Технологія декольматації продуктивних пластів імплозійно-депресійною дією на привибійну зону свердловин

Технологія декольматації продуктивних пластів імплозійно-депресійною дією на привибійну зону свердловин

Я.Б. Тарко, канд. техн. наук

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Проблема відновлення та збільшення продуктивності свердловин є однією з найактуальніших у процесі розроблення родовищ нафти і газу. Особливо гостро вона проявляється в Україні, оскільки значна кількість родовищ перебувають на пізній стадії розроблення і характеризуються вони в основному низькопроникними колекторами та великим малодебітним фондом експлуатаційних свердловин. Вивчення керну, результати гідродинамічних та промислово-геофізичних досліджень нафтогазонасичених пластів показують, що однією з основних причин їх низької продуктивності є кольматація привибійної зони, яка відбувається на стадії первинного розкриття і в подальшому поглиблюється під час вторинного розкриття та в процесі експлуатації свердловин. За умов підвищеного вмісту в нафті високомолекулярних парафінів, смол та асфальтенів при зміні термобаричних умов кольматаційні процеси значно інтенсифікуються. Закачування в продуктивний пласт рідин глушіння та інших технологічних розчинів також призводить до закупорення фільтраційних каналів завислими в них твердими механічними домішками, а також до випадання важкорозчинних осадів при взаємодії цих рідин з пластовою водою.

Аналіз опублікованих праць з цієї проблематики показує, що і у вітчизняній практиці, і за кордоном для декольматизації привибійної зони пластів застосовують гідроімпульсні методи, в першу чергу здійснення хвильового впливу та створення високих миттєвих депресій та репресій тиску [1, 2]. Однак з різних причин, пов'язані в основному з проблемами надійності роботи пристроїв у надзвичайно складних та різноманітних умовах на вибиванні свердловин, на родовищах нафти і газу України, вони в широких масштабах не впроваджуються.

У статті наведені деякі результати розроблення технології та технічних засобів для відновлення та збільшення продуктивності пластів шляхом здійснення гідроімпульсного впливу на привибійну зону та її впровадження в промислових умовах.

Конструкторські та технологічні пошуки дозволили створити устаткування для очищення пласта типу УОП, за допомогою якого можна поєднувати імплозійну та депресійну дії на привибійну зону пласта. Конструкція вибійного пристрою достатньо проста, що обумовлює надійність його роботи в умовах обмеженого свердловинного простору та високих тисків і температур. Технологія передбачає встановлення у свердловині на рівні інтервалів перфорації пристрою, який на першому етапі герметизує НКТ і забезпечує практично відсутність надлишкового тиску в трубах. У свердловинах, в яких для очищення привибійної зони пласта достатньо створити одну високу депресію тиску імплозійного типу в запірному механізмі пристрою, використовують спеціальні мембрани, які в необхідний момент руйнуються надлишковим тиском.

Проведені металографічні дослідження, механічні та гідравлічні випробування мембран, виготовлених з різних марок чавуну та бронзи. Вони показали, що найкраще вимогам даної технології відповідають мембрани, виготовлені з сірого чавуну, для якого характерні кристалічна структура та крихке руйнування поверхні мембран на дрібні дискретні частинки. У мембранах, виготовлених з бронзи, в процесі збільшення навантажень проявляються пластичні властивості і в них відбувається в основному відрив поверхні в межах послаблювальної канавки без її дискретного руйнування, що може призвести до ускладнень під час проведення процесу та подальшої експлуатації свердловин. Встановлено, що основним видом досліджень повинні бути гідравлічні випробування з визначення залежності тиску руйнування мембран від їх товщини в послаблювальній канавці.

Розроблені дві модифікації технологічного процесу: з застосуванням пакера та без нього. Технологія робіт з застосуванням устаткування УОП та пакера має ту перевагу, що створювана висока депресія тиску діє виключно на продуктивний пласт. За відсутності пакера пристрій бажано встановлювати на рівні нижніх отворів перфорації, і після руйнування мембрани пластовий флюїд і свердловинна рідина з затрубного простору спрямовуються з великою швидкістю в НКТ, чим досягається очищення привибійної зони пласта.

Технологічні операції робіт з застосуванням устаткування УОП та пакера проводять в такій послідовності. Опускають у свердловину НКТ, обладнані пристроєм та пакером, і після герметизації останнього обв'язують гирло свердловини, приєднують до затрубного простору насосний агрегат і створюють надлишковий тиск у затрубному просторі, який передається на нижню частину мембрани. Конструкція пристрою виключає попадання свердловинної рідини в пласт, і завдяки тому що рідина нагнітається у замкнутий простір, тиск розриву створюється практично миттєво, що також є важливим для реалізації методу. В момент досягнення проектної величини тиску відбувається руйнування мембрани, і привибійна зона миттєво з'єднується з порожніми трубами, і дія високої депресії тиску імплозійного типу викликає інтенсивний приплив флюїду і винос продуктів кольматації з пласта. Одночасно рух рідини приводить в дію запірний елемент пристрою, який роз'єднує трубний та затрубний простори, що виключає перетікання рідини з затрубного простору в труби і забезпечує дію депресії тиску безпосередньо на пласт. Після заповнення труб пластовою рідиною з продуктами кольматації розпакеровують пакер та зворотною промивкою виносять продукти забруднення на поверхню. У випадку фонтанування після проведених робіт підземне обладнання можна залишити на час подальшої експлуатації, а при роботі свердловини механізованим способом пристрій і пакер після закінчення депресійно-імплозійної дії піднімають на поверхню і опускають експлуатаційне обладнання.

Застосування мембран дозволяє створювати лише одну високу миттєву депресію тиску, і хоча для багатьох свердловин цього достатньо для виносу більшої частини продуктів кольматації, все ж для багатьох з них необхідно створювати декілька циклів миттєвих депресій та репресій тиску. Ця проблема була вирішена завдяки розробленню пристрою багатократної дії, в якому функції мембрани виконує спеціальне гідравлічне реле-клапан.

Як приклад реалізації розробленої технології наведемо роботи, проведені в свердловині 78 Бугруватівського родовища НГВУ „Охтирканафтогаз”, котра експлуатувала горизонти Д-3 і С₁t з середнім дебітом 1,78 т/добу нафти, який постійно знижувався і безпосередньо перед застосуванням технології становив 0,2 т/добу. Після перестрілу інтервалів перфорації встановили пристрій УОП на глибині 3847 м та здійснили імплозійно-депресійний вплив на пласт. У результаті проведених робіт дебіт збільшився до 17,95 т/добу практично безводної нафти (рис.1). У подальшому свердловина короткий час не працювала у зв'язку з заміною фундаменту та верстата-гойдалки, після чого дебіт нафти складав в середньому 9-15 т/добу при оводненні 0,5-2,7%. Наслідком застосування розробленої технології стало не тільки збільшення поточного видобутку нафти і газу, але, як бачимо з рис. 2, і значне покращання характеру витіснення в околиці свердловини і збільшення ступеня нафтовидобування.

Рисунок 1 - Перебіг показників роботи свердловини 78 Бугруватівського родовища

Враховуючи ефективність перестрілів інтервалів перфорації в свердловинах Бугруватівського родовища, на застосування технології гідроімплозійного впливу з використанням устаткування УОП рішенням експертної комісії НГВУ „Охтирканафтогаз” віднесли 70% отриманого ефекту і згідно з розрахунками протягом більше трьох років продовження ефекту в цій свердловині додатково видобули 8,6 тис. тонн нафти і 609,2 тис. м³ газу.

Рисунок 2 - Характеристика витіснення свердловини 78 Бугруватівського родовища

Висновки

1. Розроблене устаткування для очищення пласта типу УОП, завдяки використанню як імплозійної камери колони НКТ та мембран, які руйнуються надлишковим тиском у затрубному просторі, є простим та надійним і може застосовуватися у свердловинах глибиною до 5500-6000 м.

2. Поєднання імплозійного впливу та дії високих депресій тиску дозволяє збільшити ефективність очищення привибійної зони пласта.

3. Промислове застосування розробленої технології засвідчило високу ефективність, що дозволяє рекомендувати її широке впровадження в свердловинах нафтогазовидобувних підприємств.

Summary

There have been observed the technology and equipment features for wellbore zone demudding by the way of implusive depression. An example of the developed technology usage and evaluation of its technology has been given.

Cписок літератури

1. Точилин Э.Л., Ковалев И.А. Об интенсификации нефтеотдачи промысловых работающих скважин с помощью погружных устройств гидроударного и акустического воздействия // Вісник Сумського державного університету. - 2000, № 15. - С. 23-30.

2. Тарко Я.Б. Аналіз гідродинамічних методів впливу на привибійну зону пласта // Держ. міжвід. НТЗ „Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ”. - Івано-Франківськ: ІФДТУНГ, 2001. - Вип. 38. - с. 128-133.