способ изоляции газопроявлений в нефтяных скважинах газонефтяных месторождений

Формула изобретения

Способ изоляции газопроявлений в нефтяных скважинах газонефтяных месторождений, включающий установку непроницаемого гидратного экрана в газовом пласте путем закачки в него расчетного объема воды, отличающийся тем, что при давлении в газонефтяной толще более 1,0 МПа и температуре менее 20^oС закачивают пресную воду с температурой, превышающей температуру образования гидратов в газовом пласте для ее распространения по площади в этом пласте без образования гидратов, затем скважину останавливают для выравнивания температуры закачанной воды с температурой пласта и образования гидратов, при этом для предупреждения образования гидратов в стволе скважины в нее спускают нагревательное устройство, после чего осуществляют ввод скважины в эксплуатацию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам изоляции газопроявлений в нефтяных скважинах при разработке месторождений с термобарическими условиями образования газогидратов в газонефтенасыщенной толще пласта.

Известна технология изоляции каналов поступления газа из газовых пластов или шапок в ствол нефтедобывающей скважины, заключающаяся в заполнении каналов закупоривающими материалами, например упругим гелем на основе силиката натрия и соляной кислоты [1].

Недостаток данного способа заключается в необходимости закачки дорогостоящих материалов, сложности проведения технологии на скважинах.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ изоляции газопроявлений в нефтедобывающих скважинах при разработке месторождений с газовой шапкой, включающий формирование в газонасыщенной толще пласта непроницаемого экрана созданием условий для гидратообразования путем подачи в толщу пласта свободной воды с последующим охлаждением пласта за счет интенсивного дренажа газа [2].

Способ предназначен для пластов с температурой выше температуры образования в них гидратов.

Недостатком данного решения является то, что в этих условиях практически невозможно удержать газогидратные отложения в пласте после прекращения его охлаждения. В процессе работы скважины температура ее призабойной зоны мгновенно восстановится до первоначального пластового значения и гидратная перемычка разложится на воду и газ [3]. Кроме того, призабойную зону нефтедобывающих скважин газонефтяных залежей практически невозможно охладить на 50-60^oС за счет дренажа газа.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности способа изоляции газопроявлений в нефтяных скважинах газонефтяных месторождений с термобарическими условиями образования газогидратов в газонефтяной толще пласта (давление в пласте более 1,0 МПа, температура менее 20^oС).

Поставленная задача достигается тем, что в способе изоляции газопроявлений в нефтяных скважинах газонефтяных месторождений, включающем установку непроницаемого гидратного экрана в газовом пласте путем закачки в него расчетного объема пресной воды, согласно изобретению при давлении в газонефтяной толще более 1,0 МПа и температуре менее 20^oC закачивают пресную воду с температурой, превышающей температуру образования гидратов в газовом пласте для ее распространения по площади в этом пласте без образования гидратов, затем скважину останавливают для выравнивания температуры закачанной воды с температурой пласта и образования гидратов, при этом для предупреждения образования гидратов в стволе скважины в нее спускают нагревательное устройство, после чего осуществляют ввод скважины в эксплуатацию. Вместо пресной воды можно использовать также низкоминерализованную воду.

Сущность изобретения заключается в следующем. После снижения температуры закачанной пресной или низкоминерализованной воды до температуры пласта и ввода скважины в эксплуатацию газ из газового пласта, вытесняя воду из пор коллектора, начнет поступать в ствол скважины. При взаимодействии остаточной пресной или низкоминерализованной воды в порах с газом в термобарических условиях гидратообразования (Р_пл > 1,0 MПa, Т_пл < 20^oС) образуются гидратные кристаллы, удельный объем которых на 20% выше объема воды, что обеспечивает закупорку пор и блокирует прорыв газа из газового пласта в ствол скважины.

Исследования на образцах керна длиной 3 см проницаемостью 10^-13 м² показали [4] , что при вытеснении водонасыщенного образца газом в условиях гидратообразования проходит резкое снижение их проницаемости и впоследствии блокирование фильтрации как по газу, так и по воде при перепадах давления на образце до 10 МПа. Отсюда следует, что для эффективной изоляции газоперетоков в пласте достаточно установить гидратный экран толщиной более 0,2 м.

Для того чтобы пресная вода распространялась на значительную площадь в газовом пласте, не образуя гидратов, и впоследствии был сформирован расчетной площади непроницаемый экран, ее закачивают с повышенной температурой. Объем закачиваемой воды определяется требуемой площадью гидратной перемычки, оптимальный радиус которой от оси скважины принимается 10 м. Например, при толщине перемычки 0,2 м, ее радиусе 10 м и при пористости коллектора 20% потребуется закачать: V = 0,21000,2 = 13 м³ воды (без учета утечек).

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.

Способ изоляции газопроявлений в нефтяных скважинах газонефтяных месторождений осуществляется в следующей последовательности. Геофизическими методами определяют интервал 1 прорыва газа из газового пласта 2 в нефтяной пласт 3 и ствол скважины 4, обсаженный эксплуатационной колонной 5. В ствол скважины 4 спускают колонну труб 6 с пробкой 7 и пакером 8, которые ограничивают интервал ствола скважины 4, через который закачиваемая вода подается в интервал 1 прорыва газа.

После установки пакера 8 и пробки 7 в колонну труб 6 подают воду с температурой 30-90^oС. Вода через отверстия 9 в колонне труб 6 и перфорированные отверстия 10 в эксплуатационной колонне 5 поступает в интервал 1 прорыва газа и далее в газовый пласт 2. После закачки расчетного объема воды в газовый пласт 2 скважину закрывают на несколько суток для выравнивания температуры закачанной воды с пластовой температурой. Температура образования гидратов определяется по равновесной кривой гидратообразований в соответствии с давлением в пласте [3].

Для предупреждения образования гидратных пробок в стволе скважины 4 в него спускают нагревательное устройство, например греющий кабель 11. Скважину осваивают, например, сжатым газом и выводят на рабочий режим. При фильтрации газа через природный коллектор, насыщенный закачанной пресной водой, в условиях гидратообразования происходит закупоривание пор интервала 1 гидратами. Нагревателем в стволе скважины поддерживается температура потока добываемой нефти 20-50^oC, чем предотвращается образование гидратных пробок в процессе ввода скважины в эксплуатацию. По дебиту газа делают заключение о прекращении дренажа и эффективности проделанных работ.

Греющий кабель 11, а затем и колонну труб 6 с пробкой 7 и пакером 8 извлекают из ствола скважины 4. Спускают насосное оборудование и скважину вводят в эксплуатацию.

Пример реализации способа. Талаканское газонефтяное месторождение Якутии имеет пластовую температуру 12^oС, давление 15,0 МПа, минерализация пластовой воды - 415 г/л. По предлагаемому способу минерализованная вода в призабойной зоне скважины заменяется на пресную. В пласте при дренаже газа создаются все условия для образования гидратов: газ, пресная вода, температура, давление. Создаваемые термобарические условия дренажа газа через коллектор находятся выше равновесных кривых гидратообразования по графику [3]. Следовательно, образуются гидраты.

Таким образом, при минимальных материальных затратах ликвидируется прорыв газа в нефтедобывающую скважину.

Источники информации

1. Л.С. Бриллиант, А.А. Заров и др. "Применение технологий изоляционных работ в скважинах Аганского месторождения": Нефтяное хозяйство 9/2000, с. 69-75.

2. Авторское свидетельство СССР 1150346, кл. Е 21 В 43/00, 1985 г. Прототип.

3. Ю.П. Коротаева, Р.Д. Моргунова. Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата. - Том I. - М.: Недра, 1984, с. 62-63.

4. Малышев А.Г. Исследования гидратообразования в многокомпонентных углеводородных системах и его применение к разработке нефтегазовых месторождений Западной Сибири. Диссертация кандидатская, ТИИ, Тюмень, 1979 г.