Способ обработки призабойной зоны пласта
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам реагентной обработки призабойной зоны пласта (ПЗП), наибольшее применение найдет на месторождениях, где проводка скважин велась на утяжеленных баритом - сульфатом бария глинистых растворах, а также на месторождениях с аномально высоким пластовым давлением АВПД и сверхглубоких скважинах. Техническим результатом является восстановление естественной проницаемости призабойной зоны пласта. В способе обработки призабойной зоны пласта ПЗП, включающем последовательную закачку щелочной буферной жидкости, активного реагента, выдержку их для реагирования с породами пласта и кольматирущими их веществами, отбор отработанного активного реагента, удаление продуктов реакции из пласта и введение скважины в эксплуатацию, закачку и отбор отработанного активного реагента производят циклически до восстановления естественной проницаемости ПЗП, а в качестве активного реагента используют раствор состава, мас.%: трилон-Б 0,35-28, гидроксид щелочного металла 0,05-7, вода остальное. Причем после отбора отработанный активный реагент регенерируют, а отношение объема щелочной буферной жидкости к объему активного реагента принимают из условий: k=1,0-1,5. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам реагентной обработки призабойной зоны пласта (ПЗП). Наибольшее применение найдет на месторождениях, где проводка скважин велась на утяжеленных баритом (сульфатом бария) глинистых растворах, а также на месторождениях с аномально высоким пластовым давлением (АВПД) и сверхглубоких скважинах.
Во время бурения скважин аномально высокие пластовые давления (АВПД), встречающиеся в осложненных геологических условиях, часто превышают гидростатическое давление бурового раствора. В этих случаях для предотвращения газоводонефтепроявлений в буровой раствор вводят специальные добавки утяжелители, увеличивающие плотность раствора. До настоящего времени по технико-экономическим соображениям в большинстве случаев применяется баритовый утяжелитель. Барит, или тяжелый шпат, в чистом виде представляет собой безводный сульфат бария с плотностью 4,6 г/см3.При вскрытии продуктивных пластов (карбонатных, терригенных и пр.) утяжеленный глинистый раствор резко ухудшает проницаемость и продуктивность последних в результате:- проникновения в продуктивный пласт воды, вызывающей набухание глин в коллекторах, содержащих глины;- проникновения в пласт тонкодисперсных глинистых частиц, особенно при вскрытии трещиноватых карбонатных коллекторов;- вытеснения в пласт фильтрата бурового раствора и образования в призабойной зоне твердой глинистой корки различной толщины.Но основной причиной, ухудшающей фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) ПЗП при использовании утяжеленных растворов, является мелкодисперсный барит, который, обладая твердой кристаллической структурой и повышенным удельным весом, легко (особенно при отсутствии циркуляции, движения) выпадает в осадок из бурового раствора и закупоривает наиболее крупные проницаемые каналы. Барит не поддается растворению ни в какой из известных сильных кислот и очень плохо удаляется из пласта при промывке ПЗ известными реагентами даже при больших депрессиях.Для борьбы с отрицательным влиянием кольматирующих свойств буровых растворов, в том числе и для удаления баритных образований, резко снижающих естественные ФЕС ПЗП, используются различные реагенты, составы и способы их применения.Известны способы обработки призабойной зоны пласта (ПЗП), включающие закачку активного реагента (реагентов), выдержку его для реагирования с породой пласта, удаление продуктов реакции из пласта и введение скважины в эксплуатацию (В.А. Амиян. Добыча газа. - М.: Недра, 1964, стр. 216-224; Авт. свид. СССР №1063952, кл. Е 03 В 43/15, 1982). В этих способах используются сильные минеральные кислоты или смеси кислот, таких как НСl, H2SO4, HF и др.Недостатками вышеизвестных способов являются:- невозможность растворения и извлечения из призабойной зоны пласта кольматантов буровых растворов на основе сульфата бария (барита);- однократное использование реагентов для обработки ПЗП;- коррозионно-агрессивное воздействие используемых реагентов на наземное и подземное оборудование;- повышенная опасность ведения работ с точки зрения правил техники безопасности.Наиболее близким способом к предлагаемому является способ обработки призабойной зоны пласта (Авт. свид. СССР №1838597, кл. Е 21 В 43/27, 1993 г.), включающий перед закачиванием глинокислотного раствора установку щелочно-метанольной ванны. При этом в глинокислотном растворе выдерживают следующее соотношение компонентов, мас.%:40%-ный раствор плавиковой кислоты 10-30Капатин КИ-1 0,4-0,3Сульфанол 0,1-0,3Сульфит натрия 0,05-0,2Соляная кислота 27%-ной концентрации Остальноеа в щелочно-метанольном растворе соблюдают следующее соотношение компонентов, мас.%:Гидроксиды щелочных металлов10-40%-ной концентрации 5,0-10,0Эмульгатор-стабилизатор ЭС-2 3,0-5,0Метанол 1,0-3,0Углеводородный растворитель ОстальноеОднако использование глинокислотного раствора с установкой щелочно-метанольной ванны не позволяет выйти на проектную добычу нефти и газа, так как после реакции реагентов с породой пласта и кольматантами они утилизируются на поверхности из-за их полной непригодности для проведения повторного процесса, так как происходит необратимая реакция. Они не поддаются регенерации в промысловых условиях, что резко снижает эффективность обработок, требует бурения дополнительных скважин, что резко повышает затраты на их проведение, особенно это относится к пластам с ухудшенной проницаемостью и имеющих большую мощность залегания. Кроме того, коррозионно-агрессивное воздействие используемых сильных минеральных кислот, таких как соляная и плавиковая, на наземные агрегаты, устьевое и забойное оборудование. Даже наличие в них ингибиторов коррозии не предотвращает их агрессивного воздействия на эксплуатационную колонну и насосно-компрессорные трубы, особенно при их длительном контакте. Это может привести к аварийным ситуациям, межколонным перетокам и др., на ликвидацию которых необходимы значительные средства. Обработка призабойной зоны пласта кислотами требует особых мер предосторожности. Несоблюдение правил по технике безопасности или стечение неблагоприятных обстоятельств может привести к тяжелым последствиям - отравлениям, ожогам и даже к полной потере трудоспособности.Основным недостатком известного способа является невозможность растворения и извлечения из призабойной зоны пласта кольматантов на основе сульфата бария (барита), имеющих твердую кристаллическую структуру и плотность до 4,6 г/см3.Технический результат предлагаемого изобретения заключается в восстановлении естественной проницаемости призабойной зоны пласта.Этот результат достигается тем, что в способе обработки призабойной зоны пласта ПЗП, включающем последовательную закачку щелочной буферной жидкости, активного реагента, выдержку их для реагирования с породами пласта и кольматирующими их веществами, отбор отработанного активного реагента, удаление продуктов реакции из пласта и введение скважины в эксплуатацию, процесс закачки и отбора отработанного активного реагента производят циклически до восстановления естественной проницаемости ПЗП, а в качестве активного реагента используют раствор состава, мас.%:Трилон-Б 0,35-28Гидроксид щелочного металла 0,05-7Вода ОстальноеПричем после отбора отработанный активный реагент регенирируют, а отношение объема щелочной буферной жидкости к объему активного реагента принимают из условия:К=1,0-1,5.Активный реагент, используемый в предлагаемом способе, представляет собой водный щелочной раствор азотсодержащего комплексона трилон-Б - динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты. При добавлении к растворам ЭДТК щелочи, они приобретают способность образовывать с сульфатом бария растворимые комплексы, существующие только в условиях щелочной среды и разрушающиеся с выпадением осадка сульфата бария при нейтрализации свободной щелочности моечного раствора или при его подкислении. Это позволяет подвергать регенерации использованный раствор. Благодаря регенерации активного реагента появляется возможность проводить отбор и закачку активного реагента циклически до восстановления естественной проницаемости ПЗП. Щелочной раствор трилон-Б стабилен при хранении и не оказывает коррозионного воздействия на оборудование из углеродистой и нержавеющей сталей в предлагаемых концентрациях. Соотношение объемов буферной жидкости и активного реагента позволяет создать необходимую щелочную среду для образования с сульфатом бария растворимых комплексов, разрушающихся с выпадением осадка сульфата бария.Способ осуществляется следующим образом.Вначале производят очистку призабойной зоны пласта от посторонней жидкости (раствора, технической воды) и мехпримесей путем ее отработки на максимально возможной депрессии или продувкой природным газом от скважины-соседки или инертным газом с использованием компрессора. Затем в ПЗП последовательно закачивают расчетные объемы щелочной буферной жидкости и активного реагента, причем соотношение их объемов должно составлять k=1-1,5 соответственно. Это обусловлено тем, что при закачке буферной жидкости объемом (k менее 1,0) меньшим, чем активный реагент, по мере удаления от забоя качественная обработка глинистых частиц породы и кольматанта невозможна, так как приводит к снижению щелочности среды и снижает эффективность процесса растворения кольматантов на основе сульфата бария. Закачка буферной жидкости объемом, во многом превышающем (k более 1,5) объем активного реагента, не приводит к повышению эффективности процесса декольматации и экономически нецелесообразна.В качестве щелочной буферной жидкости для газовых скважин можно использовать раствор, состоящий из гидроксида щелочного металла на метанольной основе, а для нефтяных - на основе растворителя углеводородов. Закачка щелочной буферной жидкости необходима для предварительной обработки ПЗП, улучшающей проницаемость коллектора, растворения смолистых образований с поверхности породы и создания щелочной среды. Так, например, обработка щелочно-метанольным раствором снижает водонасыщенность и увеличивает проницаемость заглинизированного коллектора в 1,5-5 раз, а растворитель смывает пленку нефтепродуктов, обеспечивая контакт активному реагенту непосредственно с породой и кольматантом. После закачки щелочного буферного раствора и выдержки на реакцию в течение 6-8 часов в ПЗП продавливают активный реагент, представляющий собой водный щелочной раствор азотсодержащего комплексона динатриевой соли - этилендиаминтетрауксусной кислоты при следующем соотношении, мас.%:Трилон-Б 0,35-28Гидроксид щелочного металла 0,05-7Вода ОстальноеВ таблице приведены результаты обработки осадка сульфата бария растворами трилона-Б с различной концентрацией щелочи. При содержании в растворе трилона-Б менее 0,35 растворимость сульфата бария снижается, возникает необходимость увеличения объемов промывочных растворов, при этом возрастают эксплуатационные затраты на проведение процесса. Содержание в растворе трилона-Б более 28,00 экономически и технологически неэффективно, так как при этом количество растворяющегося сульфата бария увеличивается весьма незначительно и возникают сложности при приготовлении растворов такой концентрации, к тому же при соответствующей концентрации растворов по щелочи требуются дополнительные затраты при регенерации.При содержании щелочи менее 0,05 в растворе падает растворяющая способность раствора, а при содержании в растворе щелочи более 7 - также падает растворяющая способность способа.Состав готовят растворением расчетного количества гидроокиси щелочного металла в воде. Далее в полученный раствор вводят расчетное количество трилона-Б и перемешивают раствор до полного растворения трилона-Б. Полученный таким образом раствор способен переводить баритовые осадки в растворенное состояние вследствие процессов комплексообразования.После выдержки активного реагента вышеуказанного состава в ПЗП в течение 8-12 часов его извлекают вместе с растворенными сульфатными соединениями барита на поверхность и регенерируют в промысловых условиях.Регенерация использованного раствора осуществляется путем его обработки при интенсивном перемешивании добавками концентрированной соляной кислоты до достижения рН среды 7-8. При этом происходит выпадение из раствора и осаждение кристаллического сульфата бария. Раствор через 1 час отстоя после обработки отделяют от осадка и после добавления гидроокиси щелочного металла до требуемых значений готов для повторного использования.После регенерации раствор вновь закачивают в ПЗП, выдерживают на реакцию и вновь извлекают на поверхность для последующей регенерации.Процесс закачки и отбора отработанного активного реагента производят циклически до восстановления проницаемости ПЗП, о чем судят по результатам газогидродинамических исследований для газовой и гидродинамических для нефтяной скважины, например по кривой восстановления давления, коэффициенту продуктивности или по коэффициентам фильтрационного сопротивления.После окончания обработки ПЗП вышеизложенным способом скважину тщательно продувают для удаления продуктов реакции из пласта и вводят скважину в эксплуатацию.Эффективность способа резко возрастает при обработке ПЗП, представленных карбонатными породами или же имеющих карбонатный цемент, так как активный реагент, помимо сульфата бария, в растворенное состояние переводит CaSO4 и СаСО3.Пример. Скважина эксплуатационная газовая. Интервал перфорации: 3462-3447 м (вскрытая мощность - 15 м). Эксплуатационная колонна - 168 м. НКТ 89 мм спущены на глубину 3460 м. Объем одного метра погонного внутренней части колонны, за вычетом стенок НКТ, равен 15,51 л/м, внутренний объем НКТ равен 4,53 л/м, объем затрубного пространства 10,98 л/м. Продуктивный горизонт представлен карбонатными породами с переслаиванием известняка и глин. Пластовое давление 42,0 МПа, устьевое 35,5 МПа. Пластовая температура Тпл = 105,0С. Проектный дебит скважины - 600 тыс. м3/сут. Рабочий дебит при давлении на головке 12,5 МПа составлял 125,0 тыс. м3/сут, температура 42С. Естественная проницаемость коллектора, по лабораторным анализам керна и промысловым геофизическим исследованиям, составляла 200 мД, коэффициент открытой пористости - 0,11, газонасыщенность породы - 91. Фактическая текущая проницаемость, определенная по результатам промысловых газогидродинамических исследований равна 25,0 мД. Глубина проникновения утяжеленного баритом бурового раствора в пласт, по результатам интерпретации промысловой геофизики, достигает до 1,0 м.С целью увеличения дебита газа и вывода скважины на проектный режим было решено провести по вышеизложенному способу обработку ПЗП. При этом в пласт необходимо было продавить 15,0 м3 щелочной буферной жидкости и 12,0 м3 активного реагента (k=1,25), из расчета 0,78 м на погонный метр, при глубине обработки пласта от забоя до 1,5 м.Приготовление растворов осуществляется следующим образом. В емкость загружается вода в объеме 0,5 от расчетного количества, после чего загружается расчетное количество каустической соды и производится перемешивание до полного растворения и смешения компонентов. После этого в раствор загружается расчетное количество трилона-Б и перемешивание продолжается до его полного растворения. После этого в емкость добавляется остальное количество воды. После перемешивания раствор готов для использования.Используя наземный насосный агрегат ЦА-320 общеизвестным способом, в НКТ закачали 15,0 м3 щелочной буферной жидкости и продавили в пласт энергией газа затрубного пространства и активным реагентом, закачав его также в НКТ. После 6-часовой выдержки буферную жидкость оттеснили глубже в пласт путем продавки в ПЗП 12,0 м3 активного реагента, который оставался там для реакции в течение 10 часов.После этого за счет пластовой энергии активный реагент выдавили из пласта, подняли на поверхность и собрали в 50 м3 емкость для регенерации и отстоя.Регенерацию проводили путем подачи соляной кислоты 27% концентрации кислотным агрегатом АзИНМаш-30 в активный реагент с одновременным его перемешиванием в емкости путем циркуляции через агрегат ЦА-320. При этом через каждые 5 минут определялся водородный показатель среды рН. При добавлении 0,5 м3 соляной кислоты рН среды с 11 снизился до 7,5. Циркуляцию прекратили и оставили активный реагент на 1 час отстой. После 1 часа отстоя баритовый осадок удалили путем дренирования нижней части жидкости в объеме 1,0 м3. Оставшийся реагент через фильтр перекачали в соседнюю 20 м3 емкость и довели рН среды до 11 путем добавки в реагент 1 м3 20% раствора гидроксида натрия.После этого активный реагент вновь продавили в ПЗП и оставили на реакцию на 12 часов.Через 12 часов скважину освоили на факел, предварительно собрав реагент в емкость, продули в течение 3 часов и провели газогидродинамические исследования. Из результатов исследований следует, что рабочий дебит скважины при давлении на головке, равном 13,1 МПа, составил 712 тыс. м3/сут при устьевой температуре 79С, проницаемость ПЗП составила 198 мД. Исходя из этого, необходимость в следующей обработке ПЗП отпала. Активный реагент вновь регенерировали и оставили на хранение для обработки ПЗП следующей скважины.Таким образом, использование предлагаемого способа обработки ПЗП позволило вывести скважину на проектный режим, увеличив при этом рабочий дебит более чем в 5,6 раза и сохранить активный реагент для использования на других скважинах.Преимущества предлагаемого способа:- позволяет растворять и извлекать из ПЗП кольматанты на основе сульфата бария (барита); при этом увеличивается рабочий дебит, исключаются затраты на бурение дополнительных скважин, что приводит к снижению затрат на освоение и эксплуатацию месторождения и соответственно к увеличению прибыли;- позволяет многократно использовать активный реагент, что значительно снижает затраты на обработку ПЗП скважин; это обусловлено тем, что активный реагент можно регенерировать в промысловых условиях и перевозить от скважины к скважине;- исключается коррозионно-агрессивное воздействие на наземное и забойное оборудование, так как щелочные растворы трилона-Б стабильны при хранении и не оказывают коррозионного воздействия на оборудование из углеродистой и нержавеющей сталей в используемых концентрациях;- снижается опасность ведения работ с точки зрения правил техники безопасности, так как в предлагаемом способе не используются сильные минеральные кислоты;- повышается эффективность обработки ПЗП, представленной карбонатными породами или же имеющими карбонатный цемент, так как активный реагент, помимо сульфата бария, в растворенное состояние переводит CaSO4 и СаСО3. При этом отпадает необходимость в проведении солянокислотной обработки, что исключает затраты на эти работы.Формула изобретения
1. Способ обработки призабойной зоны пласта ПЗП, включающий последовательную закачку щелочной буферной жидкости, активного реагента, выдержку их для реагирования с породами пласта и кольматирующими их веществами, отбор отработанного активного реагента, удаление продуктов реакции из пласта и введение скважины в эксплуатацию, отличающийся тем, что процесс закачки и отбора отработанного активного реагента производят циклически, до восстановления естественной проницаемости ПЗП, а в качестве активного реагента используют раствор состава, мас.%:Трилон-Б 0,35-28Гидроксид щелочного металла 0,05-7Вода Остальное2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после отбора отработанный активный реагент регенерируют.3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение объема щелочной буферной жидкости к объему активного реагента принимают из условия k=1,0-1,5.