Методы крепления призабойной зоны скважин
Одним из методов борьбы с пескопроявлением в скважинах является крепление призабойной зоны пласта, сложенного слабосцементированным песчаником, с целью создать проницаемый экран.
Для укрепления призабойной зоны пескопроявляющих пластов в качестве вяжущего применяли портландцемент. Однако фильтр с его использованием отличался низкой проницаемостью и требовал прострела перфораторами. При этом он раскалывался, и операции становились безрезультатными. В качестве добавки, «повышающей проницаемость», применяли песок. Результаты отрицательные, особенно при повышенных температурах. Более эффективной технология стала при использовании цементно-солевых и цементно-песчано-солевых смесей (поваренная соль крупностью до 2 мм). Соль растворялась, обеспечивая проницаемость крепи.
Весьма эффективны работы по применению смесей цемента с алюминиевым порошком, при взаимодействии которых (соотношение не более 0,2 — 0,4% от массы сухого цемента) в водной среде выделяется водород; смесь расширяется, образуется пористый камень.
В зарубежной и отечественной практике используются также химические методы предотвращения выноса песка в скважины, которые основаны на использовании эпоксидных, фурановых, фенольных и фенолформальдегидных смол, а также смеси их с песком. При проведении операций в скважину закачивается последовательно ряд жидкостей, каждая из которых выполняет свою функцию. Так, спирты используют для растворения смолистых веществ; дизельное топливо позволяет сохранить проницаемость пласта; смола, катализатор и отвердитель образуют каркас между песчинками слабосцементированной породы. Используют иногда активаторы. К недостат кам химических методов относятся невысокая надежность и снижение эффективности обработок через определенный период работы скважины.
КОНТАРЕН-2
В б.ВНИИКРнефть была разработана и испытана технология крепления призабойной зоны пескопроявляющих добывающих и паронагнетательных скважин полимерными составами, имеющими широкий температурный диапазон применения (20-260°С), обладающими достаточными прочностными и фильтрационными характеристиками и обеспечивающими ограничение выноса механических примесей скважинными флюидами независимо от степени обводненности добываемой продукции.
Технология крепления призабойной зоны скважин основана на применении метода тампонирования под давлением с использованием полимерных составов, включающих синтетическую смолу, соответствующий отвердитель и реагенты для повышения прочности и проницаемости закрепленной зоны пласта.
Применение этой технологии позволяет снизить содержание песка в добываемой продукции на 30-60% и число осложнений, связанных с выносом песка в 1,5-2,5 раза с вероятностью 0,8; снизить обводненность добываемой продукции при сохранении общих отборов из скважины.
Контарен-2 представляет собой композицию, включающую наполнитель и полимерообразующие компоненты, в качестве которых использованы суммарные сланцевые акрилрезоцины (состав ТС-10) и уротропин. Их взаимодействие при температуре выше 35°С образует полимер, который представляет собой пространственную трехмерную сетку, характеризуемую значительной густотой, высокой механической прочностью и коррозионной устойчивостью. Сетка способна разрушаться с заметной скоростью только под действием концентрированных (выше 10%) растворов едких щелочей. Термостойкость сетки приближается к 200°С.
Контарен-2 — вязкая нефильтрующаяся суспензия, получаемая при смешении ТС-10, уротропина, едкого натра, воды и наполнителя ШРС-С.
ТС-10 — однородная смесь суммарных сланцевых фенолов, этиленгликоля и водного раствора едкого натра. Эта жидкость темно-коричневого цвета растворяется в воде до соотношения 1:10, имеет плотность при 20°С 1,16 г/см3, температуру замерзания -30°С.
Уротропин технический — мелкокристаллический порошок плотностью 1,25 г/см3. Растворимость уротропина в воде при 5-35°С составляет ~ 45%. Плотность насыщенного водного раствора 1,1 г/см3.
Едкий натр — ингибитор коагуляции и регулятор срока начала загустевания. Он выпускается в виде твердой бесцветной массы или в гранулах плотностью 2,13 г/см3.
Наполнитель ШРС-С — продукт совместного помола растворимого (поваренная соль) и нерастворимого (руда агломерационная и шлак доменный) наполнителей. Нерастворимая часть ШРС-С в составе Контарен-2 служит для создания необходимой прочности отвержденного материала, а растворимая часть — для образования микрощелевых каналов после растворения наполнителя. Концентрация соли в тампонажном растворе значительно превышает его предельную растворимость, что и обусловливает получение камня, наполненного кристаллами соли. Наличие начальной проницаемости у отвержденного материала позволяет быстрее формировать поровое пространство при вымыве соли водой.
Компоненты смешивают в емкостях с перемешивающими устройствами в следующем порядке. Сначала растворяют едкий натр в воде или смешивают воду с раствором едкого натра, загружают уротропин и перемешивают до полного растворения. В жидкую фазу состава порциями (по пять-шесть мешков) загружают ШРС-С, перемешивают состав в течение 1 — 2 мин. В полученную суспензию вводят ТС-10, перемешивают в течение 8 — 10 мин.
Состав имеет плотность 1,55-1,65 г/см3, растекаемость по конусу АзНИИ 18-20 см.
Для приготовления 1 м3 состава Контарен-2 расход материалов следующий:
ТС-10, л ............................................... …………………………..270 — 300
Уротропин, кг........................................ ………………………….90—120
Едкий натр, кг .................................... ………………………….12 — 15
Вода, л ................................................. ………………………….220 — 240
ШРС-С, кг .......................................... ………………………….900 — 1000
Свойства состава Контарен-2:
Время загустевания при 30°С, ч.:
начало..................................................... ………………………….45 — 50
конец ................................................... ………………………….65 — 72
Время загустевания при 60°С, ч.:
начало..................................................... …………………………..2 — 4
конец .................................................... …………………………..4 — 5
Прочность при сжатии через 24 ч. ОЗЦ, МПа:
до вымыва растворимого наполнителя …………………………6 — 8
после вымыва из него растворимого наполнителя…………… 3,5 — 4,5
Коэффициент проницаемости материала через 24 ч. ОЗЦ, мкм2:
до вымыва растворимого наполнителя………………………….0,1 — 0,3
после вымыва из него растворимого наполнителя……………… 1 — 5
Технология предназначена для применения в добывающих скважинах глубиной до 3000 м, паронагнетательных скважинах глубиной до 1400 м. Забойная температура в добывающих скважинах может быть от 20 до 80°С, а в паронагнетательных — от 200 до 260°С.
Технология применяется, если приемистость скважины перед применением при давлении на устье 5 МПа составляет не менее 0,3 куб. м/мин., перфорированная мощность пласта не превышает 30 м, содержание мехпримесей в добываемой продукции не менее 0,13%, а температура окружающей среды не превышает +45°С и не ниже -10°С.
Технология осуществляется с помощью следующих материалов и реагентов:
—смола ТС-10, ТУ 38-1928-74;
—уротропин, ГОСТ 1381-73;
—каустическая сода, ГОСТ 2263-79;
—хлористый натрий, ГОСТ 13830-84;
—соляная кислота, ГОСТ 1382-69;
—фурилофенольная смола ФФ-1СМ; ТУ 59-03-054-36-81;
—фурфурольно-ацетоновый мономер ФА или ФАМ,
ТУ 6-05-1618-73;
—гексаметилендиамин ГМДА, ТУ 113-03-20-71-83;
—промывочная жидкость с плотностью, обеспечивающей
безопасность работ и не снижающая проницаемость призабой
ной зоны (нефть, раствор хлористого кальция, пластовая вода и
ар);
—жидкость-носитель гравия (нефть вязкостью 0,2 — 0,3 Па. с);
—гравий-песок кварцевый окатанный по ТУ 39-989-84 с размером
частиц от 0,3 до 1,6 мм.
Перед креплением призабойной зоны определяют продуктивность скважины, содержание мехпримесей и воды в нефти, а также величину пластовой температуры; производят подготовительные работы, включающие промывку скважины до забоя, ее глушение и т. д.; определяют приемистость скважины с использованием пластовой нефти, конденсата или воды, а также другой жидкости, не снижающей проницаемости призабойной зоны пласта.
Если проницаемость скважины при давлении 5МПа на устье меньше 0,3 куб. м/мин., то проводят работы по воздействию на призабойную зону пласта с целью повышения ее приемистости.
В скважинах с низкими пластовыми давлениями (ниже гидростатического) и при эксплуатации которых отмечался длительный вынос песка, что обусловило образование каверны в заколонном пространстве, производят предварительное закачивание песка в каверну с целью ее заполнения (до восстановления циркуляции). При этом максимальное давление не должно превышать величину давления гидроразрыва пласта.
Перед проведением технологического процесса устанавливают башмак НКТ с воронкой на уровне нижней границы интервала перфорации.
Для крепления призабойной зоны пескопроявляющих скважин применяют полимерные составы.
За 1 — 2 суток до начала работ по креплению призабойной зоны производят лабораторный анализ выбранной рецептуры полимерного состава в условиях ожидаемых температур и давлений.