Повышение эффективности разработки участка терригенного пласта с применением волнового воздействия

1. Обзор научно-технической литературы по применению методов интенсификации добычи нефти

В современном мире с каждым годом наблюдается рост потребления нефтепродуктов, что ставит перед собой задачи поиска эффективных методов разработки извлечения нефти из нефтеносных пластов. Как известно наиболее распространенными методами извлечения нефти являются методы ОПЗ. Одной из причин высокой частоты использования ОПЗ является выработанность месторождений.

В статье рассмотрен метод обработки призабойной зоны пласта самогенерирующим пенным составом. Эффект данной обработки заключается в интенсификации притока из пласта, сокращение расходов на дополнительные операции, связанные с обработкой призабойной зоны пласта многопластовых скважин, а также получение дополнительной добычи нефти.

Обработка призабойной зоны пласта кислотным составом рассмотрена в работе Мухина М. М., Магадова Л. А. и др. [2, с. 64-69]. Применение кислотного состава является одной из наиболее эффективных технологий интенсификации работы добывающих и нагнетательных скважин. Традиционно для обработок карбонатных коллекторов используется соляная кислота, главным недостатком которой является повышенная скорость реакции с карбонатной породой, особенно при высокой пластовой температуре, что препятствует ее глубокому проникновению в пласт и приводит к снижению эффективности кислотной обработки.

В работе в условиях Алексеевского месторождения, где в результате достаточно длительного срока эксплуатации скважин наблюдался износ эксплуатационных колонн и цементного камня в заколонном пространстве. При вскрытии пласта метод гидропескоструйной перфорации получил преимущество перед другими способами вскрытия: гарантия сохранения целостности колонны и цементного камня вне интервала вскрытия, повышение устойчивости стенок скважины, снятие сжимающих напряжений, действующие не только на коллектор, но и на колонну.

Метод ГРП является мощным методом обработки призабойной зоны, который способен создать искусственные каналы достаточно большой протяженностью. Так в источнике, строительство горизонтальных скважин с последующим проведением ГРП терригенного девона, позволила эффективно разрабатывать данные пласты. На скважине Павловской площади был перфорирован носок длиной 30 м. По данным ГИС пласт в данном интервале был представлен глинами, при освоении которого оказалась бесприточной. После чего дебит нефти после ГРП составил 11,8 т/сут.

Таким образом, анализируя применяемые технологии на нефтяных месторождениях, следует отметить, что остро стоит вопрос о повышении эффективности разработки ТИЗ, так как доля ТИЗ растет с каждым годом и поэтому актуальным является вопрос поиска наиболее современных ОПЗ, которые будут отвечать высокой эффективности, малой затратности и экологичности.

2. Проблематика и пути решения при интенсификации нефтегазовых скважин

В нефтяных регионах там, где не решены проблемы качественного первичного и вторичного вскрытия пластов, а также глушения скважин с целью проведения подземного ремонта скважин; там, где в нагнетательные скважины закачивается нефильтрованная вода, всегда существует проблема восстановления проницаемости призабойной зоны продуктивного пласта (ПЗП). Кроме загрязнений, привносимых в результате производственной деятельности при строительстве и эксплуатации скважин, в ПЗП постепенно накапливаются продукты асфальто-смолистого происхождения, выделяющиеся из нефти при переходе из области пластового давления в область забойного. Таким образом, снижение фильтрационно-емкостной характеристики ПЗП – явление многофакторное, а потому и решение проблемы восстановления и улучшения фильтрационных свойств ПЗП должно решаться технологиями комплексного воздействия на пласт.

В работе представлена технология ударно-волнового воздействия на призабойную зону продуктивного пласта в обрабатывающем составе, активно воздействующим с материалом пласта и накопившимися загрязнениями. Кроме очистки порового пространства технология способствует образованию сети новых фильтрационных каналов в виде микротрещин.

Сущность применяемой на данный момент технологии заключается в следующем. В зону продуктивного пласта на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) спускается корпус ударно-волнового устройства (два цилиндра штангового насоса соединенных между собой втулкой), затем закачивается обрабатывающий состав, 20–30% состава продавливается в пласт, на штангах спускаются от двух до трех плунжеров, соединенных между собой и начинается работа насоса, осуществляемая с помощью подъемного агрегата. При этом возникает многофакторное физическое явление – гидроудар и локальная депрессия, которые в свою очередь создают кратковременное состояние имплозии и волновой импульс с широкой гаммой частот и амплитуд.

Многократное повторение возвратно-поступательных движений плунжера создает ударно-депрессионно-волновые импульсы, которые воздействуют на породу пласта и продукты, находящиеся в поровом пространстве пласта. Многократные гидроудары, возникающие при каждом движении плунжера вверх, способствуют появлению микротрещин в ПЗП, а следовательно, повышается проницаемость этой зоны. Многократные импульсы депрессии способствуют перемещению загрязнений из пласта в ствол скважины, после чего они втягиваются в цилиндр насоса, а затем через плунжер поступают в колонну НКТ и поднимаются на поверхность.

Таким образом, одновременное многократное воздействие на ПЗП в интенсивном динамическом режиме обеспечивает эффективную очистку пласта и улучшает фильтрационную характеристику призабойной зоны.

Ударно-волновые генераторы является источником мощных волн давления, которые распространяются по жидкости и по скелету горной породы, проникая глубоко в пласт. Теоретические оценки показывают, что силы, возникающие во время прохождения волны и действующие на флюид, могут значительно превышать силы, существующие при стационарной фильтрации.

Проведенное исследование было направленно на оценку эффективности технологии ударно-волновой обработки участков продуктивных пластов, которую предлагается использовать для повышения нефтеотдачи.

3. Принцип работы технологии, предлагаемой для внедрения

Для проведения исследований был разработан и создан на основе трубного плунжерного насоса ударно-волновой генератор ГУВР. В конструкцию насоса были внесены следующие изменения: в плунжере удален верхний клапан, дно цилиндра насоса заглушено, в боковой стенке цилиндра в средней его части были вырезаны окна.

Приводился в действие генератор с помощью штанговой колоны и станка-качалки. Ударные волны возбуждались следующим образом. При движении вверх плунжера генератора увеличивается объем размещенной между низом плунжера и дном цилиндра камеры разряжения.

Давление в камере падает вплоть до давления насыщенных паров. После прохождения нижним концом плунжера окон, вырезанных в цилиндре, скважинная жидкость устремляется в камеру разряжения, формируя волну разряжения. Жидкость, попавшая в камеру разряжения, ускоряется. Когда она достигает дна цилиндра, начинается ее торможение и формирование волны сжатия.

Глубинный импульсный электролизер (ГИЭ) предназначен для возбуждения ударных волн в скважине для воздействия на участок продуктивного пласта с целью повышения нефтеотдачи.

Схема генератора ГИЭ-122.01 представлена на рисунке.

Рис. Ударно-волновой генератор ГИЭ-122.01

Для увеличения скорости накопления газовой смеси и предотвращения непродуктивного расхода электролита была предложена трехэтапная схема генерации газовой смеси. Разрабатываемое устройство имеет два электролизера: основной и вспомогательный. Назначение основного электролизера – генерация газовой смеси и ее накопление в камере сгорания, вспомогательный электролизер является емкостью с запасом электролита и предназначен для его подачи в основной электролизер.

На первом этапе происходит заправка основного электролизера электролитом, на втором – насыщение этого электролита водородом и кислородом, на третьем этапе – электролиз насыщенного электролита и заполнение камеры сгорания. После заполнения камеры сгорания с помощью свечи зажигания осуществляется воспламенение горючей смеси. Благодаря быстрому освобождению тепловой энергии в скважинной жидкости формируется ударная волна.

Выводы

Развитие новых технологий, с одной стороны, обеспечит максимальное нефтеизвлечение, а с другой – минимизирует отрицательные последствия экономических кризисов. Среди большого многообразия таких технологий приоритетными в России являются физико-химические методы.

В связи с вышесказанным, необходимо проведение исследований увеличения нефтеотдачи путём длительного ударно-волнового воздействия на участок продуктивного пласта, и при необходимости, внесение изменений в технологический процесс или конструкцию оборудования.

В ходе работы был разработан ударно-волновой генератор ГУВР, основанный на принципах разложения электролита с помощью электролиза на кислород и водород с последующим воспламенением газовой смеси. Горение газовой смеси обеспечивает возбуждение ударной волны, которая оказывает воздействие на продуктивный пласт повышая нефтеотдачу.