Комплексный способ восстановления продуктивности скважин с использованием волновых полей

Основные направления развития передовых технологий добычи связаны с освоением трудно извлекаемых ресурсов в условиях низкопроницаемых и сложнопостроенных пластов, остаточных запасов нефти обводненных зон. Большое количество методов «работает» с основной проблемной зоной, являющейся причиной снижения нефтеотдачи, – околоскважинной зоной (ОСЗ). Улучшение ее состояния, по единому мнению исследователей Михайлова Н. Н, Сургучёва М. Л, Кузнецова О. Л. и др., – путь решения многих существующих проблем [1, с. 35].

Негативные последствия техногенной геодинамики прискважинных зон заключаются в том, что фильтрация любых технологических жидкостей вызывает агрегатирование и осаждение твердой фазы с образованием зон кольматации с частичным или полным закупориванием пор коллектора. После фазы механической кольматации наступает период физико-химических взаимодействий близко расположенных частиц, когда вступают в силу законы электрокинетики, Ван-дер-Ваальса, приводящие к еще большему уплотнению фильтрационого осадка [2, с. 85].

Технической задачей увеличения проницаемости околоскважнной зоны, приводящей к увеличению нефтеотдачи, является разрушение кольматирующей среды и очищение порового пространства.

Предлагаемый способ виброволнового воздействия с целью восстановления продуктивности скважин с гидравлическим разрывом пласта решает задачу очистки ОСЗ, но качественно отличается от существующих методов вибрационного воздействия для интенсификации добычи. В основе метода – использование вибраций, созданных в ПЗП, для воздействия на различные структуры кольматантов в трещине ГРП. Поэтому его осуществление связано с решением следующих задач:

1. Создание вибрационного воздействия низкой частоты на уровне области перфорации;
2. Создание направленного вибрационного воздействия на частицы кольматанта с целью разрушения его структуры;
3. Распространение вибрационного воздействия в толще пласта вдоль трещины ГРП;
4. Вовлечение частиц кольматанта в колебательный процесс;
5. Миграция вглубь пласта и рассеяние по проппантовой пачке частиц разрушенных загрязнений.

Отличие способа от аналогичных по физическому воздействию состоит в целенаправленном продвижении твердых частиц кольматантов глубь пласта по трещине ГРП, что приводит к уменьшению концентрации загрязнений порового пространства и открытию каналов фильтрации по всей длине воздействия, сопровождающееся повышением продуктивности скважины. Одним из возможных технических решений получения упругих колебаний в нефтяной скважине является использование гидромониторов, частным примером которого выступает устройство, предлагаемое в [3, с. 114].

Волновой гидромонитор (ВГМ) устанавливается на конце насосно-компрессорных труб и преобразует равномерное движение нагнетаемой в него жидкости в пульсационное. Преобразование происходит путем силы сжатия пружин внутри устройства с последующим выбросом определенного объема жидкости через форсунки ВГМ (рис. 1).

Рис. 1. Волновой гидромонитор для создания импульсов давления жидкости в скважине

Перемещение поршня во внутренней его полости происходит с нарастающей скоростью под действием роста давления потока жидкости, которому противодействует сила упругого сжатия пружины. Благодаря радиально направленным ударам струй жидкости, выбрасываемой через форсунки ВГМ, возникает бегущая волна давления и скорости, распространяющаяся по направлению удара в зоне размещения устройства. Один цикл работы ВГМ занимает 0,5–1 с. в зависимости от давления, следовательно, частота воздействия на пласт будет составлять 1-2 Гц.

График мониторинга давления при импульсном воздействии на ПЗП, приведенный в [4, с. 15], позволяет определить реальные параметры импульсов (рис. 2): Т = 0,5 с, Т₁ = 0,25 с, Т₀ = 0,24 с, (рис. 2).

Рис. 2. Импульсы давления на забое, формируемые гидромонитором

В поровом пространстве частицы загрязнений могут одновременно находиться в двух состояниях: в виде кольматирующей среды, необратимо изменяющей свойства пласта, и суспензии, свободно циркулирующей во внутрипоровом пространстве. Задача вибровоздействия – инициировать процесс суфффозии: нарушить структуры закольматированного слоя с отрывом твердых частиц и переходом их в суспензию.

Авторами произведен расчёт ударного давления для создания каналов фильтрации в пористой среде с использованием формулы Жуковского для описания гидроудара в затрубном пространстве. Расчет соответствует методике, предложенной С. М. Гадиевым [5, с 33].

Величина ударного давления, изменяющаяся в импульсном режиме от 205 до 285 МПа, согласно его исследованиям, достаточна для раскрытия трещин. Поскольку усилия, необходимые для разрушения кольматирующих структур, меньше усилий для раскрытия трещин, виброволновое воздействие можно считать эффективным.

Частицы, охваченные воздействием волнового поля бегущей волны, начинают двигаться под действием вибрационных сил в направлении воздействия. Главным отличием предлагаемого способа виброволнового воздействия от всех реализующихся в настоящее время в том, что авторы не видят необходимости выноса загрязнений на поверхность, что вызывает повторное загрязнение ОСЗ продуктами очистки и снижение продолжительности продуктивного периода эксплуатации скважины.

Таким образом, предложенный способ виброволнового воздействия с целю восстановления продуктивности скважин с ГРП, обеспечивает надежную очистку околоскважиной зоны, уменьшению концентрации загрязнений порового пространства и открытию каналов фильтрации по всей длине воздействия, сопровождающееся повышением продуктивности скважины. Эффективность технологии подтверждается результатом внедрения на месторождениях Западной Сибири, в том числе и в скважинах Южно-Охтеурского месторождения. К примеру, за период анализа с применением технологии в скважинах № 25, 26, 48 по восстановлению продуктивности после бурения и после проведения ГРП, получено дополнительно 1620 тонн нефти, с экономическим эффектом 9,3 млн рублей. Технология рекомендуется для дальнейшего применения.