К оглавлению

Методика контроля солянокислотной обработки пласта радиоактивными изотопами в карбонатных отложениях

А.Е. ЗЕРЩИКОВ

Применение солянокислотной обработки нефтегазоносных пластов под большим давлением карбонатного разреза для увеличения дебита нефти или газа из них на практике часто встречает большие затруднения.

Много затруднений в применении этого метода к малодебитным скважинам испытало и Сычуаньское нефтепоисковое управление КНР до тех пор, пока при совместном сотрудничестве советских и китайских специалистов не был разработан метод контроля солянокислотной обработки радиоактивными изотопами.

Продуктивные горизонты Сычуани приурочены к известнякам триасового периода. Сами известняки так плотны, что пористость их составляет 0,5-2 %, а проницаемость характеризуется нулевыми значениями. Но, несмотря на наличие таких явно неблагоприятных коллекторов, дебит газа из скважин, вскрывших эти коллекторы, был большим.

Некоторые скважины имели дебит до нескольких сот тысяч кубических метров газа в сутки.

При бурении этих горизонтов наблюдались следующие явления: провал инструмента и частичная, а иногда и полная потеря циркуляции глинистого раствора с последующим выбросом газа.

Описанные выше явления свидетельствуют о том, что притоки газа обусловлены не пористостью вскрытых пород, а их трещиноватостью. Зоны развития трещин приурочены к частям структуры, испытавшим в процессе образования растягивающие усилия.

Из скважин, заложенных в менее благоприятных условиях, т. е. там, где продуктивные пласты имеют гораздо меньшую трещиноватость, дебит газа оказался незначительным. Для увеличения дебита газа из этих скважин продуктивный пласт обрабатывали соляной кислотой под большим давлением. Из-за опасения закупорки трещин во время цементажа колонны продуктивная толща этих скважин обычно не обсаживается и эксплуатация ведется открыто. При такой конструкции скважин кислота во время солянокислотной обработки проникнет не обязательно в нефтегазоносный пласт, а в пласт с лучшей проницаемостью.

Таким пластом может оказаться и водоносный, что приведет к увеличению дебита воды, а не нефти или газа. До применения радиоактивных изотопов не было возможности контролировать солянокислотную обработку. Какой пласт подвергался действию кислоты, оставалось неизвестно. Создавалась ложная оценка скважины и даже всего месторождения.

С распространением применения радиоактивных изотопов в нефтяной промышленности появилась возможность контролировать результаты солянокислотной обработки, выявить зоны, подвергшиеся действию кислоты.

Впервые для этой цели были применены изотопы в скв. 16 района Лунчан в феврале 1957 г. Перед началом работ на этой скважине были проделаны опыты с несколькими радиоактивными изотопами, доказавшие возможность применения некоторых из них для контроля солянокислотной обработки.

Наилучшие результаты были получены при применении изотопов: щавелевокислого Zr⁹⁵ и металлического Zn⁶⁰. Эти изотопы хорошо растворяются в соляной кислоте и обладают большой адсорбционной способностью. Проникая в пласт с лучшей проницаемостью, они адсорбируются на породе в непосредственной близости от стенки скважины, создавая большие дозы излучения, легко обнаруживаемые индикатором гамма-излучения. Таким образом, индикатор выявит зону проникновения кислоты в пласт (см. диаграмму).

Методика контроля солянокислотной обработки пласта состоит в следующем.

1. Производят контрольный замер интенсивности гамма-излучения по стволу скважины при помощи аппаратуры НГГК или же РАРК.

2.Производят солянокислотную обработку. Для чего: а) опускают насосно-компрессорные трубы с гидравлическим затвором на конце (гидрозатвор нужен для того, чтобы не повредить обсадную колонну при кислотной обработке); нужно отметить, что кислотная обработка производится при давлении на устье скважины 150-200 ата; б) приготовляют необходимое количество соляной кислоты концентрации 8-12% (концентрация выбирается инженером-эксплуатационником); в) из общего объема кислоты отбирают 2- 3 м³ кислоты в отдельный мерник, в котором будут активировать кислоту; г) в приготовленную для активации кислоту вводят столько радиоактивных изотопов, чтобы удельная активность ее была 0,8-1 mCu/м³ (при активации Zr⁹⁵ - 0,8 mCu/м³, a Zn⁶⁰ - 1 mCu/м³); д) закачивают неактивную кислоту, а затем вслед за ней активную; е) в скважину закачивают воду; вода закачивается в таком количестве, чтобы активная кислота вся вошла в пласт, предназначенный для обработки; ж) прекращают прокачку и выжидают некоторое время, пока кислота воздействует на пласт; з) производят промывку скважины.
В зависимости от состояния скважины способы промывки могут быть различными. Так, например, если скважина обсажена и можно допустить трубы несколько ниже назначенного для обработки интервала, их допускают и промывают ствол скважины обратной циркуляцией. Если скважина не обсажена и описанные выше работы нельзя производить, то промывают путем продавливания воды в пласт или же скважину совсем не промывают.

3. Производят повторный замер интенсивности гамма-излучения по всему стволу скважины. Сравнивая измерения, сделанные до и после кислотной обработки, выделяют зону, подвергшуюся кислотной обработке.

Добавка радиоактивных изотопов - щавелевокислого Zr⁹⁵ и металлического Zn⁶⁰ - в соляную кислоту при обработке малодебитных скважин была первым этапом применения изотопов для контроля.

Опыты с указанными добавками проводились на скв. 7 и 5 района Шиюгоу и скв. 16 района Лунчан. При испытании скв. 7 (интервал перфорации 1387-1407 м) было получено небольшое количество газа. Для увеличения дебита решили провести солянокислотную обработку под большим давлением. Кислоту наметили изотопом Zr⁹⁵ и начали вести ее закачку. Под большим давлением цементное кольцо, вероятно, разрушалось, и вся кислота проникла в водоносный пласт, находящийся ниже газоносного горизонта. При испытании скважины было получено большое количество воды.

В скв. 5 кислота также не пошла в пласт, предназначенный для солянокислотной обработки, из-за негерметичности цементного моста. Таким образом, добавка радиоактивных изотопов к соляной кислоте, нагнетаемой в скважину, помогает установить, в какой именно пласт попала кислота. Если кислота попала, допустим, в водоносный пласт, то надо провести работы по изоляции этого пласта и снова начать обработку нефтегазоносного пласта, а не забросить скважину как безнадежную. Но другие недостатки, связанные с солянокислотной обработкой, этот метод (добавка изотопов к соляной кислоте) не устраняет, т. е. остается необходимым:

1. в случае обработки непродуктивного пласта, изолировать его, что бывает затруднительно, так как после обработки водоносные пласты сильно повышают свою активность;

2. повторная обработка нефтегазоносного пласта.

Эти недостатки устранены были во втором этапе работ, когда изотопы добавлялись не в соляную кислоту, а сначала в воду для предварительного обследования скважины. Для выявления возможной зоны проникновения кислоты в пласт в скважины, предназначенные для солянокислотной обработки, перед началом обработки продавливают небольшое количество (1-2 м³) меченой воды активностью 0,8-1 mCu/м³ под давлением, равным давлению солянокислотной обработки. Таким образом выявляют пласт, в который может попасть кислота. Если меченая вода попала в пласт, предназначенный для обработки, то можно начинать и солянокислотную обработку. В случае же проникновения меченой воды в другой пласт, с большей проницаемостью, нужно вести работы по изолированию этого пласта, а солянокислотную обработку начинать только тогда, когда повторное обследование скважины меченой водой покажет, что кислота проникнет именно в предназначенный для обработки пласт.

Таким образом, применение радиоактивных изотопов для предварительного обследования скважины дает возможность направить кислоту именно в тот пласт, который предназначен для обработки, не тратя ее на обработку водоносных и других пластов, и значительно сокращает объем работ по изоляции непродуктивных пластов.

Пример выявления зон, подвергшихся солянокислотной обработке, показан на диаграмме. Скважина обсажена 6" колонной до забоя. В интервале 860-700 м произвели перфорацию перфораторами ПП-6 и ТПК. Спустили трубы с гидрозатвором и установили его на глубине 850 м. В скважину закачали неактивную кислоту, а следом за ней активную (3 м³) активностью 0,8 mCu/м³ с изотопом щавелевокислый Zr⁹⁵. После действия кислоты на пласт скважину промыли и произвели повторный замер ГК. Сравнивая две кривые ГК, можно выделить зоны, куда проникла кислота.

Интересно отметить, что кислота не равномерно распределилась по всему вскрытому интервалу, несмотря на равномерное вскрытие этого пласта, а сосредоточилась в отдельных зонах. Анализируя кривые КС и ПС, можно заметить, что зоны эти имеют лучшую проницаемость. Так, в интервал 865-870 м проникло больше кислоты, чем в остальные интервалы.

По кривым КС и ПС видно, что эта зона имеет лучшую проницаемость.

Грозненская промысловая геофизическая контора

ГК-1 - ГК до кислотной обработки; ГК-2 - ГК после кислотной обработки; КС - кривая сопротивления 1 см - 50 ом м; ПС - естественная поляризация 1 см -10 мв.