Технология газоимпульсного воздействия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

газоимпульсная обработка скважина

Введение

Актуальность технологии

Технология газоимпульсного воздействия

Комплекс технологической аппаратуры и оборудования для газоимпульсной обработки скважин («ГИОС»)

Назначение

Сущность способа

Решаемые задачи

Область рационального использования

Состав оборудования

Экспресс-технология обработки призабойной зоны низкопроницаемых карбонатных пластов с использованием термоисточника, генерирующего в забое соляную кислоту

Критерий выбора скважин для производства газоимпульсного и термогазокислотного воздействия на пласт

Новшевство от КХТИ

Заключение

Введение

Газоимпульсное воздействие в республике Татарстан осуществляется с 1999 г. С 2003 г. ГИВ осуществляет ООО «Нефтеимпульс». На 1. 04. 2005 г. газоимпульсным воздействием обработано более 600 скважин, в том числе ООО «Нефтеимпульс» обработало 408 скважин, из них 396 добывающих и 12 нагнетательных скважинах. Воздействие осуществлялось как на терригенные, так и карбонатные коллектора. По основному фонду добывающих скважин дебиты по жидкости до воздействия составляли от 0, 5 до 3 т/сут при обводненности от 2 до 99%. Тем не менее по данным ТатАСУнефть дополнительная добыча нефти по 143 скважинам, обработанным в 2003 г., составила 43063 т, в том числе по 143 добывающим скважинам - 42861 т, при нормативной добыче 42900 т. Эффект по этим скважинам продолжается. По 233 скважинам, обработанным в 2004 г. дополнительная добыча на 1 апреля составила 47354 т. При этом эффективность обработок в 2004 г. выше по сравнению с 2003 г. Так, средний прирост дебита нефти увеличился почти на 10%. По скважинам, обработанным в 1 квартале 2005 г. средний прирост дебита нефти увеличился на 27% по сравнению с 2003 г. То есть эффективность ГИВ постепенно растет. По некоторым скважинам дополнительная добыча нефти составила более 1000 т.., например, по скв. 23651 НГДУ «Иркеннефть», обработанной 30 октября 2003 г., - 2754 т, по скв. 7728 НГДУ «Дажлильнефть», обработанной в августе 2003 г., - 2080 т, по скв. 1826 НГДУ «Нурлатнефть», обработанной в сентябре 2003 г. - 1843 т и др.

Одним из недостатков данного способа является то, что образующиеся газы не оказывают химического воздействия на пласт. В КГТУ разработан и нашел применение метод ТГКИВ, который показал высокую эффективность для обработки карбонатных и терригонных пород. В данной работе проведена оценка эффективности комплексного использования ГИВ и ТГКИВ.

Актуальность технологии

Ухудшение фильтрационных свойств призабойной зоны напрямую связано с продуктивностью скважин. Уменьшение проницаемости коллектора в призабойной зоне пласта в пять раз приводит к уменьшению продуктивности скважин в два раза, а уменьшение проницаемости в 10 раз - приводит к падению продуктивности в 3, 5 раза- (примерно.)

Результаты геофизических и гидродинамических исследований скважин показывают, что в 50% скважин продуктивность снижена в 2 раза, в 25% - в четыре раза и в 10% скважин в 10-30 раз.

Наиболее распространенными методами удаления АСПО с призабойной зоны пласта являются физические и химические методы.

В основе газоимпульсной технологии лежит воздействие на коллектор пульсирующим давлением жидкости. Благодаря наличию жидкости в порах коллектора, создаваемые колебания распространяются в прискважинной зоне пласта. В результате возникают механические нарушения в пористой среде, происходит разупрочнение кольматирующего материала, АСПО, глинистых включений и водонефтяных эмульсий. От стенок поровых каналов отделяются загрязняющие частицы, внесенные в поры как на стадии бурения скважины (частицы бурового раствора), так и на стадии эксплуатации скважины (при глушении, закачке в пласт воды и химических реагентов, а также др. операциях). Разупрочненный кольматирующий материал и органические загрязнения, отделенные от стенок поровых каналов, а также глинистые частицы извлекаются из пор коллектора и выносятся из скважины за счет репрессии и депрессии создаваемой колебательным движением столба жидкости. Для более полной очистки ПЗП применяются имплозионные устройства.

Технология газоимпульсного воздействия

Сущность воздействия состоит в следующем.

В скважину на каротажном кабеле спускается погружной газогенератор и устанавливается напротив, выше или ниже продуктивного пласта в зависимости от глубины продуктивного пласта и прочностных характеристик породы, слагающий горизонт. Погружной газогенератор представляет собой толстостенный цилиндр диаметром 105 мм и длиной 3 м. в котором установлен твердый источник генерации газов. В середине генератора равномерно по диаметру расположено 6 сопел диаметром 4 мм, закрытых одним клапаном. С каротажной станции подается импульс тока в течение 5 сек. При генерации источника происходит заполнение замкнутого объема генератора газовой смесью состоящего из N2, NO2, CO2 и ростом давления до 700 атм. При давлении 700 атм. происходит открытие клапана и истечении газовой смеси из сопел.

При этом происходят следующие явления:

- газодинамический удар в пласт;

-гидравлический удар в пласт;

-очищение стенок обсадной колонны;

За счет образования газового пузыря появляется колебательное движение столба жидкости с репрессией и депрессией относительно забойного давления до 35-40 атм. Это ведет к созданию микротрещин в породе пласта на расстоянии 2 - 2, 5 м вверх и вниз от точки воздействия и соответствующему росту проницаемости за счет разрушения кальматирующего материала, разрушения поверхностного слоя поровых каналов под действием касательных напряжений, возникающих на границе твердой и вязкой жидкостных фаз, приводящих к отделению от стенок пор различных осадков и переводу их во взвешенное состояние.

Комплекс технологической аппаратуры и оборудования для газоимпульсной обработки скважин («ГИОС»)

Назначение

Комплекс оборудования и технологии предназначены для повышения производительности

низкодебитного и реанимации простаивающего фонда скважин.

Сущность способа

Заключается в создании в определенных локальных интервалах зоны перфорации

скважины уровня давления, превышающего уровень горного (в 1, 5-2 раза), путем

доставки в зону обработки погружных газогенераторов и проведения цикла работ с

целью восстановления фильтрационных свойств породы в призабойной зоне пласта.

Решаемые задачи

воздействие на наиболее продуктивную часть пласта с целью интенсификации притока;

-выравнивание профиля притока (приемистости) и подключения к работе относительно низкопродуктивных интервалов;

-снижение обводненности за счет воздействия на зону - источник обводнения в интервале зоны перфорации;

-комбинированная обработка призабойной зоны пласта.

Область рационального использования

-скважины с резко пониженным дебитом по отношению к соседним и работающим из того же пласта;

-скважины, снизившие дебит в процессе эксплуатации при сохранении пластового давления;

-скважины с заглинизированной при бурении призабойной зоной;

нефтяные и газовые скважины на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами из-за низкой проницаемости и пористости горной породы;

долгопростаивающие скважины, в том числе после их капитального или подземного ремонта;

-нагнетательные скважины с пониженной приемистостью;

-скважины, не реагирующие на другие методы интенсификации.

Состав оборудования

Комплекс оборудования включает в себя:

-комплект погружных газогенераторов;

-блок контроля и управления работой погружных газогенераторов.

Экспресс-технология обработки призабойной зоны низкопроницаемых карбонатных пластов с использованием термоисточника, генерирующего в забое соляную кислоту

Основной технологией повышения производительности скважин для карбонатных коллекторов в настоящее время является способ солянокислотной обработки призабойной зоны пласта. Используемые технологии кислотной обработки скважин, хотя являются достаточно эффективными, обладают существенными недостатками из-за необходимости значительных затрат и времени на подготовку больших обьемов рабочих растворов и на закачку их с устья в забой скважины с привлечением насосных агрегатов и транспортных средств. Существующие технологии, кроме того, обладают высокой экологичетехнологической опасностью.

Предлагаемая экспресс-технология, направлена на устранение указанных недостатков и основана на генерации непосредственно в интервале обработки пласта высокотемпературных газообразных продуктов с преимущественным содержанием (около 50% мас.) соляной кислоты, происходящей в результате сгорания инертного до доставки в забой по кабельной технологии твердого композиционного материала термоисточника ТИМ КХ. Способ осуществляется на базе известной, так называемой, термоимплозионной экспресс-технологии с использованием доставляемого в забой на кабель-троссе устройства, состоящего из имплозионной (воздушной) камеры и соединенного с ней термоисточника из газогенерирующего при сгорании композиционного материала. Отличие состоит в том, что термоисточник состоит из газогенерирующего композиционного материала, генерирующего при сгорании соляную кислоту. Над композиционным материалом в термоисточнике, кроме того, располагается слой замедлительного состава.

Укомплектованное устройство устанавливают напротив интервала обработки пласта из карбонатной породы. С устья скважины через кабель-трос подают электрический импульс на узел воспламенения, расположенного на нижнем торце термоисточника. В результате послойного сгорания состава термоисточника образующиеся высокотемпературные газообразные продукты создают в области интервала обработки повышенное давление и проникают в поры и трещины призабойной зоны, расплавляя находящиеся в ней загрязнения в виде парафино-асфальтеносмолистых отложений. Одновременно термоисточник при сгорании выделяет соляную кислоту, которая в нагретом газожидкостном состоянии воздействует на скелет карбонатной породы, увеличивая пористость и проницаемость призабойной зоны пласта.

После сгорания основного состава термоисточника горение передается замедлительному составу, за счет чего осуществляется технологическая выдержка, за время которой (15-20 мин.) происходит более полное расплавление кольматирующих отложений и реагирование соляной кислоты с породой пласта. После технологической выдержки горение передается к сгораемой диафрагме-заглушке, при срабатывании которой происходит раскрытие имплозионной камеры. За счет высокоскоростного потока жидкости из скважины в имплозионныю камеру с воздухом под атмосферным давлением в забое создается резкое снижение давления (имплозия). Скважинная жидкость с загрязнениями в виде расплавленных парафино-асфальтеносмолистых отложений и продуктов химического разложения породы более полно выносятся из призабойной зоны пласта, восстанавливая ее коллекторские свойства.

Критерий выбора скважин для производства газоимпульсного и термогазокислотного воздействия на пласт

Наиболее перспективными для использования технологии являются скважины, характеризующиеся следующими показателями:

- скважины, у которых наблюдается снижение дебита жидкости (приемистости) в процессе эксплуатации в результате ухудшения фильтрационных свойств призабойной зоны;

- скважины, у которых наблюдается снижение дебита после длительного простоя, проведения подземного ремонта;

- скважины, у которых призабойная зона пласта имеет ухудшенные фильтрационно-емкостные характеристики по сравнению с удаленной зоной продуктивного пласта, например, скважины, которые слабо реагируют на закачку воды;

- наиболее оптимально, чтобы пластовое давление при обработке добывающих скважин было не ниже 70 - 60% от величины начального пластового давления. Чем выше пластовое давление, тем выше эффективность воздействия;

- нагнетательные скважины с пониженной приемистостью;

- скважины, вышедшие из бурения и находящиеся на стадии освоения после перфорирования обсадной колонны;

- скважины с трудноизвлекаемыми запасами из-за низкой пористости или проницаемости горной породы в сочетании с химическими или другими методами воздействия на ПЗП;

- скважины, в которых предполагается проведение гидроразрыва пласта;

Требования к техническому состоянию скважины:

- эксплуатационная колонна должна быть герметична;

- отсутствие заколонных перетоков;

- в скважине не проводилось длительное (в одной точке) фрезерование торцевым фрезером.

- расстояние от кровли или подошвы обрабатываемого продуктивного пласта до подошвы вышележащего или кровли нижележащего водоносного пласта должно быть не менее 3 м;

- зумпф должен быть не менее 2 м;

- количество перфорационных отверстий должно быть не менее 20 на 1 погонный метр.

- ствол скважины должен обеспечить свободное прохождение погружного газогенератора до обрабатываемого пласта. Поэтому скважина должна быть прошаблонирована шаблоном диаметром 105 мм и длиной 3 м.

Новшевство от КХТИ

В Казанском государственном технологическом университете разработан новый термогазоимпульсный генератор с использованием газогенерирующей при сгорании не взрывоопасного твердого топлива, обладающий повышенной эффективностью импульсной обработки скважин за счет образования микро и более глубоких трещин в призабойной зоне пласта и увеличения ее проницаемости, надежностью и безопасностью эксплуатации, а также упрощенной конструкцией погружного генератора импульсов давления. В качестве рабочего агента используют газогенерирующий сгораемый композиционный материал на основе гранулированной аммиачной селитры и эпоксидного компаунда с газогенерирующей способностью газообразных продуктов сгорания не менее 800 л/кг. Открытие сопловых отверстий осуществляется одной мембраной, что позволяет обеспечивать высокую надежность срабатывания (Рис. 2).

Рис. 2 - Термогазоимпульсный генератор: 1 - корпус, 2 - рабочий агент, 3 - элемент инициирования, 4 - мембрана, 5 - штуцер, 6 - сопловое отверстие 7 - ввинтной шток

Высокая газогенерирующая способность предлагаемого рабочего агента позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия рабочего агента и, в конечном итоге, эффективность обработки скважины за счет создания более высоких параметров импульсного воздействия, в частности, таких, что наибольшая амплитуда импульсов составляет 1, 1-1, 35 горного давления обрабатываемого пласта с продолжительностью импульсов до 1 минуты и частотой за это время не менее 14-15 импульсов. Указанные параметры импульсов давления обусловлены тем, что микротрещины при импульсной обработке пласта образуются, как известно, даже при давлениях, составляющих 1, 1-1, 2 горного давления пласта, а более глубокие и протяженные трещины в пласте - при давлениях, равных 1, 3-1, 35 горного давления. Более высокие интенсивность (частота до 14-15 импульсов) и продолжительность импульсных давлений до 1 минуты способствует раскрытию и развитию создаваемых и имеющихся трещин в призабойной зоне пласта, а также нагреву, расплавлению и выносу из трещин и пор призабойной зоны пласта отложений асфальтеносмолистых и парафиновых веществ, повышая тем самым коллекторские свойства пласта. При выходе газообразных продуктов горения материала рабочего агента из сопловых отверстий генератора температура газов составляет 650-700 о С и при взаимодействии со скважинной жидкостью она не превышает температуры кипения этой жидкости. Последняя в условиях скважинного давления 10-15 МПа составляет 300-350оС, что вполне достаточна для нагрева и расплавления асфальтеносмолистых и парафиновых отложений в течение 1 минуты, т. к. температура плавления этих отложений не превышает 60-70 о С.

Новым в разработке является также то, что рабочий агент и элемент его инициирования выполнены в виде единого блока, а разрывной элемент выполнен в виде мембраны заданной толщины металлического листа круглой формы и закреплен посредством располагаемого в нижней части корпуса генератора штуцера, в котором выполнены также сопловые отверстия и ввинтной шток с возможностью перемещения его в сторону мембраны, ее раскрытия и сброса давления газов в корпусе генератора на дневной поверхности.

С использованием регистрирующей аппаратуры с более высокой разрешающей способностью в работе, кроме вышеуказанного интервала импульсного воздействия с амплитудой 1, 1-1, 35 горного давления и продолжительностью импульсов до 1 минуты, установлено, что перед этим воздействием в скважинных условиях создаются весьма кратковременные, по крайней мере, четыре импульса давления, первая амплитуда которого равна около 73 МПА и сравнима с исходным давлением, создаюшимся в генераторе при сгорании твердотопливного рабочего агента. Частота создаваемых импульсов составляет при этом порядка 10-3 сек. (рис. 3)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3 - График импульсных давлений: а - область высоких импульсов, б - область низких импульсов

Процесс термогазоимпульсного воздействия происходит, таким образом, в две стадии. На первой стадии, которую можно назвать стадией кратковременного импульсного воздействия, сразу (через ~ 0, 005 с) при истечении газообразных продуктов из сопел создается удар и многократное отражение ударных волн от стенки эксплуатационной колонны. Хотя амплитуда создаваемых на этой стадии импульсов многократно превышает горное давление, из-за кратковременности их, вероятно в интервале обработки пласта они могут создать только микротрещины, способствовать разрушению кольматирующего материала, переводя его во взвешенное состояние, а также снизить вязкость флюидов.

На второй стадии, импульсы давления создаются в результате образования и пульсации газового пузыря. Хотя амплитуды их имеют сравнительно меньшие величины, их продолжительность (до одной минуты), протекает в режиме волн нагрузки-разгрузки (репрессионно-депрессионного воздействия), что может привести к расширению микротрещин, проникновению нагретых газов в перфорационные каналы и расплавлению асфальтено-смолистых и парафиновых отложений.

Проведенные опытно-промысловые работы показали, что эффективность данной технологии составляет по среднему приросту дебита нефти примерно 0, 5 т/с.

Заключение

Анализируя процессы, происходящие в представленных технологиях было предложено провести их комплексное применение. Первоначально произвести термогазоимпульсное воздействие и тем самым очистить перфорационные каналы от АСПО, а затем термогазокислотно-имплозионное воздействие. Результаты проведенных работ представлены в таблице 2

Таблица 2

Результаты применения комплексного использования термогазокислотно-имплозионного и термогазоимпульсного воздействий

ИТОГО:

сред. показатели 2, 2 4, 5 2, 3

Результаты, приведенные в табл. 2, относятся к обработке малодебитных скважин эксплуатирующих пласты с трудноизвлекаемой нефтью. Именно для таких пластов можно рекомендовать достаточно эффективное комплексное использование предлагаемых термогазокислотно-имплозионного и термогазоимпульсного воздействий на призабойную зону пласта. Размещено на Allbest.ru