Спосіб обмеження припливу пластових вод у нафтові і газові свердловини

Корисна модель відноситься до нафтогазовидобувної промисловості, а саме до способів обмеження припливу пластових вод у видобувні свердловини. Відомий спосіб ізоляції припливу пластових вод за патентом СРСР № 1627678 МПК Е21В 43/22, 1991 p., який полягає у нагнітанні у свердловину водного розчину поліакриламіду та зшиваючої речовини, в якості якої застосовано водний розчин хроматів або біхроматів одновалентного катіону. Недоліком цього способу є низькі ізолюючі властивості утвореного гелю через те, що він починає формуватися вже в момент приготування ізолюючого розчину на поверхні і в процесі його транспортування по насосно-компресорних трубах. Це призводить до суттєвого ускладнення його продавлення в пласт. Крім того, застосування сполук хрому вимагає додаткових заходів по охороні праці через їх токсичність. Відомий спосіб ізоляції припливу пластових вод у свердловину за патентом України № 28209А, МПК Е21В 43/22, публ. 16.10.2000р., який полягає у тому, що у свердловину закачують тампонажний склад, до якого входить водний розчин поліакриламіду і зшиваюча речовина, у якості якої використовують хлоридносольову суміш, що складається з таких компонентів як хлорид калію, хлорид натрію, хлорид магнію, хлорид кальцію, хлорид барію та магній. Недоліком цього способу є те, що використовується суміш, яка є побічним продуктом технологічного процесу виробництва магнію і до якої входять як складові солі у твердому стані, гранулометричний склад відсіву яких змінюється від 0,1 до 1,0 мм. В результаті цього тампонажний склад має низьку фільтраційну здатність, тому при протиснені його в пласт виникають додаткові гідравлічні опори, що заважатиме проникненню суміші на достатню відстань у пласт. Крім того, застосування вказаного тампонажного складу не забезпечує отримання достатньо міцного водоізолюючого екрану навколо свердловини. В основу винаходу покладено завдання розробити спосіб обмеження припливу пластових вод у нафтові та газові свердловини, в якому за рахунок застосування нового тампонажного складу з високою фільтраційною здатністю і міцністю та зміни технологічного процесу досягається створення на необхідній відстані навколо свердловини ізолюючого екрану підвищеної міцності, в результаті чого збільшується ефективність обмеження припливу у свердловину пластови х вод. Задача вирішується за рахунок того, що в способі обмеження припливу пластових вод у на фтові і газові свердловини, який полягає у нагнітанні у пласт компонентів тампонажного складу, який містить водний розчин поліакриламіду та зшиваючу речовину, до тампонажного складу додатково вводять водний розчин силікату натрію, а у якості зшиваючої речовини використовують водний розчин сульфату алюмінію, при цьому водні розчини компонентів складу мають наступну концентрацію, мас.% : поліакриламід 0,8-1,6; силікат натрію 15-20; сульфат алюмінію 5-8. Також спосіб полягає у тому, що тампонажний склад подають у свердловину порційно з наступною послідовністю його компонентів - буферна рідина, водний розчин сульфату алюмінію та суміш водних розчинів поліакриламіду та силікату натрію і т.д. до повної витрати розрахункового об'єму робочих розчинів. Запропонований спосіб дозволяє створити водоізолюючий екран практично будь-якого необхідного радіусу навколо свердловини, так як використаний в ньому тампонажний склад має високу фільтраційну здатність за рахунок того, що всі використані в ньому компоненти знаходяться у рідкому малов'язкому стані та легко проникають у пласт. Високі міцнісні показники використаного у способі тампонажного складу пояснюються властивостями його компонентів та процесами, які мають місце при протиснені їх у пласт та у пласті. Додавання у воду поліакриламіду у невеликих кількостях помітно зменшує її рухомість і збільшує в'язкість. При надходженні вказаного розчину у привибійну зону свердловини вирівнюються фронти витіснення рідини з неоднорідних пластів, він рівномірно розповсюджується на необхідну відстань. Розчин поліакриламіду застосовується також в якості флокулянта для освітлення водних суспензій, а в нафтовидобувній промисловості високі флокулюючі властивості поліакриламіду використовуються для створення за рахунок флокулюючої здатності і при наявності зважених частинок щільного тампонажного середовища. Поліакриламід - полімер з молекулярною вагою більше 5000000 формули [ - CH2 - CH - ] n CONH2 Наявність активної функціональної аміногрупи сприяє взаємодії молекул поліакриламіду з різними речовинами, що приводитьдо зшивання окремих молекул полімеру, утворення сітчастої структури і збільшення його флокулюючої властивості. В якості такої зшиваючої речовини в винаході застосовується сульфат алюмінію. Водний розчин силікату натрію (рідке скло) є сіллю слабкої кислоти та лужного металу, тому при взаємодії з водою вона гідролізує за схемою: NaSiO2+НОН=NaHSiO3+NaOH В такому лужному середовищі солі більшості металів гідролізують до нерозчинних гідроксидів. Сульфат алюмінію безводний являє собою білі кристали, що мають густин у 2710кг/м 3. З води кристалізується та є стійким товарним продуктом кристалогідрат Al2(SO 4)3 ´18Н2O. При взаємодії сульфату алюмінію з лугами, лужними чи лужноземельними солями слабких кислот (вугільної, кремнієвої та ін.) утворюється гідроксид алюмінію, який в деяких випадках застосовується як коагулюючий агент. В результаті гідролізу сульфату алюмінію в лужному середовищі розчину силікату натрію з водного розчину спочатку виділяються проміжні основні солі, а потім гідроксид алюмінію. Al2(SO 4)+2H2O-Al2 (SO4 )2(OH)2 +H2 SO4 Al2(SO 4)2 (OH)2+2H2O=Al2 (SO4 )(OH)4+H2 SO4 Al2(SO4 )(OH)4 +2H2 O=2Al(OH)3 +H2SO 4 Al2(SO4 )3 +6H2 O=Al(OH)3+3H2O Якщо гідроліз протікає в присутності силікату натрію (рідке скло), кремнієва кислота, яка утворилася за реакцією: NaSiO3+H 2SO4=H2SO3+Na2SO 4 може перетворитися в гель або агрегатувати у вигляді довги х ниткоподібних молекул, що також виступають в якості флокулянта. Таким чином в пласті протікають складні процеси утворення осаду, зшивання молекул поліакриламіду, а також флокулювання дрібнодисперсної твердої фази гідроксиду алюмінію і кремнієвої кислоти в порах породи та створення тампонажної перешкоди в каналах надходження води з пласта в свердловину. Особливістю силікатів лужних металів є здатність їх взаємодії з іонами полівалентних металів (алюміній, хром, залізо та ін.) та іншими коагулюючими агентами і утворювати гелеподібні системи або твердий тампонажний матеріал. Склади на основі рідкого скла можна застосовувати в колекторах будьякої, в тому числі низької проникності, так як останні закачуються в пласт у вигляді малов'язких розчинів, а утворення водоізолюючого матеріалу відбувається безпосередньо в пласті. Таким чином, з наведеного вище видно, що застосування тампонажної суміші на основі таких компонентів, як поліакриламід, силікат натрію та сульфат алюмінію, дозволяє в широкому діапазоні змінювати її реологічні, фільтраційні та технологічні властивості, за рахунок чого досягається можливість створювати навколо свердловини міцний непроникний ізолюючий екран для обмеження припливу пластових вод у свердловину. Крім того, порційна подача компонентів тампонажної суміші в свердловину у визначеному порядку дасть змогу отримати водоізолюючий багатоступеневий екран на шляху просування води з пласта в свердловину. Здійснення способу показано на прикладі. Свердловина діаметром 0,146м і глибиною 1668м, експлуатується продуктивний горизонт в інтервалі 1664-1662м. В процесі експлуатації в свердловині обводнився продуктивний інтервал і обводненість продукції становить 95% при дебиті свердловини 85,6м 3/доб. Для тампонування обводненого інтервалу використовують склад, до якого в якості компонентів входять 0,8-1,6мас.% водний розчин поліакриламіду марок PDA-1020, PDA-1041, PDS-1030 та ін, 15-20мас.% водний розчин силікату натрію - рідке скло (ГОСТ 13079-81) або 15-20мас.% водний розчин силікатної глиби. В якості зшиваючої речовини використано 5-8мас.% водний розчин сульфату алюмінію (ГОСТ 1296667). Попередньо розраховують необхідну кількість тампонажного складу для виконання робіт по створенню водозахисного екрана навколо свердловини. По насосно-компресорних трубах закачують в пласт буферну рідину (прісна вода) в об'ємі 0,25-0,5м 3, далі водний розчин сульфату алюмінію в об'ємі 0,5-1,0м 3, 3-4м 3 суміші водних розчинів поліакриламіду та силікату натрію, водний розчин сульфату алюмінію в об'ємі 1,0-1,2м 3, знову 3-4м 3 суміші водних розчинів поліакриламіду та силікату натрію і т. д., в залежності від розрахункової кількості тампонажного складу. Остання порція водного розчину сульфа ту алюмінію складає 1,5-2,0м 3. Протискується тампонажна суміш з стовбура свердловини в пласт пластовою або технічною водою. Протискування тампонажної суміші в пласт проводиться при мінімально можливих витрата х (3-5л/с) на насосному агрегаті. В результаті здійснення способу навколо свердловини створюється міцний водоізолюючий екран, який ефективно обмежує приплив пластових вод у свердловину.