168УДК 55
Алфаяад Ассим Гани Хашим Валиев Динар Зиннурович Alfayyadh Assim Gheni Hashim Valiev Dinar Zinnurоvich
Студент, старший преподаватель Student, seniоr lecturer Казанский (Приволжский) Федеральный университет Kazan ^^^sky) Federal University
АНАЛИЗ МЕТОДОВ ВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ ПЛАСТА
ANALYSIS ОF METHОDS ОF WAVE ACTWN ОN THE BОTTОM
HОLE FОRMATIОN ZОNE
Аннотация. Обзор выбранной темы рассматривает методы волнового воздействия на призбойную зону пласта (ПЗП) с целью повышения продуктивности пластов. В работе описаны методы волнового воздействия и применение их на практике, показаны области их применения, а также преимущества и недостатки.
В обзоре подробно рассматриваются различные методы волнового воздействия на ПЗП, такие как: акустический, ультразвуковой и виброволновой для решения проблем области пласта вокруг скважины, в пределах которой изменяются фильтрационно-емкостные свойства. Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что сумарная и текущая добыча нефти, приемистость нагнетательных скважин и дебиты добывающих скважин существенно зависят от состояния призабойной зоны скважины (ПЗС). Поэтому очень важно в процессе вскрытия пласта не ухудшить, а сохранить естественную проницаемость пород ПЗП. В процессе эксплуатации скважины проницаемость пород, оказывается ухудшенной по сравнению с первоначальной, естественной.
Таким образом, возрастает сопротивление фильтрации жидкости и газа, снижается дебит скважины из-за отложений в породах ПЗС асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО), поэтому необходимо искусственное воздействие на ПЗС.
Abstract. The review оГ the selected topic insiders me^ds оГ wave actton оп the bоttоmhоle formatton zоne (BFZ) in о^г to increase the productivity оГ the reservоirs. The paper
describes the methods of wave action and their application in practice, shows the areas of their application, as well as the advantages and disadvantages.
The review discusses in detail various methods of wave action on the BFZ, such as: acoustic, ultrasonic and vibration wave for solving the problems of the formation area around the well, within which the reservoir properties change. Current and total oil production, production rates of production wells and injectivity of injection wells significantly depend on the state of the bottomhole zone of the well (BZW). This explains the relevance of the chosen topic. Therefore, in the process of opening the formation, during drilling and subsequent work on casing the well, equipping its bottom, etc. it is very important not to worsen, but to preserve the natural permeability of the bottomhole BFZ. During the operation of the well, the permeability of the rocks is deteriorated in comparison with the original, natural.
Thus, due to deposits in the rocks of the BZW, asphalt-resin-paraffin deposits, clay particles, etc. the resistance to filtration of liquid and gas increases, the flow rate of the well decreases. In such cases, it is necessary to artificially influence the bottomhole zone of the well.
Ключевые слова: призабoйная 3oHa пласта, скважина, методы вoлнoвoгo вoздействия, акустическюе вoздействие, утразвукoвoе вoздействие, вибрoвoлнoвoе вoздействие.
Key words: bottomhole formation zone, well, wave impact methods, acoustic impact, supersonic impact, vibration-wave impact.
Введение
npoHM^eMoCTb является сднсй из важн ых характеристик ПЗП. Скин -фактор пoмoгает oценить изменчивoсть пpoницаемoсти. Этот параметр oбъясняет наличие зoны с изменяющейся пpoницаемoстью вoкpуг скважины. Для того, чтобы пpеoдoлеть скинoвoе сoпpoтивление неoбхoдимo шздать швышенше давление, что oгpаниченнo энергетическими вoзмoжнoстями пласта. Из-за этого пpoдуктивнoсть уменьшается [Ошибка! И сточник ссылки не найден.,Ошибка! Источник ссылки не найден.]. Из этого следует, что, скин-фактор - это мера дoпoлнительнoй депрессии, неoбхoдимая для пpеoдoления загрязнёншй зoны.
Впервые кто ввели шн ятие скин -фактор - Херст и Ван -Эвердинген . Они заметили otohh^ реальных значений депрессии oт расчётных теopетических [0]. Ниже приведена зависимoсть для oценки скин-фактора:
к-ЬДР
(1)
141,2 -(¿-/и-В
где к - проницаемость пласта, мкм2; И - толщина пласта, м; АР - депрессия, Па; Q - дебит скважины, м3/сут; ^ - вязкость жидкости, мПас; В - объёмный коэффициент жидкости, м3/м3 [0,0].
К снижению дебитов нефти добывающих скважинах и приемистости в нагнетательных скважинах приводит снижение проницаемости ПЗП. За счет создания дренажных каналов, увеличения трещиноватости пород, удаления из призабойной зоны пласта АСПО, примесей и т.д. улучшают проницаемость пород ПЗС. [0].
За все время разработки извлекаемый объем жидкости и газов из пласта проходит через ПЗС. Вследствие радиального характера притока жидкости в этой зоне возникают максимальные градиенты давления и максимальные скорости движения. Так же к наибольшим потерям пластовой энергии приводят фильтрационные сопротивления [0].
Для обработки ПЗП применяются волновые методы, которые связаны с ультразвуковым воздействием (частота излучателя примерно 20 кГц и более). Сейсмоакустическое воздействие, которое реализует волновое излучение на низких частотах (до 100 Гц) применяется для прощадного воздействия на продуктивные пласты [0,0].
Из-за загрязнения ПЗП сложным по составу кольматантом осложнились проблемы с массовым проведением гидроразрыва пласта (ГР П) на месторождениях. Существующие методы, которые восстанавливают продуктивность скважин, чаще всего оказываются низкоэффективными, что связано с несоответствием выбора скважины и технологии работы, а также со сложностью решения поставленных задач. По результатам ученых наиболее эффективными являются волновые методы с применением гидромониторов, работающие от потока скважинной жидкости и создающие низкочастотные упругие колебания давлений. Лабораторные эксперименты на кернах, где под
воздействием глинистого раствора проницаемость снижалась на 60% (ее восстанавливали обратной промывкой, гидромониторной обработкой и гидроимпульсным воздействием), показали, что восстановление после гидроимпульсной обработки было наибольшим и составляло 85% и оптимальная частота составляла 1-20 Гц [0,0].
Цель работы - рассмотреть методы волнового воздействия и их эффективность на призабойную зону пласта с целью увеличения нефтеотдачи пласта и предотвращения образования АСПО.
Чтобы достичь цели необходимо решить следующие задачи:
Изучить несколько методов волнового воздействия на ПЗП;
Изучить проведенные практические исследования на разных месторождениях;
Определить сущность технологии волнового метода воздействия на ПЗП.
Таким образом, для обработки ПЗП и предотвращения АСПО, необходимо разработать физическую теорию, которая позволит увеличить дебит нефти.
Материалы и методы
Сущность волновых методов увеличения нефтеотдачи пластов заключается в формировании для увеличен ия объема извлекаемого из недр углеводородного сырья и снижению энегетических затрат [0].
Чтобы увеличить суммарный объем добычи нефти из пласта, темп добычи и улучшить качество добываемой продукции [0], необходимо применять методы обработки ПЗП. Существует множество методов, восстанавливающие продуктивность скважин , н о как было указано выше, чаще они являются неэффективными [0].
Акустическое воздействие (АВ) на ПЗС можно отнести к числу перспективных методов. Подтверждают это известные явления и эффекты, способные оказывать положительное влияние на ПЗП вышерассмотренных проблем [0].
Положительный эффект АВ на продуктивный пласт возникает на горную породу в процессе воздействия упругих колебаний и сопровождается большим числом вторичных эффектов, имеющих разную зависимость от интенсивности частоты колебаний и различную физическую природу.
В работе [0] провели практические исследования на Сотчемьюском месторождении нефти (МН), скважина № 130 изучали эффект от применения АВ до и после. Результат показал, что увеличение дебита скважины повысилось в 4,5 раза (450%) и продолжалось более 2-х лет. Динамика добычи нефти на скважине № 130 Сотчемьюского МН до и после применения АВ представлена на рисунке 1.
Б
и
25 20
!
г15
10
<\ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ *о> «о»
¿Г ^ л*"
^ «Г ^ ^ ^
^ «Г ^ ^ & о" ДАТА
„Г
* / «Г ^ о"
^ ^ ^
■Дебит до , м3/сут Дебит после , м3/сут
Рис. 1 - Динамика добычи нефти до и после применения акустического воздействия на скважине № 130 Сотчемьюского месторождении
5
0
Для акустической стимуляции скважин существует оборудование с двумя вариантами колебательных систем: СП 108/1410 для работы с высокопарафинистой нефтью и СП- 42/1300 для работы в нефтяных скважинах.
В работе [0] по практическим результатам автор пришел к выводу, что при подготовке к проведению работ по АВ важно провести тщательный анализ всей истории работы скважины, включающая информацию о режимах эксплуатации
скважины за весь период, о ее конструкции, а также характеристику нефтегазонасыщенной части пласта (тип коллектора, пластовое и забойное давление, пористость, интервалы перфорации, проницаемость, дебит, профиль притока).
Метод ультразвуковой тоже прошёл проверку на месторождениях Татарстана, Удмуртии, Западной Сибири, Республики Коми и Белоруссии. Положительный эффект подтверждается на нагнетательных, добывающих, фонтанирующих нефтяных, нефтегазоконденсатных, и даже на артезианских скважинах питьевой воды.
УЗ-воздействие основано на мощном акустическом излучении в пласт. Развивающиеся процессы кавитации в окружающей среде, связанны с ростом и схлопыванием пузырьков газа, а также наблюдается тепловой интенсивный разогрев породы и жидкости.
УЗ обработка призабойной зоны скважины увеличивает проницаемость и текучесть флюида, вследствие раскольматации каналов коллектора от АСПО, частиц песка, бурового раствора и др . УЗ метод использует поля частотой 18 -35 кГц с интенсивностью до 1 Вт/см2, при этом рабочая резонансная частота излучателей скважины примерно равна 18-24 кГц при этом интенсивность ультразвука на оси скважины достигает 0,1 Вт/см2 на расстоянии 1 м от оси скважины составляет примерно 0,02 Вт/см2 [0].
Для очищения ствола скважины от различных загрязнений, также применяют УЗ, который эффективно удаляет барьеры для потока нефти в скважину. В 40-50% изученных случаев ультразвуковой метод считается успешным и эффект ультразвуковой генератор может продолжаться до нескольких месяцев. Также этот метод имеет очень локальный эффект [0].
Как показано в работе [0] эффекту снижения вязкости нефти, которая нагрета до температур 40-50 оС аналогично УЗ-воздействие при 25 оС, при этом происходит интенсивное увеличение текучести высоковязких нефтей при
воздействии упругих волн продолжительностью до 1 часа и снижение вязкости в 6 раз.
По результатам расчёта доказано, что УЗ-воздействие меняет распределение равновесной концентрации тяжелых углеводородов на пористую матрицу и пористости. Это влияет на улучшение протекания нефти через поры, к увеличению объема вышедшей из пористого коллектора нефти, а также к повышению коэффициента извлечения нефтеотдачи, больше чем на 30 % [0,0].
Виброволновое воздействие (ВВ) на ПЗС тоже можно отнести к числу перспективных методов.
Сущность технологии заключается вгобработке ПЗП промывочной жидкостью, поток движения которой пульсационный. Частота 1-3 Гц, а давление изменяется в пределах от 1 до 6 МПа. В результате анализа геологических условий и опыта разработки прошлых лет был составлен технологический план , состоящий из нескольких этапов. На первом разрушается структура загрязнения с помощью гидравлических импульсов. На следующем этапе кислотная обработка (КО) растворяет загрязняющие частицы. На заключительном этапе создается депрессия (для добывающих скважин) или репрессия (для нагнетательных), чтобы очистить или вытеснить в пласт частички загрязнения.
В работе [0] на практике Западной Сибири сравнивались эффективность от применения виброволновой технологии и КО, а затем ГРП. Были продемонстрированы три скважины, одна из которых была проблемной, из-за большого поглощения бурового раствора, что повлекло за собой низкую продуктивность. Эффект от применения виброволновой технологии был положителен на более длительное время, чем эффект от КО, а затем ГРП. Прирост нефти также повысился до 6 т/сут. Технологическая схема ВВ представлена на рисунке 2.
I -о / ) С V и р ВЦ 1 с*: с ■ № ^ Л) ф 1.V, "У Ч а (иУ >. | [ш ш т (* * и : $> 0 я! Ш | 1 гь 3 Э1 ш 1 1 1 1т р ПАП
11 1 эъ ] ш и 2 ЭТАП
Рис. 2 - Схема метода воздействия на ПЗП [0].
Таким образом, после обработок по виброволновой технологии очагов заводнения участков пласта происходит увеличение приемистости скважин и повышение охвата пласта по толщине. К работе подключаются новые пропластки, которые не освоены после бурения или загрязненныввгходе эксплуатации, а также улучшаютсянобщие характеристики заводнения участков [0].
Результат
Способ интенсификации добычи нефти волнового действия на продуктивн ый пласт является одним из перспективных. Данная технология не требует дорогостоящих оборудования и химических соединений, выполн яется с помощью штатного нефтепромыслового оборудования. Не происходит загрязнения окружающей среды. Волновое действие которое используется как метод обработки призабойных зон добывающих и нагнетательных скважин впервые было проведен на месторождениях нефти еще в 1960 году, и сразу же получило достаточно положительные данные по его эффективности технологии. Но вскоре опыт показал, чтобы достичь высокого успеха и рентабельности метода от его применения в осложненных геолого-промысловых условиях
эксплуатации скважин важно проведение целого ряда лабораторных, теоретических и промышленных исследований [0].
В статье [0] показано, что разные ученные подходили к процессу по-разному, но пришли к тому, что процессы действия упругими колебаниями на ПЗП с целью повышения продуктивности скважин и привлечения понятий градиентов давления. Эти градиенты давления в ПЗП создаются скважинными или наземными гидравлическими генераторами упругих колебаний. Анализ процессов действий упругими колебаниями на ПЗП с привлечением понятий градиентов давления является правомерным в связи с тем, что рассматриваются процессы, проходящие в скважине и в зонах пласта с линейными размерами, которые не превышают волновое движение упругих колебаний с частотами от единиц до нескольких тысяч Герц [0].
Обсуждение
Важным этапом предвыбора метода ОПЗ является необходимость произведения ряда геофизических и гидродинамических исследований, чтобы выяснить причины снижающие фильтрационные свойства ПЗП. Также при проведении исследований важно изучить свойства и состав флюида, насыщающего горную породу, и собственно физико-химические свойства продуктивной горной породы. К кандидатам на ОПЗ относятся следующие скважины после бурения; которые не вышли на режим, из-за отложений; с низкими показателями после ГРП; которые долгое время были в бездействии; которые находятся длительное время в эксплуатации, приток к которым начал снижаться [0].
Проведя анализ можем выделить некоторые преимущества от метода АВ такие как, простота применения в полевых условиях, отсутствие вредного влияния на геологическую структуру пластов, низкая энергоемкость, возможность использования других методов и технологий интенсификации до и после применения АВ, экологическая чистота [0].
Малый радиус является основным незначительным минусом ультразвуковой технологии, так как глубина проникновения, воздействия, определяется несколькими сантиметрами. Связано это с интенсивным поглощением энергии высоких частот в насыщенных средах [0].
От других технических решений, которые обеспечивают квазистационарный режим воздействия на призабойную зону, эту технологию отличает импульсный режим воздействия. Импульсный режим многократного циклического изменения давления при прохождении фронтов упругих волн накладывается на стационарный режим заведения, например, в системе поддержания пластового давления месторождения. Микроградиенты давления, которые возникают при этом при интегрировании во времени и по площади участка месторождения создают непрерывно изменяющееся векторное гидродинамическое поле, фильтрационные процессы в котором интенсифицируются [0,0].
Влияние упругих колебаний на фильтрацию пластовых жидкостей заслуживает особого внимания. Кроме выше рассмотренных явлений изменения вязкости, проницаемости и др., которые влияют на фильтрацию посредством изменения самих свойств флюидов, экспериментально наблюдаются специфические «фильтрационные» эффекты. Это, например, весьма значительное (почти двадцатикратное) увеличение относительной скорости фильтрации воды или обычной ньютоновской нефти через модели кернов песчаника при наложении поля интенсивных упругих колебаний в несколько сотен киловатт на 1 м2, на частотах 3-10 кГц, увеличение до 10 раз неполярных жидкостей и скорости фильтрации полярных, электролитов и диэлектриков в поле колебаний интенсивностью 1,9 кВт/ м2 и частотой 17 кГц, увеличение почти на два порядка скорости фильтрации дистиллированной воды и растворов солей через керны пород при воздействии колебаниями частотой 26,5 кГц. Объяснить полученные результаты исследований можно разрушением поверхностных облитерационных слоев в поле упругих колебаний,
увеличивающее эффективное сечение мелких пор и уменьшающее сопротивление течению в них жидкости [0].
Заключение
Таким образом, были рассмотрены несколько методов волнового воздействия на ПЗП с целью повышения дебита нефти.
Технологию волнового воздействия на продуктивные пласты с целью увеличения приемистости нагнетательных скважин или повышения нефтеотдачи определяют особенности волнового поля. Данная технология находится в ряду методов интенсификации работы пласта. Их эффективность определяется необходимостью достижения следующих целей:
- экономическая и технологическая эффективность от воздействия;»
- безопасность и чистота экологии;
- совместимость по технологическим особенностям и технической реализации применения с существующими методами воздействия на пласт.
Для того чтобы повысить суммарную и текущую добычу нефти, приемистость нагнетательных скважин и дебиты добывающих скважин, необходимо проведение целого ряда теоретических, лабораторных и промышленных исследований, правильно выбрать тот или иной метод обработки призабойной зоны пласта, что значительно увеличит коэффициент извлечения нефти.
Библиографический список:
1. Khudin M.V., Karpash O.M. Analysis оf the current state оf mettods and means оf increasing the productivity оf ой wells by pulse-wave actons in reservоirs, Oil and gas engineering, 2013, issue 1, pp. 89-97.
2. Апасов Т.К., Апасов Г.Т., Саранча А.В. Использование виброволнового воздействия для восстановления продуктивности скважин // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1-1. С. 304-311.
3. Бажалук Я.М., Карпаш О.М., Клымышин Я.Д., Гутак А.И., Худин Н.В. Увеличение отбора нефти путем воздействия на пласты пакетами упругих колебаний // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2012. № 3. С.185-198.
4. База знаний «Allbest». Виброволновое воздействие на пласт // [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://revоlutiоn.aПbest. ru/ man uf ac t ure/d00716518.html (дата обращения: 15.01.2021).
5. Владимиров А.И. Разработка волновой технологии и оборудования для транспорта высоковязких нефтей и нефтепродуктов // Учётный номер в БД источника 022000500271. № гос. регистрации-01200307565, 2005. С. 146.
6. Горошко С.А. Влияние ингибиторов парафиноотложения на эффективность транспорта газового конденсата месторождения "Прибрежное». Краснодар.: 2003. 163 с.
7. Дыбленко В.П., Камалов Р.Н., Туфанов И.А., Шариффулин Р.Я. Повышение продуктивности и реанимация скважин с применением виброволнового воздействия. М.: Недра, 2000. 404 с.
8. Карманов Т.Д., Калиев Б.З. Нугуманов К.К. Виброволновое воздействие на призабойную зону пласта // OIL&GAS JOURNAL RUSSIA. 2013. № 10. С. 4043.
9. Марфин Е.А. Скважинная шумометрия и виброакустическое воздействие на флюидонасыщенные пласты. Казань.: 2015. 45 с.
10. Муллакаев М.С. Ультразвуковая интенсификация добычи и переработки нефти, очистки нефтезагрязненных вод и переработки нефтешламов. М.: НИИ ИЭП, 2019. 412 с.
11. Муслимов Р.Х. Нефтеотдача: прошлое, настоящее, будущее: учебное пособие. Казань: Изд-во «Фэн» Академии наук РТ, 2014. 750 с.: 798 с. ил.
12. Плисс А.А., Золотов В.П., Якимов А.В. Влияние ультразвука на физико-химические свойства нефти // Интервал. 2007. № 3. С. 36-39.
13. Прачкин В.Г., Галяутдинов А.Г. Волновые технологии интенсификации добычи нефти // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2015. № 5. С. 215-235.
14. Рогоцкий Г. В. Соколов А. Г., Панкратьев П. В. Интерференционное волновое инициирование процессов нефтегазоотдачи продуктивных пластов. Оренбург. 2015. 134 с.
15. Садыков Р.Б., Кройтор Д.Ю., Сарыев Г.К. Отчет об учебной ознакомительной практике // StudFiles. 2015. № 2. Режим доступа: https:// studfile. net/preview/5897712/page:8/
16. Сурков А.А., Росляк А.Т. Технология виброволнового воздействия на призабойную зону скважин как эффективный способ повышения продуктивности пластов // База знаний «Allbest». 2009. Режим доступа: https:// knоwledge.allbest.ru/manufacture/3c0b65625b2ad78a4d53a8842 1206d370.html
17. Умарбеков Р.О. Технологии и реагенты, применяемые для интенсификации притока газа // Международный журнал прикладных наук и технологий «Integral». 2020. № 4. С. 49-58.
18. Умняев В.Г. Развитие методов акустического воздействия из скважин с целью повышения конденсатоотдачи пласта. Ухта.: 2013. 23 с.
19. Яковлев В. В., Воскобойник В. А., Ткаченко В А., Бондарь В В., Гончаренко Т. Б. Импульсно-волновое воздействие на разветвленную скважину // IV Internat^na! Scientific and Practical inference. 2020. № 2. С. 196-201.
