Статьи

РИР: микроцемент и тампонажный цемент с фиброволокном

Опубликовано: 12.10.2018

Многие месторождения, эксплуатируемые ПАО «Татнефть», находятся на поздней стадии разработки, характеризующейся старением фонда скважин и ростом обводненности продукции, составляющей на сегодняшний день в среднем 75%. Указанные факторы обуславливают необходимость проведения ремонтно-изоляционных работ (РИР) по устранению заколонных перетоков и герметизации эксплуатационных колонн. Также актуальным вопросом в ПАО «Татнефть» остается наращивание добычи из карбонатных трещиноватых коллекторов, а в условиях скоротечного обводнения добываемой продукции подошвенной водой, прорывающейся по трещинам, их эффективная разработка без проведения водоизоляционных работ становится невозможной.

В компании для разных видов изоляционных работ применяются различные подходы и реагенты. В статье приведен краткий обзор результатов применения нескольких технологий, выбор каждой из которых обуславливается определенными геолого-техническими условиями. В статье содержится информация об использовании технологий, основанных на применении тампонажных растворов из микроцемента и тампонажного цемента с добавлением фиброволокна, виниловых полимеров, водонабухающего эластомера, а также хлорида полиалюминия.

22.08.2015 Инженерная практика №08/2015 Васенькин Василий Николаевич Заместитель начальника отдела капитального ремонта скважин управления по ремонту скважин и ПНП ПАО «Татнефть» Махмутов Ильгизар Хасимович Заместитель начальника отдела эксплуатации и ремонта скважин ТатНИПИнефть Жиркеев Александр Сергеевич Заведующий сектором организации промысловых работ ТатНИПИнефть

Практика показывает, что в случае проведения РИР при удельной приемистости изолируемого интервала менее 0,8 м3/(ч·МПа), эффективность применения тампонажного раствора на основе обычного тампонажного цемента или цемента марки G существенно снижается, так как цемент состоит в основном из крупных частиц, которые физически не могут проникнуть в микротрещины и матрицу поровых коллекторов. Для герметизации нарушений и ликвидации заколонных перетоков в условиях низкой приемистости на месторождениях ПАО «Татнефть» используются тампонажные растворы на основе микроцемента. За счет малого размера частиц микроцемента получаемые растворы обладают высокой проникающей способностью, приближающейся по своим свойствам к бездисперсным растворам. Во многих случаях раствор даже может рассматриваться в качестве альтернативы полимерным тампонажным композициям. Для сравнения: размер частиц обычного тампонажного цемента составляет 40-60 мкм, микроцемента – менее 15 мкм. Содержание в растворе большого количества цементных частиц малого размера (95% от общего количества) представляет собой необходимое условие: при меньшей концентрации закачать раствор в микротрещину не удастся, поскольку в этом случае движение мелких частиц будет блокироваться более крупными.

Таблица 1. Свойства тампонажного раствора, разработанного с использованием добавок серии Diacel производства Chevron Phillips Chemical

Из-за высокой активности микроцемента вязкость раствора на водной основе существенно снижается уже в процессе затворения, поэтому в состав раствора вводятся модифицирующие добавки от различных производителей, обеспечивающие получение раствора с требуемыми свойствами. В таблице приведены показатели тампонажного раствора, разработанного на основе микроцемента с использованием добавок серии Diacel производства ChevronPhillips Chemical. Введение указанных добавок обеспечивает низкие значения водоотдачи (менее 30 мл), начальной консистенции (около 5 Вс) и продлевает время отверждения состава. Процесс разработки рецептур таких растворов довольно сложен из-за того, что свойства микроцемента во многом определяются качеством исходного сырья и тонкостью помола, которые находясь в пределах установленных технических требований, могут различаться в зависимости от партии. И даже небольшое отличие в тонкости может оказывать влияние на время загустевания и отверждения раствора, значение водоотдачи и другие важные параметры. Поэтому для обеспечения безаварийности проводимых работ необходимо разрабатывать рецептуру индивидуально для каждой партии микроцемента и добавок.

В ПАО «Татнефть» изоляционные работы с использованием микроцемента проводились в 55 скважинах. Средняя успешность по всем видам работ составляет более 80%. Наилучшие результаты (эффективность превысила 90%) были получены при ликвидации заколонных перетоков в направлении «снизу-вверх».

В настоящее время разрабатываются технологии с применением микроцементного тампонажного раствора на углеводородной основе. Такой состав характеризуется высокой селективностью, так как он отверждается только после контакта с пластовой водой, а не в нефтенасыщенной части пласта. Оптимальной углеводородной основой служит дизельное топливо, поскольку оно не содержит воду и АСПО, влияющие на вязкость раствора, и обладает меньшей вязкостью по сравнению с товарной нефтью. В состав микроцементного тампонажного раствора на углеводородной основе вводят ПАВ, образующие на поверхности частиц пленку, обеспечивающую диспергирование микроцемента в дизельном топливе. Применение данного типа ПАВ приводит к задержке образования и снижению прочности цементного камня. Для исключения указанных проблем в раствор дополнительно вводят ПАВ другого типа, обеспечивающих смачиваемость цементных частиц водой.

РИР С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦЕМЕНТНОВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

При удельной приемистости пласта более 2 м3/(ч⋅МПа) при герметизации нарушений колонн и ликвидации заколонных перетоков до закачивания цементного раствора целесообразно использовать тампонажные растворы, эффективно снижающие приемистость. Для этих целей в ПАО «Татнефть» в последние годы широко применяется технология, основанная на использовании тампонажных растворов, содержащих полипропиленовое фиброволокно. Это тончайшее синтетическое волокно толщиной 10-30 мкм и длиной до 18 мм, получаемое из высокомодульного термопластичного полимера путем экструзии и последующего вытягивания. Фиброволокно применяется в качестве армирующего компонента. Армирование позволяет обеспечить быстрый набор структурной прочности, препятствует усадке и повышает устойчивость цементного камня к растрескиванию. Камень, полученный при добавлении волокна в цементный раствор, характеризуется более высокой (на 15-20 %) прочностью на изгиб и сжатие по сравнению камнем, полученным без волокна.

Рис. 1. Увеличение тампонирующей способности цементного раствора с фиброволокном

Цементоволокнистый раствор легко проходит через отверстия насосов и пакерного оборудования из-за малого диаметра волокон и ориентации их вдоль линий тока, но при вхождении через поры и трещины пласта происходит изменение ориентации волокон, потеря скорости течения и поглощения. Увеличение тампонирующей скорости раствора, содержащего фиброволокно, легко проверяется в лабораторных условиях. Как видно на рис. 1, цементный раствор свободно проходит через крупную сетку, вложенную в воронки. Раствор с добавлением фибры задерживается на сетке за счет увеличения тампонирующей способности. Добавка в цементный раствор 0,03-0,1 % полипропиленовой фибры обеспечивает снижение расхода цементного раствора примерно в 3-4 раза.

На данный момент фиброволокно широко и достаточно успешно применяется в ПАО «Татнефть». Его добавляют не только в цементные растворы, но и в большинство тампонажных составов, которые используются при высокой приемистости изолируемых пластов. Технологии с применением фиброволокна проводятся более, чем в 90 скважинах в год.

Рис. 2. Технология РИР с использованием реагента «Витам»

ЛЗЦ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕАГЕНТА «ВИТАМ»

Достаточно высокая успешность достигнута при выполнении работ по ликвидации заколонного перетока с отключением продуктивных пластов с использованием реагента «Витам» (рис. 2). Суть технологии заключается в блокировании путей притока воды упругим гелем, образующимся при контакте реагента с пластовыми водами. Адаптированный для применения в зимнее время реагент «Витам» представляет собой композиционный материал на основе карбоксилсодержащего метакрилового сополимера и гликоля. Данная технология может применяться при обводнении как хлоркальциевыми, так и сульфатно-натриевыми водами. Образующийся гель отличается от полиакриламидных гелей отсутствием синерезиса и увеличенными в 6-8 раз структурно-механическими свойствами, а от силикатных и лигносульфонатных гелей – способностью к обратимым упругим деформациям. Кроме того, получаемый гель устойчив к воздействию всех пластовых флюидов.

В рамках ОПИ технология была применена в 18 скважинах ПАО «Татнефть». Успешность работ составила около 80%. По результатам ОПИ технология рекомендована к дальнейшему применению.

ТЕХНОЛОГИЯ ВИР С ПРИМЕНЕНИЕМ ВОДОНАБУХАЮЩЕГО ЭЛАСТОМЕРА В50Э

Специалистами нашей компании разработаны перспективные технологии, направленные на ограничение водопритока в карбонатных порово-трещиноватых пластах, в которых сосредоточена значительная доля извлекаемых запасов нефти. Среди них – технология ограничения водопритока с закачкой в изолируемый интервал суспензии разбухающего эластомера В50Э в водном растворе полимера акриламида.

Набухая в пластовой воде, частицы эластомера блокируют трещины, по которым движется вода. Как результат, происходит снижение обводненности и повышение нефтеотдачи.

Технология может применяться при удельной приемистости изолируемого интервала не менее 1,5 м3/(ч∙МПа). Частицы разбухающего эластомера В50Э не теряют форму с течением времени и не превращаются в гелеобразный раствор, обладают большей упругостью и лучшими тампонирующими свойствами по сравнению с повсеместно применяемым водопоглощающим ПАА марок В 416 или В 615, который переходит в гель и теряет тампонирующую способность при продолжительном контакте с водой. Образующийся За счет этого изоляционный экран способен выдерживать существенные перепады давления, возникающие в системе пласт-скважина. Также увеличивается и продолжительность эффекта.

На сегодняшний день РИР с использованием разбухающего эластомера В50Э проведены в четырех скважинах компании. Успешность работ составляет 75%, продолжительность эффекта – более двух лет. К настоящему времени разработан улучшенный вариант технологии, который позволит проводить работы силами бригад подземного, а не капитального ремонта скважин, что позволит снизить затраты. В 2016 году технологию планируется ввести в опытную эксплуатацию.

Рис. 3. Порошок полиалюминия хлорида

ТЕХНОЛОГИЯ ВИР С СОСТАВОМ НА ОСНОВЕ ПОЛИАЛЮМИНИЯ ХЛОРИДА

Специалистами института ТатНИПИнефть разработана технология ВИР в карбонатных пластах с использованием водоизолирующего состава на основе хлорида полиалюминия. Реагент представляет собой кристаллический порошок светло-желтого цвета (рис. 3), который удобен в применении, поскольку легко и быстро растворяется в воде. Хлорид полиалюминия не образует токсичных веществ и широко используется в качестве коагулянта для очистки питьевой воды. При рН водного раствора хлорида полиалюминия в пределах 3,5-5 при контакте с карбонатным коллектором происходит образование гелеобразной тампонирующей массы. Образующийся гель полигидроксида алюминия уменьшает сечение промытых трещин, кроме того, в трещинах уменьшается количество воды вследствие ее расхода на образование геля полигидроксида алюминия. Таким образом, достигается ограничение притока воды. Выделяющийся в результате реакции углекислый газ способствует лучшему смешению реагирующих веществ и смещению реакции в сторону образования геля полигидроксида алюминия:

К настоящему времени работы с использованием хлорида полиалюминия проведены в пяти скважинах и ее применение продолжается в рамках утвержденного плана внедрения новой техники и передовой технологии ПАО «Татнефть». Данная технология отличается простотой и сравнительно низкой стоимостью. Кроме того, она адаптирована для работы в горизонтальных скважинах и может применяться без подъема компоновки ГНО, поскольку не содержит твердой дисперсной фазы.

ТЕХНОЛОГИЯ ЛИКВИДАЦИИ ЗКЦ С УДАЛЕНИЕМ ЧАСТИ ЭК

К более консервативным методам РИР относится технология ликвидации заколонных перетоков из нижележащих пластов с вырезанием части эксплуатационной колонны [2]. Технология успешно применяется на месторождениях ПАО «Татнефть» в сложных геолого-технических условиях, когда другие технологии малоэффективны. Технология подразумевает удаление в интервале перетока части эксплуатационной колонны, старого цементного камня и глинистой корки с последующим тампонированием удаленного участка. Интервал вырезания подбирается с учетом результатов исследований, оценки состояния цементного кольца и расположения верхней границы вырезания (не менее трех метров ниже подошвы продуктивного пласта и не менее одного метра ниже кровли водонасыщенного пласта).Удаление старого цементного камня и глинистой корки до проведения тампонажных работ позволяет обеспечить необходимое качество сцепления цемента с породой за счет увеличения площади контакта тампонажного состава с пластом.

Технология реализуется в несколько этапов. Одновременным спуском пера, шаблона и скребка осуществляется промывка, шаблонировка и при необходимости проработка внутренней стенки эксплуатационной колонны. Затем часть эксплуатационной колонны удаляется с помощью специального вырезающего устройства. При толщине стенки менее 9 мм может быть использован обычный винтовой забойный двигатель, более – верхний привод или ротор. Для разрушения старого цементного камня и глинистой корки используется раздвижной расширитель. После этого еще раз выполняется промывка ствола, и производится спуск технологического пакера для закачивания цементного раствора.

Рис. 4. Технология ЛЗЦ с удалением части ЭК (вырезание)

Существуют два варианта завершения технологии. Первый применяется при малой толщине перемычки между продуктивным и водоносным пластами, когда велика вероятность повторного возникновения заколонного перетока (рис. 4). Такой вариант предусматривает проведение тампонажных работ с закачкой цементного раствора и оставлением цементного моста. В этом случае границей служит подошва продуктивного пласта. Данный метод может быть использован при отсутствии эксплуатационных объектов ниже пласта. На НКТ в колонну спускается разбуриваемый пакер, после чего выполняется тампонирование интервала перетока и разбуривание цементного моста (если необходимо). Недостаток этого варианта заключается в отсутствии возможности проведения дальнейших геофизических исследований в интервале изоляции.

Рис. 5. Технология ЛЗЦ с удалением части ЭК (варианты заканчивания)

Второй вариант завершения предусматривает спуск в интервал заколонного перетока колонны малого диаметра (хвостовика) и ее последующее цементирование (рис. 5). Данный вариант применим при наличии большой перемычки между нефтеносным и водоносным пластами. Дополнительная колонна, оборудованная башмаком с клапанным устройством, спускается на НКТ, разъединяется и цементируется. Затем производится ее опрессовка. После затвердевания раствора цементный мост разбуривается внутри хвостовика в запланированном интервале. Качество изоляции заколонных перетоков подтверждается комплексом ГИС в интервале изоляции. В дальнейшем скважина может работать с подключением нижележащих интервалов.

В 2014 году технология была реализована на 84 скважинах компании. Средняя успешность РИР составила 95%.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Газизов А.А. Увеличение нефтеотдачи неоднородных пластов на поздней стадии разработки. – М.: ООО «НедраБизнесцентр», 2002. 639 с. Табашников Р.А. Технология ликвидации заколонного перетока с вырезанием части эксплуатационной колонны [Текст] / И.Х. Махмутов, Р.Р. Кадыров, Р.З. Зиятдинов, А.С. Жиркеев // Нефтяное хозяйство. 2014. №7. С. 37-39.

Показать выдержки из обсуждения

ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос: Василий Николаевич, расскажите, пожалуйста, каким образом фиброволокно влияет на свойства цементного камня?

Василий Васенькин:

Вопрос: Не могли бы Вы уточнить удельный расход микроцементного раствора на одну скважину?

В.В.:

Новости

Бетонный завод ПромБудЦентр
Мобильные платформы отлично подходят для развлечений, поэтому современные игроки активно используют их возможности для собственных развлечений. Большинство сограждан выбирает платформу Андроид, поэтому

Тормозной барабан
Также во главе списка необходимых вещей после секса находится питье воды. Занятие любовью нередко приравнивается к физической активности, помогающей сжечь определенное количество калорий. Сколько именно

Канцтовары
Пять дней в неделю мы просыпаемся с утра, затем идем на работу. Иногда — это любимое место, иногда — нет, но зачастую мы должны и обязаны работать для того, чтобы обеспечить свое существование. Мы проводим

Бакалавр богословия онлайн


Твоя сила
Все верно, если ваше тело влажное и горячее, то духи пахнут намного сильнее, чем на сухой прохладной коже. Поэтому и выбирать нужно из ароматов менее интенсивного ряда. А вот блондинки с сухой кожей могут

Mobile pyrolysis plant
После выполнения всех действий, языковой интерфейса должен перейти на русский или любой другой, который был выбран. Как вариант, если на смартфоне установлено мобильное приложение, можно попробовать поменять

Ящик для зимней рыбалки
Зимний ящик для рыбалки — привычный атрибут рыболова. Прогресс очень сильно коснулся этого предмета. Если у вас был самодельный зимний ящик, то вы вряд ли сможете сразу поверить, какой комфорт дает

Объемные расходомеры
Собрав букет нужно его хорошенько оформить. Как красиво упаковать цветы для дорого вам человека покажут специалисты. Завернуть букет в гофрированную бумагу или другой подручный материал сразу преобразит

Электромонтажные работы
Электрическая сеть является одной из самых главных составляющих любого жилища. Без нее сегодня трудно представить нашу жизнь, будь то в загородном доме, офисе или квартире. С другой стороны, все мы настолько

Скачать музыка mp3
Мы не устаем повторять раз за разом: музыкальная группа - это вполне обычный бизнес-проект, как и остальные, привычные всем, вроде продажи чая или детских подгузников. И если вы хотели бы, чтобы ваша

 

rss