости, а также динамикой изменения этого давления.

Формула изобретения

1. Способ изоляции зоны поглощения в скважине, включающий спуск в скважину заливочной колонны с установкой ее башмака над кровлей зоны поглощения, закачку в скважину по заливочной колонне порций рабочей жидкости, в качестве которой принимают щелочной cток производства капролактама – ЩСПК или его раствор, которые чередуют с порциями загустителя рабочей жидкости – силиката натрия через оторочки воды, разделяющие загуститель от рабочей жидкости, которую закачивают с последовательно уменьшающейся концентрацией, а оторочки воды – с последовательно уменьшающимся объемом, при этом после выхода из заливочной колонны в скважину первых порций рабочей жидкости и ее загустителя закачку продолжают в циклическом режиме с периодическими остановками закачки из условия генерирования волн давления таким образом, что прямая и отраженная волны давления взаимодействуют в стволе скважины над зоной поглощения или ниже этой зоны.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оторочек воды принимают пресную воду.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию ЩСПК уменьшают до 1,5 % за счет его растворения в пресной воде.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что силикат натрия принимают в виде водного раствора с концентрацией 8-15%.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что ЩСПК закачивают из расчета 1 – 3 м³ на 1 м толщины зоны поглощения, а силикат натрия – из расчета 0,5 – 1 м³ на 1 м толщины зоны поглощения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве последней порции закачивают цементный раствор.