Патент на изобретение №2268351

(54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ С СОХРАНЕНИЕМ КОЛЛЕКТОРСКИХ СВОЙСТВ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области строительства скважины и направлено на сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов при креплении скважин от загрязняющих и кольматирующих действий фильтрата и продуктами гидратации цементного раствора под высоким давлением его закачивания. В способе крепления скважины с сохранением коллекторских свойств продуктивного пласта, включающем спуск в скважину эксплуатационной колонны, отмыв глинистой корки буферной жидкостью, создание перед креплением скважины защитного экрана в виде непроницаемой цементной корки из модифицированного химреагентом цементного раствора – МЦР, в качестве химреагента для модифицирования цементного раствора используют поливинилацетатный – ПВА реагент в количестве 0,25 – 0,5% по массе от массы цемента, указанное модифицирование осуществляют путем растворения ПВА реагента в воде при приготовлении жидкости затворения цемента с использованием пеногасителя, например, «Пента-465» в количестве 10% по объему от массы ПВА реагента, закачку МЦР осуществляют порциями, после закачки первой порции МЦР закачивают обычный цементный раствор, в качестве последней порции закачивают МЦР для разобщения пластов продуктивного разреза, причем закаченный в виде первой порции МЦР в конце указанного цементирования продавливается на дневную поверхность. Причем в качестве ПВА реагента используют, например, Мовиол или ВР в количестве 0,25% по массе от массы цемента. Техническим результатом является обеспечение сохранности коллекторских свойств пласта, технологичности в приготовлении и применении. 1 з.п.ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области строительства скважины, в частности к способам крепления скважин с сохранением коллекторских свойств продуктивных пластов от загрязняющих и кольматирующих действий цементного раствора под давлением закачивания его в скважину.

Известен способ предотвращения загрязнения продуктивного пласта [1], предусматривающий расширение диаметра ствола скважины в интервале продуктивного пласта, плотную установку герметизирующей оболочки в расширенном интервале пласта с последующим креплением скважины.

Его недостатком является то, что использование в качестве непроницаемой герметизирующей оболочки в виде стального профильного перекрывателя не обеспечивает достаточную герметизацию расширенного интервала пласта, поскольку ствол скважины не является строго цилиндрическим, особенно в наклонно и горизонтально направленных скважинах, в которых по этой причине при выправлении защитного перекрывателя путем создания в нем высокого давления он неплотно прилегает к стенкам скважины. И, как следствие, по этой причине неизбежно загрязнение коллектора продуктивного пласта фильтратом цементного раствора и продуктами его гидратации и наконец самим цементным раствором под действием высокого давления его закачивания. Кроме того, изготовление и установка перекрывателя требует дополнительного оборудования, больших затрат труда и времени.

Известен также способ закачивания скважины [2], направленный на сохранение коллекторских свойств продуктивного пласта. Способ предусматривает закачивание раствора нейтрального к фильтрационным свойствам продуктивного пласта, образования трещин и каналов в нем с применением перфораторов взрывного действия, спуск эксплуатационной колонны, цементирование ее, ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ) и вторичное вскрытие пласта без использования перфораторов взрывного действия.

При этом в качестве нейтрального к фильтрационным свойствам коллектора продуктивного пласта применяют раствор следующего состава, мас.%:

Этот способ устраняет недостатки вышеописанного аналога [1]. Однако он не технологичен. Требует приготовления раствора нейтрального к фильтрационным свойствам продуктивного пласта, доставку его по колонне труб на забой скважины, вызов геофизической партии, на осуществление этих мероприятий требуются большие затраты времени и труда, связанные с дополнительными спускоподъемными операциям с привлечением большого числа транспортных и технических средств.

Известен также способ предотвращения загрязнения продуктивного пласта [3] под названием: «Способ разобщения пласта в скважине», предусматривающий спуск в скважину эксплуатационной колонны, отмыв глинистой корки со стенок скважины буферной жидкостью и создание перед креплением скважины на ее стенках непроницаемой цементной корки прокачиванием в скважину модифицированного цементного раствора путем добавления к нему полимерного реагента, например поливинилового спирта различных марок, таких как ПВС – Т, ПВС – ТР, ПВС В – 1 Н.

Недостатком известного способа является то, что водоотдача используемого модифицированного цементного раствора первые 4 минуты все еще остается высокой, что под действием высокого давления нагнетания цементного раствора, проникновение его фильтрата в продуктивный пласт не исключается, следовательно, создание надежного защитного экрана в интервале продуктивного пласта не обеспечивается. Кроме того, из-за плохой растворимости ПВС модифицирование им цементного раствора в скважинных условиях не представляется возможным без дополнительных технологических операций, что усложняет его приготовление и применение.

Задачей настоящего изобретения является создание способа крепления скважины, обеспечивающего сохранность коллекторских свойств пласта с использованием модифицированного цементного раствора, технологичного в приготовлении и применении.

Поставленная задача решается описываемым способом, включающим спуск в скважину эксплуатационной колонны, отмыв глинистой корки буферной жидкостью, создание перед креплением скважины защитного экрана в виде непроницаемой цементной корки из модифицированного химреагентом цементного раствора – МЦР.

Новым является то, что в качестве химреагента модифицирования цементного раствора используют поливинилацетатный – ПВА реагент в количестве 0,25-0,5% по массе от массы цемента, указанное модифицирование осуществляют путем растворения ПВА реагента в воде при приготовлении жидкости затворения цемента с использованием пеногасителя, например, «Пента-465» в количестве 10% по объему от массы ПВА реагента, закачку МЦР осуществляют порциями, после закачки первой порции МЦР закачивают обычный цементный раствор, в качестве последней порции закачивают МЦР для разобщения пластов продуктивного разреза в объеме, необходимом для заполнения заколонного пространства в интервале продуктивного пласта, причем закаченный в виде первой порции МЦР в конце указанного цементирования продавливается на дневную поверхность.

Другим отличием способа является и то, что в качестве ПВА реагента используют, например, Мовиол или ВР в количестве 0,25% по массе от массы цемента.

Предварительные патентные исследования, проведенные авторами по патентному фонду института ТатНИПИнефть, а также по научно-технической литературе, показали, что технические решения аналогичного назначения как у предложенного с получением такого положительного эффекта не обнаружены. Следовательно, по мнению авторов, заявляемый объект удовлетворяет критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг.1 схематически изображена система обвязки цементировочного агрегата ЦА – 320 М для растворения ПВА реагента в условиях буровой в воде затворения цемента.

На фиг.2 графически изображена динамика водоотдачи цементных растворов на установке УВЦ – 2 с использованием цемента Сухоложского завода.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

После окончания подготовительных работ, заключающихся в расстановке цементировочной техники на горизонтальной площадке, сборке нагнетательной и водоподающей линии, набора воды в мерные емкости ЦА – 320 М, опрессовке нагнетательной линии на давление, в 1,5 раза превышающее ожидаемое рабочее давление при цементировании колонны и в растворении в воде для затворения цемента модифицирующего ПВА реагента приступают к подготовке воды для приготовления модифицированного цементного раствора (МЦР) один из ЦА – 320 М временно обвязывают по схеме, изображенной на фиг.1.

Для этого из второго отсека 1 мерной емкости 2 в чанок 3 подают порцию воды и включают в работу поршневой насос 4 ЦА – 320 М, одновременно небольшими порциями в чанок засыпают ПВА реагент в количестве 0,25-0,5% по массе от массы цемента, который вместе с водой циркулирует из чанка по всасывающей линии через поршневой насос и по выкидной линии, куда включен диспергатор, снова в чанок 3. При этом в качестве ПВА реагента могут быть использованы зарубежные ПВА реагенты, например Мовиол (Германия) или ВР, в количестве 0,25% по массе от массы цемента.

При растворении ПВА реагента в воде, отечественного и зарубежного производства, особенно при затворении цемента, происходит вспенивание обработанных жидкостей. Поэтому для предотвращения пенообразования в воду затворения цемента в обоих случаях необходимо добавлять антивспениватель (пеногаситель), например, Пента 465 в количестве 10% по объему от массы ПВА реагента.

При полном растворении ПВА реагента, например, отечественного производства процесс занимает 1-1,5 часа, а зарубежного – 14-15 минут, струю готовой жидкости для затворения цемента из чанка направляют в первый отсек 8 мерной емкости 2 для накопления. По аналогичной схеме готовят и остальные порции жидкости до получения необходимого объема.

Затем в скважину через спущенную туда эксплуатационную колонну закачивают буферную жидкость для разделения бурового раствора от цементного, отмыва глинистой корки, нефтяной и полимерной пленки со стенок ствола скважины и наружной поверхности колонны.

На практике хорошие результаты получены, когда буферная жидкость в своем составе содержит триполифосфат натрия с концентрацией 2% по массе и плюс реагент ВПК – 402 – при концентрации 0,2%.

Цементирование колонны осуществляют по традиционной технологии с использованием цементировочных агрегатов, например, ЦА – 320 М. Закачку МЦР осуществляют порциями. После закачивания в колонну буферной жидкости расчетного объема (примерно 6-10 м³) через осреднительную емкость закачивают первую порцию модифицированного цементного раствора (МЦР) или гельцементного (МГЦР) с водоцементным отношением 0,6-0,7, приготовленного с помощью цементосмесительного агрегата, затем обычный цементный раствор. В качестве последней порции закачивают МЦР для разобщения пластов продуктивного разреза с водоцементным соотношением 0,44-0,5 в объеме, необходимом для заполнения заколонного пространства в интервале продуктивного пласта, причем закаченный в виде первой порции МЦР в конце указанного цементирования продавливается на дневную поверхность.

Необходимость закачивания в качестве первой порции МЦР диктуется тем, что сформированная из него цементная корка в интервале проницаемых, в том числе водоносных пластов получается плотной, тонкой и непроницаемой, а время его формирования составляет не более 3,5 минут прокачивания (см. фиг.2). Такая корка из МЦР предотвращает флюидообмен между скважиной и пластом, и, наоборот, между пластом и скважиной. Образование на стенках скважины прочной непроницаемой корки объясняется тем, что молекулы ПВА реагента, имеющие елочно-нитеобразную форму, плотно укладываются в фильтрационных каналах цементной корки и закупоривают их.

Заполнение интервала продуктивного пласта в заколонном пространстве МЦР, в завершающей стадии цементирования, диктуется тем, что цементный раствор с добавлением ПВА реагента, обладая улучшенными физическими свойствами (см. таблицу), например, по плотности, растекаемости и водоотделению надежно сохраняет коллекторские свойства продуктивного пласта от загрязнения, а также надежно разобщает пласты.

На таблице приведены результаты экспериментальных исследований цементных растворов из того же Сухоложеского завода (Су ПЦТ) и с добавлением зарубежного ПВА реагента Мовиол (Германия) и без добавок. Как видно из таблицы, физические свойства цементных растворов с добавлением ПВА реагента зарубежного производства более высокие, чем у цементных растворов отечественного производства.

Предлагаемый к защите охранным документом способ испытывался на 12 скважинах различных нефтегазодобывающих управлений. Процесс цементирования на всех указанных скважинах прошел без осложнений, при этом максимальное давление цементирования было на 15 -20% меньше, чем на базовых скважинах, часть первой порции МЦР вышла на устье скважины.

По данным геофизических исследований, например методом акустики, напряженность контакта цементного камня с колонной и породами разреза хорошая. При освоении из всех скважин получена запланированная продукция.

Источники информации:

1. А.С. № 911015, Е 21 В 33/13, 1980 г.

2. Патент РФ № 2061837, 6 Е 21 В 33/13; 33/138, 1981 г. (прототип).

3. РД № 39 – 014 7585 – 136 – 96 «Технология формирования непроницаемого экрана в приствольной зоне коллектора при строительстве скважин», Бугульма, ТатНИПИнефть, 1996 г.

Формула изобретения

1. Способ крепления скважины с сохранением коллекторских свойств продуктивного пласта, включающий спуск в скважину эксплуатационной колонны, отмыв глинистой корки буферной жидкостью, создание перед креплением скважины защитного экрана в виде непроницаемой цементной корки из модифицированного химреагентом цементного раствора – МЦР, отличающийся тем, что в качестве химреагента для модифицирования цементного раствора используют поливинилацетатный (ПВА) реагент в количестве 0,25 – 0,5% по массе от массы цемента, указанное модифицирование осуществляют путем растворения ПВА реагента в воде при приготовлении жидкости затворения цемента с использованием пеногасителя, например «Пента-465», в количестве 10% по обьему от массы ПВА реагента, закачку МЦР осуществляют порциями, после закачки первой порции МЦР закачивают обычный цементный раствор, в качестве последней порции закачивают МЦР для разобщения пластов продуктивного разреза в объеме, необходимом для заполнения заколонного пространства в интервале продуктивного пласта, причем закаченный в виде первой порции МЦР в конце указанного цементирования продавливается на дневную поверхность.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ПВА реагента используют, например, Мовиол или ВР в количестве 0,25% по массе от массы цемента.

РИСУНКИ