Lipsa unui aflux normal de titei din formatiunea productiva in sonda (in afara cauzei contaminarii formatiunii) se atribuie frecvent inundarii stratelor de titei cu apa sau gaze. Acestea provin fie din apa de talpa ca urmare a avansarii normale sau a inaintarii neuniforme in cazul unui regim de lucru fortat al sondei, fie din alte strate situate mai sus sau mai jos de stratul productiv, sub forma unor intercalatii existente in complexul productiv.
In cazul unui zacamant sub forma de bolta anticlinala sondele plasate mai jos pe structura se pot inund cele dintai, iar ritmul de inundare variaza in raport direct cu regimul de exploatare. Intr-un regim normal de exploatare apa sarata de sinclinal inainteaza pe un front larg aparand la inceput in procente mici in sonda, ca apoi sa creasca treptat.
La o sonda cu regim de exploatare fortat, apa inainteaza spre sonda sub forma de unghi ascutit (con sau apofiza) si avansarea creste pana la inundarea completa a sondei.
O sonda de extractie poate prezenta o ratie mare apa - titei datorita mai multor cauze. Vor fi prezentate in continuare cele mai c 111e49b aracteristice.
a) Conuri de apa si apofize
In cazul adoptarii unor ritmuri mari de extractie a titeiului din sonde, apare o tendinta de a se crea o zona cu presiune anormal de scazuta in jurul gaurii de sonda. Daca astfel de sonde sunt situate in apropierea contactului apa - titei, apa va tinde sa avanseze rapid prin zona de titei si va patrunde in sonda.
|
|
|
Fig. 5.1. Formarea conului Fig.5.2. Avansarea apei
de apa la strate orizontale la stratele inclinate
La o sonda care exploateaza strate de grosimi mari si aproape orizontale, apa sarata inainteaza la baza stratului pe o zona intinsa si apare in procente mici in titei ridicandu-se treptat, pe masura ce inlocuieste titeiul exploatat. La o exploatare intensiva, apa sarata va urca in zona de titei, strapungand planele de stratificatie dupa directia axului sondei si va forma un con de apa (fig.5.1). Inaltimea la care se ridica varful conului este cu atat mai mare, cu cat creste debitul sondei, iar daca acesta depaseste o anumita limita (Qcritic), atunci conul de apa se ridica brusc pana la capul stratului, barand intrarea titeiului in sonda.
Pentru a preveni inundarea sondei cu apa, se mentine debitul sondei sub limita critica sau se face un dop de ciment in talpa.
La stratele inclinate (fig.5.2) avansarea apei se poate produce de-a lungul planelor de stratificatie ale formatiunii sub forma unor limbi de apa numite apofize. Prin aceste canale cu saturatie mare in apa, adiacente la sonda, se produce treptat inundarea cu apa a sondei.
b) Drenarea inegala a stratelor din complex
In mod frecvent zacamintele de hidrocarburi sunt formate din strate productive cu permeabilitati diferite, separate de intercalatii impermeabile, astfel incat procesul de drenare a titeiului se face independent si neuniform de la un strat la altul (fig. 5.3).
Stratul productiv cu permeabilitatea mai mare se goleste mai repede de titei decat celelalte, permitand patrunderea apei, respectiv inundarea stratului. In acest caz se impune o analiza de ordin economic, pentru a stabili daca este cazul sa se execute o operatie de reparatie pentru izolarea apei sau se admite sa se lucreze cu plusul de cheltuieli corespunzatoare ridicarii la suprafata a apei
Fig. 5.3..Avansarea apei intr-un complex productiv
in functie de permeabilitate
.Drenarea inegala se poate preveni fie prin inchiderea temporara a stratelor cu permeabilitate mare, fie prin adoptarea sistemului de exploatare simultana, daca situatia din sonda permite instalarea echipamentului de separare a stratelor pentru ritmuri diferite de extractie.
c) Cimentari nereusite si sparturi in coloana
Sunt cazuri in care inundarea unui strat nu este cauzata de apa de sinclinal, ci provine dintr-un alt strat inundat sau acvifer. Aceasta se intampla atunci cand cimentarea stratelor productive nu a fost facuta in bune conditii, cand cimentarea coloanei in teren a cedat si apa dintr-un strat vecin a patruns in stratul productiv sau cand coloana s-a spart in dreptul unui strat inundat.
Prin stabilirea comunicatiei intre stratul de titei si de apa, titeiul se poate pierde in stratul de apa, cand presiunea stratului de apa este mult mai mica decat presiunea stratului de titei, Titeiul din stratul productiv poate trece in stratul de apa printr-o fisura din inelul de ciment(fig. 5.4 a,) sau o parte din titeiul din gaura de sonda poate trece in stratul de apa printr-o spartura din coloana cum este schematizat in figura 5.4.b.
|
|
|
Fig. 5.4. Patrunderea titeiului in stratul de apa
cu presiune mai mica
Fig. 5.5. Patrunderea apei in stratul de titei
cu presiune mai mica..
Stratul de titei este invadat treptat de catre apa din stratul acvifer, cand acesta din urma are o presiune mai mare (fig. 5.5) pana la inundarea totala.
In cazurile mentionate, operatia de reparatie trebuie sa asigure inchiderea accesului apei in stratul productiv prin recimentarea stratelor deschise sau prin repararea coloanei avariate.
In faza initiala de productie, o sonda se poate inunda cu gaze sau poate produce de la inceput cu o ratie mare, daca ea este plasata sus pe structura si deschide zona de gaze libere a zacamantului. Aceasta sonda trebuie oprita din exploatare sau exploatata intermitent, pentru a reduce ratia de gaze si a evita astfel scaderea nerationala a energiei zacamantului, scadere care ar putea afecta exploatarea sondelor amplasate mai jos pe structura.
Sondele plasate mai jos pe structura pot si ele sa ajunga sa produca cu o ratie mare gaze − titei, daca sunt exploatate intr-un regim fortat.
Daca incercarile de reducere a ratiei gaze - titei prin diminuarea ritmului de exploatare (micsorarea duzei) sau prin producerea intermitenta nu dau rezultatele asteptate, atunci sonda respectiva trebuie inchisa.
Obiectul unor reparatii la sonda il poate constitui aparitia gazelor in sonda in cantitate mare fie din capul de gaze, fie dintr-un alt strat de gaze cu presiunea mare, care comunica cu stratul de titei prin inelul de ciment neetans sau printr-o spartura a coloanei de exploatare in dreptul stratului de gaze.
a. Conuri si canalizari de gaze
In zonele apropiate de capul de gaze, la o marire a ritmului extractiei fluidelor din sonde, are loc o avansare intensa a gazelor din capul de gaze fie in directia normala planelor de stratificatie formand un con de gaze (fig. 5.6), fie de-a lungul planelor de stratificatie, canalizandu-se prin zona de titei spre sonda sub forma unei apofize (fig. 5.7).
Viteza cu care se produc aceste fenomene depinde de marimea si variatia permeabilitatii rocii magazin.
Fig. 5 6.Con de gaze Fig.5.7. Apofiza de gaze
b. Strate cu permeabilitati diferite
In cazul unui complex productiv care cuprinde mai multe strate cu permeabilitati diferite, exploatate in acelasi timp, se poate intampla ca prin expansiune, gazele sa ajunga mult mai repede in sonda prin stratele cu permeabilitate mai mare, realizand la sonda o ratie gaze - titei mare cu mult inainte ca stratele sa fie drenate complet. (fig. 5.8).
Fig. 5.8. Avansarea gazelor la strate inclinate in functie de permeabilitate
c. Aflux mare de gaze
Aflux mare de gaze intr-o sonda de titei poate avea loc cand intre stratul de gaze cu presiune mare si cel de titei cu presiune mica se realizeaza o comunicatie datorita unei cimentari nereusite, ceea ce permite patrunderea gazelor in stratul de titei si de aici in sonda (fig. 5.9. a).
|
a. |
b. |
Fig.5.9. Comunicarea gazelor cu stratul de titei
Prin inelul de ciment neetans in cazul existentei unei sparturi in coloana in dreptul stratului de gaze cu presiune mare, gazele vor avea acces in gaura de sonda. Urmarind productia sondei la suprafata se constata o crestere a ratiei gaze - titei si o scadere treptata a debitului de titei. Aceste gaze pot conduce chiar la intreruperea afluxului de titei (fig.5.9.b).
Inainte de a trece la inlaturarea defectelor mentionate, este necesar de a determina sursa de unde provine fluidul nedorit (apa sau gaze) si adancimea la care are loc fenomenul. Acest lucru se realizeaza prin inregistrarile efectuate prin termometrie, diagrafii de productie sau cu aparatele de luat probe sub presiune in gaura de sonda.
Depistarea stratelor inundate prin termometrie se bazeaza pe variatia temperaturii. Astfel se observa o crestere a temperaturii in cazul unei viituri de apa si o scadere a temperaturii in cazul unei viituri de gaze.
La stabilirea sursei unei viituri de apa pentru a vedea daca apa vine din zacamantul exploatat sau din alta sursa, se face comparatia intre continutul de cloruri din apa produsa de sonda si acela al apei din formatiunea productiva cunoscuta. Daca se constata ca sursa de apa se afla in complexul productiv, portiunea de unde provine apa se poate stabili prin producerea in mod separat a fiecarui interval perforat, daca exista conditii pentru fixarea pacherelor.
Pentru a efectua probarea selectiva a mai multor strate se poate folosi un ansamblu format dintr-un dop de coloana Baker tip C, fixat sub stratul ce urmeaza a fi probat si un pacher mecanic fixat deasupra stratului respectiv. Fiecare strat izolat in acest mod se testeaza prin pistonare.
Daca se dispune numai de un pacher (de obicei de tip hidraulic prevazut cu valva de circulatie) se procedeaza la testarea stratelor pornind de jos in sus:
- Se fixeaza pacherul deasupra stratului inferior si se pune stratul in productie prin pistonare.
- Se determina calitatile fluidului produs de stratul inferior.
- Se dezarmeaza pacherul si se fixeaza deasupra stratului urmator, dupa care se face punerea in productie prin pistonare a ambelor strate.
Prin diferentiere se determina calitatile celui de al doilea strat.
Se procedeaza astfel in continuare pana la stratul superior.
Limitarea actionarii fluidelor nedorite, ca elemente de inundare, impune luarea unor masuri de inchidere a eventualelor sparturi din coloana, masuri de blocare a canalizarii fluidelor prin inelul de ciment prin repararea cimentarii sau crearea unor bariere.
a. Inlaturarea defectiunilor de etansare a inelului de ciment.
Pentru blocarea trecerii fluidelor de la un interval la altul datorita neetanseitatii inelului de ciment provenita fie dintr-o cimentare initiala nereusita, fie ca urmare a unei deteriorari ulterioare in urma unor operatii de tratare a stratului, se procedeaza la injectarea in portiunea defecta a unui material de consolidare si anume ciment, material plastic sau amestecuri speciale titei - ciment.
In cazul refacerii cimentarii primare este necesar sa se determine volumul din interiorul si din spatele coloanei de exploatare care trebuie sa fie umplut cu pasta de ciment conform figurii 5.10
Fig.5.10. Elemente necesare pentru determinarea
volumului pastei de ciment
Volumul pastei de ciment (amestec apa - ciment) care trebuie introdus in sonda pentru cimentare se calculeaza cu relatia:
(5.1)
in care: Ds este diametrul interior al coloanei exterioare sau al gaurii de sonda;
De - diametrul exterior al coloanei de exploatare ;
Di - diametru interior al coloanei de exploatare;
K - coeficient care tine seama de neuniformitatea diametrului gaurii de sonda:
. in cazul recimentarii in teren, K = 1,1 - 1,3;
. in cazul cimentarii intre coloane K = 1;
H - inaltimea pastei de ciment in spatele coloanei de exploatare;
h - inaltimea dopului de ciment in interiorul coloanei de exploatare.
b. Blocarea trecerii fluidelor de inundare prin deschiderile din coloana
Acest procedeu consta in realizarea unor bariere instalate in gaura de sonda sau bariere realizate in stratul productiv.
Se poate realiza o bariera in gaura de sonda prin:
b1. Instalarea unui dop solid in coloana de exploatare.
Pentru a realiza un dop in coloana se procedeaza la o simpla operatie de cimentare in talpa pentru inchiderea apei de talpa sau a apei din zona inferioara a intervalului perforat. Dopurile mai pot fi alcatuite din pietris cu un capac de ciment sau material plastic.
b2. Instalarea unor pachere de izolare da rezultatele bune in cazul combaterii inundarii, daca in coloana exista conditii de etansare a pacherelor la adinczmea dorita.
c. Bariera realizata in stratul productiv
La acele formatiuni in care intre stratul productiv si apa de talpa se afla o intercalatie impermeabila, asa numita bariera naturala, nu se mai formeaza conuri de apa.Acest lucru a condus la ideea realizarii unor ecrane impermeabile in mod artificial.
Ecranele artificiale se realizeaza sub contactul gaze - titei (fig.5.11 a si b) sau deasupra contactului apa - titei (fig. 5.12) prin injecta rea unor substante cu caracter izolant cum ar fi: titei cu vascozitate mare, ciment,sau rasini.
|
|
|
a. b.
Fig. 5.11. Izolarea conului de gaze prin injectie de titei vascos
a. prin spatiul inelar; b. prin tevile de extractie.
Se recomanda ca inaintea injectarii substantei izolante sa se efectueze o fisurare hidraulica, astfel incat fisura orizontala creata in jurul sondei va devini locasul in care va patrunde substanta izolatoare formand un ecran impermeabil.
Pentru injectarea materialului de blocare in strat, la sonda se va utiliza un pacher, care etanseaza in coloana la o adancime ce este functie de adancimea la care dorim realizarea ecranului impermeabil.
In figura 5.11. este schematizat procedeul de izolare a conului de gaze. Injectia titeiului vascos in strat se poate face prin spatiul inelar prin perfo-
raturile existente in coloana si ramase libere dupa fixarea packerului sau prin perforaturi special realizate in acest scop. Se poate realiza injectia materialului de blocare si prin tevile de extractie, daca utilizam un dop de coloana si un packer dupa cum se observa in schema de echipare a sondei din figura 5.11.b..
Procedeul formarii unui blocaj la contactul apa - titei poate fi urmarit schematic in figura 5.12. Se fixeaza un pacher la nivelul contactului apa - titei si se pompeaza simultan in strat un agent de blocare prin interiorul tevilor si titei prin spatiul inelar in zona de titei pentru a preveni inaintarea agentului de blocare in sus spre zona saturata cu titei.
Un procedeu asemanator foloseste doua solutii care reactioneaza cand vin in contact si formeaza un blocaj al porilor in strat in zona in care se intalnesc.
Fig.5.12. Crearea unui blocaj
la contactul apa - titei
d. Procedeul realizarii unui blocaj selectiv.
Acest procedeu se bazeaza pe injectarea in intervalul productiv deschis a unor substante care au proprietatea de a schimba caracteristica de umectare a peretilor porilor aflati in zona inundata astfel incat acestia sa nu mai fie umectati de apa ci de catre titei. In acest scop se folosesc substante tensioactive, care prin compozitia lor determina schimbarea caracteristicii de udare a rocii, facand-o umezitoare fata de titei si favorizeaza, de asemenea, divizarea apei in particule mici.
|
