RU2212532C2

RU2212532C2 - Method of isolation of gas showings in oil wells of gas-oil deposits

Info

Publication number: RU2212532C2
Application number: RU2001120781A
Authority: RU
Inventors: В.А. Афанасьев; А.Г. Малышев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Сургутнефтегаз"
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2003-09-20

Abstract

FIELD: oil-gas producing industry, particularly, methods of isolation of gas showings in oil wells in development of deposits with thermal-pressure conditions of hydrate formation in gas-oil-bearing strata. SUBSTANCE: method includes installation of impermeable hydrate barrier in gas stratum by injection to stratum of rated volume of water. According to invention, fresh water is injected at pressure in gas-oil strata within 1.0 MPa and temperature below 20C. Temperature of fresh water injected into said strata exceeds temperature of hydrate formation in gas stratum for its spreading in this stratum without formation of hydrates. Then, well is shutdown for equalization of temperature of injected water with temperature of stratum and formation of hydrates. Heating device is lowered into wellbore to prevent formation of hydrates. Well is set into operation. EFFECT: higher efficiency of gas showing isolation. 1 dwg, 1 ex

Description

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. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to methods for isolating gas phenomena in oil wells when developing fields with thermobaric conditions for the formation of gas hydrates in a gas-saturated layer.

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]. A known technology of isolating the channels of gas from gas reservoirs or caps into the trunk of an oil well, which consists in filling the channels with plugging materials, for example, an elastic gel based on sodium silicate and hydrochloric acid [1].

Недостаток данного способа заключается в необходимости закачки дорогостоящих материалов, сложности проведения технологии на скважинах. The disadvantage of this method is the need to pump expensive materials, the complexity of the technology in the wells.

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]. Closest to the claimed technical solution is a method of isolating gas occurrences in oil wells when developing fields with a gas cap, which includes forming an impermeable screen in the gas-saturated thickness of the formation by creating conditions for hydrate formation by supplying free water to the formation thickness with subsequent cooling of the formation due to intensive gas drainage [2 ].

Способ предназначен для пластов с температурой выше температуры образования в них гидратов. The method is intended for formations with a temperature above the temperature of formation of hydrates in them.

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.The disadvantage of this solution is that under these conditions it is practically impossible to keep gas hydrate deposits in the formation after it stops cooling. During the operation of the well, the temperature of its bottom-hole zone will instantly recover to its original reservoir value and the hydrated bridge will decompose into water and gas [3]. In addition, the bottom-hole zone of oil producing wells of gas-oil deposits is practically impossible to cool at 50-60 ^o C due to gas drainage.

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).The technical problem solved by the invention is to increase the efficiency of the method for isolating gas phenomena in oil wells of gas and oil fields with thermobaric conditions for the formation of gas hydrates in the gas and oil thickness of the formation (pressure in the formation of more than 1.0 MPa, temperature of less than 20 ^o C).

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.The problem is achieved in that in a method of isolating gas phenomena in oil wells of gas and oil fields, comprising installing an impermeable hydrate screen in a gas reservoir by pumping the calculated volume of fresh water into it, according to the invention, when the pressure in the gas and oil column is more than 1.0 MPa and the temperature is less than 20 ^o C pump fresh water with a temperature exceeding the temperature of hydrate formation in the gas reservoir for its distribution over the area in this reservoir without hydrate formation, then the well is stopped Lebanon to align injected water temperature with the temperature and formation of hydrate formation, thus to prevent the formation of hydrates in the wellbore to its lowered heater, and then carried out of the well commissioning. Instead of fresh water, low-mineralized water can also be used.

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.The invention consists in the following. After lowering the temperature of the injected fresh or low saline water to the temperature of the reservoir and putting the well into operation, gas from the gas reservoir, displacing water from the pores of the reservoir, will begin to flow into the wellbore. In the reaction of residual fresh or low-mineralized water in the pores of the gas hydrate at temperature and pressure conditions (P _pl> 1.0 MPa, _mp <20 ^o C) hydrate crystal form specific volume which is 20% higher volume of water, which ensures blockage of pores and blocks the breakthrough of gas from the gas reservoir into the wellbore.

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.Studies on core samples with a length of 3 cm and a permeability of 10 ^-13 m ² showed [4] that, when a water-saturated sample is displaced by a gas under hydrate formation, a sharp decrease in their permeability takes place and subsequently the filtration is blocked both by gas and water when pressure drops across the sample reach 10 MPa. It follows that for effective isolation of gas flows in the formation, it is enough to install a hydration screen with a thickness of more than 0.2 m.

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 = 0,2•π•100•0,2 = 13 м³ воды (без учета утечек).In order for fresh water to spread over a significant area in the gas reservoir without forming hydrates, and subsequently the calculated area is formed an impenetrable screen, it is pumped with elevated temperature. The volume of injected water is determined by the required area of the hydration bridge, the optimal radius of which from the axis of the well is 10 m. For example, with a thickness of 0.2 mm, a radius of 10 m and a collector porosity of 20%, it will be necessary to pump: V = 0.2 • π • 100 • 0.2 = 13 m ^{3 of} water (excluding leaks).

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа. The drawing shows a diagram of the implementation of the proposed method.

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. The method of isolation of gas in oil wells in oil and gas fields is carried out in the following sequence. Geophysical methods determine the interval 1 of gas breakthrough from the gas reservoir 2 into the oil reservoir 3 and the wellbore 4 cased by production string 5. A pipe string 6 with plug 7 and packer 8 is lowered into the wellbore 4, which limits the interval of the wellbore 4 through which the pumped water is supplied in the interval 1 gas breakthrough.

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].After installing the packer 8 and plug 7, water with a temperature of 30-90 ^° C is supplied to the pipe string 6. Water through the holes 9 in the pipe string 6 and the perforated holes 10 in the production string 5 enters the gas breakthrough interval 1 and then into the gas reservoir 2. After pumping the calculated volume of water into the gas reservoir 2, the well is closed for several days to equalize the temperature of the injected water with the reservoir temperature. The temperature of hydrate formation is determined by the equilibrium hydrate formation curve in accordance with the pressure in the reservoir [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.To prevent the formation of hydrate plugs in the wellbore 4, a heating device, for example a heating cable 11, is lowered into it. The well is mastered, for example, with compressed gas and put into operation. When filtering gas through a natural reservoir saturated with pumped fresh water, hydrate formation causes clogging of the pores of interval 1 with hydrates. The heater in the wellbore maintains the temperature of the flow of oil produced 20-50 ^o C, which prevents the formation of hydrate plugs during the commissioning of the well. According to the gas flow rate, a conclusion is drawn on the cessation of drainage and the effectiveness of the work done.

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. The heating cable 11 and then the pipe string 6 with plug 7 and packer 8 are removed from the wellbore 4. The pumping equipment is lowered and the well is put into operation.

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.An example implementation of the method. The Talakan gas and oil field in Yakutia has a reservoir temperature of 12 ^o C, a pressure of 15.0 MPa, and mineralization of produced water - 415 g / l. According to the proposed method, mineralized water in the bottomhole zone of the well is replaced with fresh water. In the reservoir during gas drainage, all conditions for the formation of hydrates are created: gas, fresh water, temperature, pressure. The created thermobaric conditions for gas drainage through the collector are above the equilibrium hydrate formation curves according to the schedule [3]. Consequently, hydrates are formed.

Таким образом, при минимальных материальных затратах ликвидируется прорыв газа в нефтедобывающую скважину. Thus, with minimal material costs, the breakthrough of gas into the oil well is eliminated.

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.Sources of information
1. L.S. Diamond A.A. Zarov et al. "Application of insulation technology in the wells of the Agan field": Oil industry 9/2000, p. 69-75.

2. Авторское свидетельство СССР 1150346, кл. Е 21 В 43/00, 1985 г. Прототип. 2. Copyright certificate of the USSR 1150346, cl. E 21 B 43/00, 1985. Prototype.

3. Ю.П. Коротаева, Р.Д. Моргунова. Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата. - Том I. - М.: Недра, 1984, с. 62-63. 3. Yu.P. Korotaeva, R.D. Morgunova. Production, preparation and transport of natural gas and condensate. - Volume I. - M .: Nedra, 1984, p. 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. 4. Malyshev A.G. Studies of hydrate formation in multicomponent hydrocarbon systems and its application to the development of oil and gas fields in Western Siberia. Candidate dissertation, TII, Tyumen, 1979

Claims

A method of isolating gas occurrences in oil wells of gas and oil fields, including installing an impermeable hydrate screen in a gas reservoir by pumping an estimated volume of water into it, characterized in that fresh water is pumped with a temperature of less than 1.0 MPa and a temperature of less than 20 ^o C exceeding the temperature of hydrate formation in the gas reservoir for its distribution over the area in this reservoir without hydrate formation, then the well is stopped to equalize the temperature of the injected water s and a temperature of hydrate formation, thus to prevent the formation of hydrates in the wellbore to its lowered heater, and then carried out of the well commissioning.