способ определения заколонной циркуляции

Формула изобретения

Способ определения заколонной циркуляции, включающий контроль за наличием индикатора в добываемой продукции, отличающийся тем, что при разработке месторождения с поддержанием пластового давления пресной или сточной водой осуществляют лабораторные исследования по определению зависимости концентрации ионов бария от минерализации попутно добываемой воды, затем из пробы добываемой продукции отделяют попутно добываемую воду от нефти, определяют минерализацию попутно добываемой воды и концентрацию ионов бария в ней, которые используют в качестве индикатора, это значение сопоставляют с лабораторными исследованиями и по аномальному увеличению концентрации ионов бария судят о наличии заколонной циркуляции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам определения заколонной циркуляции, контроля целостности цементного камня.

При разработке пашийских отложений Ромашкинского месторождения отмечаются случаи осложнения добычи нефти из-за отложений барита (BaSO₄) в оборудовании добывающих скважин. В 1970-1975 г.г. таких скважин было единицы, а 1998-2003 г.г. количество их увеличилось многократно. Для того чтобы определить способы борьбы с отложением барита, необходимо установить причину этого процесса. Известно, что в одних случаях барит откладывается из перенасыщенных сульфатом бария попутно добываемых с нефтью вод. Для предотвращения таких отложений могут быть использованы, например, ингибиторы, которые эффективно защищают скважинное оборудование от отложения барита. В других случаях барит откладывается из смешанной воды, которая состоит из попутно добываемой воды, пластовой воды вышележащего горизонта и/или технического раствора. Причина появления в добываемой продукции пластовой воды вышележащего горизонта и технического раствора - это появление заколонной циркуляции из-за нарушения технического состояния скважины (нарушение герметичности эксплуатационной колонны и/или целостности цементного камня). В этом случае наиболее эффективный способ определения заколонной циркуляции позволит в кратчайший срок выявить, а затем устранить нарушение технического состояния добывающей скважины, что предотвратит отложение барита на скважинном оборудовании (осложнение добычи).

Известно применение способа исследования технического состояния скважины с использованием высокочувствительной термометрии [Б.З.Бравин, А.И.Парфенов, М.Г.Гуфранов. Некоторые результаты исследования технического состояния скважин в объединении Сургутнефтегаз. Труды БашНИПИнефть, 1983, №13, стр.115-122].

Однако имеются сведения в научно-технической литературе [Вал.В.Баженов, Э.И.Сулейманов, Ю.А.Волков. Проблема выявления источников обводнения в горизонтальных скважинах. Разработка нефтяных месторождений горизонтальными скважинами: Материалы семинара-дискуссии, Альметьевск, 24-26 июня 1996. Казань: Новое Знание. 1998, стр.131-143] и в нефтепромысловой практике, что геофизические исследования скважин с применением термометрии не достаточно эффективны. Например, на добывающей скв. 1350 Ромашкинского месторождения нарушение герметичности эксплуатационной колонны в 5 местах было установлено только после нескольких повторных геофизических исследований.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения заколонной циркуляции [А.с. №1573150 А 1, кл. Е 21 В 47/00, опуб.23.06.90 г.]. Для осуществления способа контролируют наличие индикатора в добываемой продукции.

Известный способ требует дополнительных затрат на закачку индикатора трития и изоляцию одного пласта, промывку, вскрытие и освоение другого пласта, подлежащего разработке. При этом требуется остановка скважины, подъем и спуск глубинного оборудования, закачка буферной жидкости, закачка раствора несорбируемого радиоактивного индикатора (трития).

Задачей предлагаемого технического решения является уменьшение материальных затрат и сокращение времени исследования.

Поставленная задача достигается тем, что в описываемом способе определения заколонной циркуляции, включающем контроль за наличием индикатора в добываемой продукции, согласно предлагаемому способу из пробы добываемой продукции отделяют попутно добываемую воду от нефти, определяют минерализацию попутно добываемой воды. В качестве индикатора используют ионы бария, поступающие с попутно добываемой водой. По аномальному увеличению концентрации индикатора (ионов бария) судят о наличии заколонной циркуляции.

Сопоставительный анализ заявленного способа с наиболее близким аналогом показывает, что заявленный способ отличается тем, что при разработке месторождения с поддержанием пластового давления пресной или сточной водой осуществляют лабораторные исследования по определению зависимости концентрации ионов бария от минерализации попутно добываемой воды, затем из пробы добываемой продукции отделяют попутно добываемую воду от нефти, определяют минерализацию попутно добываемой воды и концентрацию ионов бария в ней, которые используют в качестве индикатора, это значение сопоставляют с лабораторными исследованиями и по аномальному увеличению концентрации ионов бария судят о наличии заколонной циркуляции. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного способа критерию «новизна».

Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нам неизвестна заявленная совокупность существенных признаков, выполняющих аналогичную задачу. Следовательно, предлагаемый способ отвечает критерию «изобретательский уровень».

Предложенный способ осуществляется в следующей последовательности. В результате исследований выявлено, что в пластовой воде пашийского горизонта Ромашкинского месторождения содержание ионов бария при минерализации 275-285 г/л составляет 94-106 мг/л. При разработке месторождения с применением для поддержания пластового давления (ППД) пресной воды минерализация и содержание ионов бария понижается. При применении в системе ППД сточной воды минерализация и концентрация ионов бария понижается до уровня сточной воды. Проанализированы химические составы попутно добываемых вод, отобранных более, чем со 100 скважин. Из полученных значений концентрации ионов бария, соответствующих одной и той же минерализации, выбраны максимальные. На основании этих данных построен график зависимости концентрации ионов бария от минерализации попутно добываемой воды (см. чертеж).

Из добывающей скважины, на которой добыча осложнена отложением барита, отбирают пробу добываемой продукции. Отделяют от нефти попутно добываемую воду, определяют минерализацию воды и концентрацию ионов бария, поступающих с попутно добываемой водой. Для выполнения лабораторных исследований используют стандартные методики. По графику (см. чертеж) определяют для данной минерализации воды соответствующую концентрацию ионов бария, это значение сопоставляют с фактическими данными исследуемой скважины, аномальное увеличение последнего по сравнению с графическим данным свидетельствует о поступлении в скважину технического раствора из-за наличия заколонной циркуляции.

Пример конкретного выполнения. На добывающей скважине 1190 Восточно-Сулеевской площади Ромашкинского месторождения из добываемой продукции отобрали пробы, отделили попутно добываемую воду от нефти, определили минерализацию попутно добываемой воды и концентрацию ионов бария, поступающих с попутно добываемой водой. Фактические данные сопоставили с зависимостью концентраций ионов бария от минерализации воды, приведенной на графике. Полученные результаты приведены в таблице.

№№проб	Минерализация воды, г/л	Концентрация ионов бария, мг/л	Расчетная концентрация ионов бария при той же минерал-ии, мг/л
1	79,4	177,3	35,0
2	95,4	132,3	41,0
3	95,8	167,0	41,0

Как видно из приведенного примера, аномальное увеличение концентрации ионов бария составляет в пробах 1, 2, 3 соответственно в 5, 3 и 4 раза. Следовательно, в добывающую скважину поступает технический раствор из-за нарушения целостности цементного камня и возникновения заколонной циркуляции. Геофизическими исследованиями подтверждено нарушение технического состояния скважины.

Технико-экономическая эффективность предложенного способа заключается в том, что, во-первых, в качестве индикатора используются ионы бария, содержащиеся в попутно добываемой воде. По аномальному увеличению концентрации индикатора (ионов бария) судят о наличии заколонной циркуляции; во-вторых, способ осуществляется без остановки скважин, без использования дополнительного оборудования.

Предлагаемое техническое решение позволяет снизить материальные затраты и сократить время проведения исследований. Эффективность способа увеличивается за счет повышения точности определения заколонной циркуляции при появлении в добываемой продукции пластовой воды вышележащего горизонта и/или технического раствора.