Если вы скопируете книгу или главу книги, Вы должны незамедлительно удалить ее сразу после ознакомления с содержанием. Копируя и сохраняя его Вы принимаете на себя всю ответственность, согласно действующему международному законодательству. Любое коммерческое и иное использование кроме предварительного ознакомления запрещено. Публикация данной книги не преследует никакой коммерческой выгоды, но документ способствуют быстрейшему профессиональному росту читателей и являются рекламой бумажных изданий таких документов. Все авторские права сохраняются за правообладателем. В случае претензий со стороны авторов книг/издательств обязуюсь убрать указанные книги

Глава V.
РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ МЕТОДОВ ИЗОЛЯЦИИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ, СПУСКАЕМЫХ В СКВАЖИНУ НА КАБЕЛЬ-КАНАТЕ
Потребности в проведении мероприятий по повышению нефтеотдачи пластов, воздействию на призабойную зону и капитальному ремонту скважин в объединении Татнефть значительно превышают возможности существующих ремонтных предприятий, использующих традиционные методы подземных работ [21].
Поэтому, наряду с совершенствованием методики ремонтов для повышения их качества и эффективности, проводится постоянный поиск методов, позволяющих резко сократить продолжительность и стоимость ремонта.
В числе подобных экспресс-методов проводятся ремонты без установки на скважине подъемного сооружения закачкой реагентов с устья (селективная изоляция вод, обработка призабойных зон, регулирование профилей приемистости), селективная изоляция вод с выполнением спуско-подъемных операций в скважине, методы изоляции и воздействия на пласт с использованием приспособлений, опускаемых в скважину на кабеле.
Технология ремонтных работ, осуществляемых оборудованием на кабель-канате, достаточно распространена в практике ведущих зарубежных фирм [30, 45, 46].
В УПНП и КРС объединения Татнефть получили применение тампонажные желонки типа ЖТС-2 и желонки механического действия, а также взрывные пакеры.
Жидкостные тампонажные снаряды
Жидкостный тампонажный снаряд (ЖТС) представляет собой устройство, спускаемое в окважину на кабеле, которое доставляет на необходимую глубину определенный объем тампонирующего материала жидкой консистенции и при получении электрического импульса с поверхности оставляет его в стволе или внедряет в отверстия колонны под давлением взрыва.
Использование жидкостных тампонажных снарядов сокращает затраты на отключение обводненных пластов и установку вспомогательных «висячих» мостов и забойных стаканов в скважинах. Экономия при этом складывается из исключения ряда операций: подготовки, перевозки, измерения, спуска и подъема рабочих труб, операции по тампонажу, последующего прострела нефтеносных пластов, неизбежно входящих в соприкосновение с тампонирующей жидкостью (суспензией) при проведении там-
понажа через трубы Повышаются возможности более рацио-яального расходования материалов и контроля их качества
Тампонирующими материалами для ЖТС, в зависимости от типа и задачи операции, плотности жидкости в стволе скважины, типа пластовых вод, могут служить цементные суспензии на водной и углеводородной основах, синтетические смолы или полимеры, вступающие в химическое взаимодействие с пластовой водой.
В отличие от проведения забойного цементирования механическими желонками при создании различных конструкций жидкостных тампонажных снарядов предусматривается, чтобы с их помощью можно было:
1) проводить операции в любом интервале ствола скважины,
2) устанавливать стаканы любой высоты последовательным спуском и отстрелом нескольких снарядов,
3) не только оставлять тампонирующую жидкость, но создающимся давлением взрыва (или газов, образующихся при горении) проводить кратковременную запрессовку ее в изолируемые отверстия эксплуатационной колонны с воздействием на структуру материала
Первые модели жидкостных тампонажных снарядов ЖТС-1 и ЖТС-2 в объединении Татнефть были созданы в цехе капитального ремонта скважин НПУ Актюбанефть в 1969 т.
Разрушающийся тампонажный снаряд ЖТС-1, предназначенный для установки разобщающих мостов и забойных стаканов, в первоначальном исполнении имел следующую конструкцию 110 мм винипластовую трубу с толщиной стенки 2—3 мм, заглушенную с нижнего конца, заполняли на устье скважины тампонирующей жидкостью в объеме 20—80 л Внутрь трубы вводили заряд детонирующего шнура, располагающегося по оси снаряда вокруг троса, удерживающего груз В верхнем выходе трубы набивали пробку-сальник для предотвращения контактирования тампонирующей и скважинной жидкостей в процессе движения снаряда к заданному интервалу Снаряд крепили к перфораторному кабелю через стальную муфту, серьгу и крюк перфораторного кабеля. Детонирующий шнур на выходе из снаряда соединяли с герметичным взрыв-патроном, играющим роль детонатора; последний, в свою очередь, крепили проводником к токо-проводящей жиле кабеля.
После подачи снаряда на заданную глубину обычным перфораторным подъемником по сигналу с поверхности подрывали заряд При этом разрушался винипластовый корпус и тампонирующая жидкость смешивалась с промывочной, образуя пробки в стволе скважины при мгновенной полимеризации или последующем схватывании (при осаждении на пробку-упор). Серьгу со стальной муфтой, а также груз извлекали из скважины вместе с кабелем.
84
Последующими спусками на созданный стакан жидкостных тампонажных снарядов желоночного типа можно доливать цементный раствор
Жидкостный тампонажный снаряд желоночного типа (ЖТС-2) предназначен для отключения нижних пластов и установки забойных стаканов. ЖТС-2 доставляет на забой тампонирующую жидкость, превышающую по плотности жидкость в стволе скважины (в частности, водоцементный раствор).
В первоначальном исполнении ЖТС-2 имел следующую конструкцию. Серьгой на перфораторный кабель /крепили стальную тонкостенную трубу с внутренней резьбой на нижнем конце В diy резьбу вворачивали легкоразрушающееся винипластовое днище После заполнения снаряда тампонирующей жидкостью (цементным раствором) с помощью извлекаемого груза в днище вводили заряд детонирующего шнура, соединенный через герметичный взрыв-патрон (служит в качестве запала) и проводник с токопроводящей жилой перфораторного кабеля.
После спуска снаряда на забой скважины электрическим импульсом с поверхности заряд подрывают, днище разрушается и тампонирующая жидкость остается в стволе
При необходимости запрессовку тампонирующей жидкости (суспензии), оставленной на забое (упоре) снарядами ЖТС-2, можно проводить
задавкой по стволу с помощью цементировочного агрегата в пределах допустимых давлений на колонну,
лоследующим подрывом снаряда ЖТС-1 или детонирующего шщра в интервале перфорации
Перспективность применения тампонажных снарядов для отключения нижних обводнившихся пластов за счет снижения продолжительности и стоимости ремонта была подтверждена уже при первых испытаниях в нефтепромысловом управлении Актюбанефть.
8 марте 1970 г на скв 777 Павловской площади проведено отключение нижнего обводнившегося пласта жидкостными тампонажными снарядами При средней продолжительности этого вида ремонтных работ обычными ме тодами в 320 ч (данные НПУ Актюбанефть за 1969 г) ремонт был проведен за 69 ч по следующему графику
4 марта — переезд бригады с отремонтированной скважины на скв 777, монтаж мачты и оборудования,
5 марта — глушение скважины и подъем подземного оборудования (ЭЦН-130, стщенный на глубину 1100 м),
6 марта — отбивка забоя шаблоном ПК ЮЗ, отстрел тампонажных снарядов типа ЖТС 1,
7—8 марта — выходные дни,
9 марта — отбивка забоя шаблоном ПК-ЮЗ, сп^ск подземного оборудования (ЭЦН-80 на глубину 1100 м) и запуск насоса,
10 марта — отбивка динамического уровня, отбор проб и переезд бригады на С1ед}ющ\ю скважину
В рез\льтате проведенных работ дебит нефти по скв 777 был увеличен с 7 до 10 т/с\т , а отбор воды сокращен на 80 м3/с>т
85
Следующий ремонт на скв 3569 Зеленогорскои площади, проведенный снарядами типа ЖТС-2, показал возможность достижения необходимой точности этого метода по установке забойных стаканов
В скважине были перфорированы пласты в интервалах 17858—1791,8м и 1793,6—1796 м На основании отрицательных результатов трех предшест-ьующих ремонтов по изоляции вод, выполненных закачкой цемента и смол через трубы с пакером, предполагалось обводнение самих перфорированных пластов Ремонт предусматривал отключение нижнего перфорированного интервала с испытанием верхнего на обводненность
26 марта 1970 г на забое скважины был отстрелян один снаряд ЖТС 2, вмещающий 70 л цементного раствора После 24 ч ОЗЦ забой был определен на глубине 1791,1 м При освоении насосом динамический уровень снизился с 300—600 м до 900 м
В дальнейшем в практике УПНП и КРС снаряды, подобные ЖТС, получили достаточно широкое применение, хотя их конструкции несколько видоизменялись (разработки А. М. Клеева, А. Ф. Сливченко, М. Т. Быкова и др.).
Наибольшее распространение получил снаряд желоночного типа, который в процессе видоизменения имел различные названия: взрывная тампонажная желонка (ВТЖ), тампонажная желонка с взрывным устройством (ТЖВУ), контейнер для доставки материалов в скважину (КДМС) и т. д.
Снаряд был сделан многосекционным, оснащен кабельной головкой, вместо винипластового днища стали использовать чугунное.
Все перечисленные конструкции сохранили принципиальные черты снарядов ЖТС-2: технико-экономическое обоснование метода, разновидности материала вмещающей трубы, принцип разрушаемого взрывом днища, принцип управления снарядом, возможность использования полимеров в устройствах, способы за-давливания тампонирующего материала в пласт
Внедрение и определение оптимальной области применения снарядов ЖТС происходило одновременно с испытанием взрывных пакеров (ВП) конструкции Раменского отделения ВНИИ-геофизика [18].
Для выявления надежности действия взрывных пакеров перед их установкой скважины тщательно подготавливали (хотя дополнительные операции снижали экономическую эффективность самих работ, направленных на максимальное исключение ремонтных операций). Колонну шаблонировали на насосно-компрессорных трубах, при необходимости интервал посадки ВП прорабатывали скрепером, давление на этой глубине определяли глубинным манометром.
В процессе испытаний было отмечено, что установка ВП наиболее эффективна для глушения изливающих нагнетательных скважин с высоким пластовым давлением
Применение ВП для отключения нижних обводнившихся пластов в эксплуатационных скважинах без установки перекрывающего цементного стакана оказалось малоэффективным Результаты применения взрывных пакеров для отключения нижних
86
пластов в Лениногорском УПНП за 1972—1974 гг. приведены в табл. 25.
Таблица 25
Работа скважины
Год до ремонта после ремонта Продолжи-
Ноиер прове- тельность
скважины дения ремон- Дебит Обводнен- Способ Дебит Обводнен- Способ эффекта, мес
та нефти, ность, °0 эксплуа- нефти, ность, % эксплуа-
т/сут тации т/сут тации
•9089 1972 0,1 98 Фонтан 0,1 98 Фонтан-
ный ный
9105 1972 10 90 ЭЦН 1 0 НГН 2
8809 1972 0.1 95 ЭЦН 3 0 НГН 2
«822 1972 1 98 Фонтан- 30 10 Фонтан 3
ный ный
•9015 1972 0,1 98 То же 1 0 НГН 5
147 1972 0,2 98 » 0,2 0 Фонтан- 1
ный
10821 1972 0,1 99 0,1 50 То же — .
3500 1972 1 90 30 18 3
€20 1972 6 96 ЭЦН 100 10 ЭЦН 1
•9034 1973 0,1 99 нгн 0,1 99 НГН —
3805 1973 0,3 96 нгн 0,3 96 НГН — .
€595 1974 0,3 98 ЭЦН 5 0 Фонтан- 7
ный
9223 1974 Безд ействует ЭЦН Бездействует То же —
Как видно из табл. 25, в среднем по успешным операциям эффект продолжался около 3 мес, тогда как известно, что цементные мосты достаточной высоты, устанавливаемые цементированием через трубы, сохраняют герметичность в течение ряда лет.
Комплексное применение ВП и ЖТС позволило повысить эффективность отключения нижних обводнившихся пластов с использованием приспособлений, спускаемых на кабеле.
Однако наибольшее применение снаряды типа ЖТС-2 (ВТЖ, ТЖВУ, КДМС), применяемые как самостоятельно, так и в комплексе с ВП, получили для установки вспомогательных временных мостов над эксплуатационным фильтром перед проведением ремонта колонн и заколонного пространства скважин.
В период с 1973 по 1975 г. цехами Лениногорского УПНП и КРС подобные мосты были установлены более чем в 100 скважинах со средней стоимостью работ по установке моста около 0,5 тыс. руб. и общей успешностью 80%.
Работами на модели, изготовленной в химико-аналитической лаборатории Лениногорского УПНП и КРС, было показано, что для получения качественного «висячего» цементного моста сна-
87
рядами ЖТС-2 необходимо предварительно создать упор (установкой ВП, манжетной пробкой, отстрелом ЖТС-1 и др.), так как при опорожнении тела снаряда под действием силы тяжести цементный раствор, в отличие от установки «висячего» цементного моста закачкой через насосно-компрессорные трубы, совершенно не поднимается в кольцевое пространство между телом снаряда и колонной, а устремляется вниз, разбавляясь водой и потому не создавая достаточных вязкостных сопротивлений для «зависания» моста.
Дальнейшее повышение эффективности ремонтно-изоляцион-ных работ с применением устройств ЖТС может быть осуществлено созданием снарядов с принудительным вытеснением тампонирующего материала (в том числе пакерующихся), а при работе устройств существующих конструкций — сокращением объемов подготовительных операций и совершенствованием организации процесса.
Разработка и испытание методов избирательной изоляции с использованием глубинных нагревателей
G 1973 г. Лениногорское УПНП и КРС и Казанский химико-технологический институт (КХТИ) ведут совместную работу по использованию нагревателей ППХ (прогреватель пласта химический) для изоляционных работ и обработки призабойных зон в скважинах.
Нагреватели ППХ были разработаны КХТИ в 1972 г для создания внутрипластового очага горения на залежах битумов.
ППХ представляют собой цилиндрические снаряды со стальным или пластмассовым корпусом, с наружным диаметром о г 40 до 100 мм, заполненные внутри горючим материалом состава, %. 72 — железоалюминиевого термита, 18 —азотнокислого бария, 10 — силиконового каучука марки СКТН-1. Состав не возгорается от открытого огня (спички, факела) и искры, что делает его безопасным в работе
Нагреватель спускают в скважину на кабеле. На необходимой глубине при подаче электрического импульса с поверхности приводится в действие электрозапал типа ЭВПТ, который воспламеняет заряд. Тепловой поток, создаваемый при сгорании заряда высотой 1 м и наружным диаметром 90 мм, составляет 50400 ккал/ч. Нагреватель высотой 1 м сгорает в скважине в течение 30—40 мин, температура пламени (в зоне химической реакции) при сгорании ППХ в атмосферных условиях — 2000° С. Верхним пределом температуры нагревания жидкости в скважине является температура ее кипения в условиях существующего на данной глубине давления.
Температура жидкости скважины в интервале горения зави-
сит от полезного объема нагревателя на единицу его длины (т е. диаметра нагревателя и толщины стенок его корпуса), от диаметра колонны и температуры (начальной) ствола скважины в интервале горения. Специальными измерениями термометром, укрепленным на кабеле непосредственно над нагревателем, установлено, что указанные размеры нагревателей позволяют поднять температуру жидкости в стволе скважины на 20—90° С выше первоначальной величины.
В зависимости от назначения сконструированы нагреватели двух типов-
1) для обработки призабойных зон эксплуатационных и нагнетательных скважин с целью увеличения их производительности;
2) для ускорения или инициирования отверждения тампонирующих материалов.
Низкая вязкость и гомогенность растворов полимера, позволяющая закачивать их в поры пласта, мелкие водопровюдящие каналы и дефекты элементов конструкции скважины создают и некоторые отрицательные моменты, снижающие потенциал эффективности этих методов, приводящие к неблагоприятному исходу отдельных операций или требующие проведения профилактических мероприятий, увеличивающих продолжительность ремонта.
При использовании фильтрующихся в призабойную зону полимеров в большинстве случаев не создается равномерной по мощности и симметричной в пространстве оторочки полимера [5, 38].
При закачке по монолитному перфорированному пласту или ряд\ пластов фильтрующиеся полимерные вещества могут не проникнуть в нужный (обводнившийся) интервал.
В практике разработки месторождений Татарии профиль приемистости и профиль притока в предельно обводненных скважинах зачастую не совпадают.
Это обусловлено в первую очередь тем, что различие величин пластовых давлений отдельных пластов играет прямо противоположную роль в процессах закачки и отбора из скважины.
Несовпадение зон притока и поглощения в обводненных скважинах отмечается также исследователями других месторождений [24].
Следовательно, при закачке по всему фильтру гомогенных растворов полимеров, обладающих низкой вязкостью, возникает вероятность проникновения тампонирующего материала лишь в небольшую часть обводненного пласта либо в нефтеносный интервал. На практике первое из указанных осложнений вызывает необходимость последующих дополнительных закачек полимеров в обводнившийся интервал, второе предотвращают разобщением в колонне нефтеносного пласта и водоносного (чаще цементиро-
89
ванием ввиду ненадежности пакерующих устройств и повышенной вероятности возникновения аварийных ситуаций при работе с ними).
Низкая вязкость и высокая фильтруемость растворов полимеров создают возможность оттеснения их от ствола скважины при значительной величине периода структурообразования Оттеснение может происходить при движении вод по пласту между зонами закачки и отбора, а также при взаимосообщении пласта и скважины. Промысловый опыт показывает, что сроки отверждения синтетических смол в призабойной зоне и стволе скважины значительно увеличиваются в сравнении с пробами закачиваемого раствора, оставленными на поверхности. Это вызвано влиянием попадания в приготовленный раствор при движении по стволу скважины и водопроводящим каналам дополнительных объемов воды, солей и нефтепродуктов. Значительное сокращение периода полимеризации, задаваемое при приготовлении раствора на поверхности, резко повышает аварийность работ, приводя к преждевременному отверждению синтетических смол.
Применение синтетических смол для герметизации нарушений эксплуатационных колонн также требует ускоренных сроков их отверждения для избежания поглощения смолы из кольцевого пространства пластами либо перемещения ее вниз или вверх от зоны нарушения.
Ускорение сроков затвердевания необходимо и при применении других тампонирующих материалов.
В. А. Шумиловым, И. Ф. Садыковым и В. Г. Ивановым для сокращения продолжительности ремонтов и отчасти повышения их эффективности с предотвращением ряда указанных осложнений предложен способ термического воздействия автономным источником тепла, с целью ускорения или инициирования отверждения тампонирующих материалов в необходимом интервале непосредственно после закачки их в скважину.
В патентной литературе США известен способ инициирования процесса закупорки изолирующего материала в пласте закачкой теплоносителя. В 1973 г. в УПНП и КРС объединения Татнефть был предложен способ ускорения отверждения полимеров после их закачки в ствол скважины введением реагентов, вызывающих экзотермическую реакцию (например, использовать эффект разбавления кислот).
Однако все гидродинамические и химические методы избирательного инициирования (включая термообработку закачкой теплоносителя или химического реагента) не исключают возможности возникновения перечисленных осложнений при изоляционных работах, так как в процессе закачки происходит перемещение раствора тампонирующего материала от первоначального места его расположения, либо изменение химического состава тампонажного раствора.
90
Технологически схему избирательной изоляции предполагалось осуществить закачкой тампонирующего материала в поглощающие интервалы скважин, с последующими спуском нагревателя ППХ и термообработкой на необходимых глубинах.
Расчет теплового вала, проведенный по методикам У. П. Ку-ванышева, показал, что радиус теплового влияния при прогреве мощными нагревателями типа ППХ составляет около 0,2 м.
Испытание способа ускорения отверждения тампонирующего материала при его термообработке в интервале водопритока первоначально было проведено в скв. 3269 и 1064 Абдрахмановской площади, где соответственно на глубинах 1025 и 714 м была нарушена эксплуатационная колонна. Синтетическую смолу ТСД-9, закачанную через нарушение с оставлением (скв. 1064) и без оставления (скв. 3269) стаканов смолы в стволе скважины в интервале нарушения, прогревали, использовав для этого малогабаритные нагреватели ППХ (d=40 мм) в стальном (скв. 3269) и пластмассовом (скв. 1064) корпусах, опущенные в скважину непосредственно через компрессорные трубы.
Опыт герметизации эксплуатационных колонн закачкой смолы ТСД-9 показал, что оптимальное время ожидания отверждения смолы в скважине (тем более на небольших глубинах, характеризующихся низкой температурой) должно составлять не менее 48 ч, причем нередко после разбуривания стакана смолы в зоне нарушения колонна вновь оказывалась негерметичной.
Колонна на скв. 3269 была опрессована через 17 ч после закачки смолы (и через 5 ч после прогрева )и оказалась герметичной Проба смолы, отобранная при ее приготовлении на поверхности в день проведения прогрева и опрессовки, не затвердела.
Отверждение стакана смолы на скв. 1064 происходило непосредственно при прогреве (через 3—4 ч после приготовления раствора смолы на поверхности) Это было обнаружено по прихватыванию нагревателя в процессе горения и допуском насос-но-компрессорных труб после извлечения кабеля с головкой нагревателя ППХ. Из свободного объема головки ППХ были извлечены кусочки отвердевшей смолы. Эффект резкого ускорения отверждения тепловым воздействием не вызывает сомнения, поскольку глубинная проба смолы, извлеченная (до прогрева) из ствола скважины в интервале нарушения, затвердела лишь через двое суток
После разбуривания смоляного стакана в интервале нарушения колонна была опрессована и признана герметичной.
В дальнейшем в химико-аналитической лаборатории Ленино-гоского УПНП и КРС была разработана другая'полимерная композиция, коагулирующая при повышении температуры среды до 60° С.
91
Метод теплового воздействия предусматривает возможность использования его и в других технологических схемах:
1) ускорение отверждения забойных или «висячих» мостов в стволе скважины;
2) изоляция заколонной циркуляции с прогревом тампонирующего материала через неперфорированную колонну в зоне водоносного пласта;
3) изоляция промежуточного обводненного интервала при закачке тампонирующего материала по многопластовому фильтру и т. д.
Принцип инициирования или ускорения структурирования тампонирующего материала тепловым воздействием в скважине не исключает применения и других типов нагревателей (электрических, химических), спускаемых на кабеле или на насоено-компрессорных трубах.
На главную страницу