CC BY
30\\ территория нештегаз \\
№ 9 \\ сентябрь \ 2009
802.0
УДК 553.981
В.И. Марьянчик, maryanchikvi@mail.ru, А.В. Минеев, д.т.н., профессор, Институт нефти и газа Сибирского федерального университета
интенсификация притока углеводородов к скважине с использованием гидродинамического воздействия
В процессе первичного вскрытия продуктивных пластов в условиях репрессии происходит ухудшение коллекторских свойств призабойной зоны пласта (ПЗП) вследствие кольматации его твердыми частицами. Это снижает добычные возможности скважин, увеличивает сроки ее испытания и освоения. Существует множество методов интенсификации притоков. Выбор метода зависит от характеристики и состояния коллектора.
Известен широкий круг методов гидродинамического воздействия. Освоены промышленностью вибрационный метод переменных давлений со струйным насосом, гидроимпульсный метод, струйный метод и его частное исполнение - струйный метод с горизонтальным и вертикальным веерами потоков на стенке скважины.
На месторождениях широко практикуется соляно-кислотная обработка. При обработке соляной кислотой карбонатных пород продукты реакции представлены при обработке известняка хлористым кальцием, водой и углекислым газом, а доломитов дополнительно еще и хлористым магнием. Если в соляной кислоте присутствуют соединения окис-ного железа, то при полной нейтрализации кислотного раствора хлорное железо выпадает в осадок. Кроме того, в доломитах и известняках могут присутствовать породы, не реагирующие с соляной кислотой. Осадок хлористого железа и не прореагировавшие включения породы могут закупоривать фильтрационные каналы. Поэтому, несмотря на различные добавки к раствору соляной кислоты, после проведения СКО необходимо предусматривать методы очистки фильтрационных каналов.
Эта операция наиболее успешна при гидродинамическом воздействии на пласт чередующимися импульсами давлений.
С целью удаления кольматационных продуктов, остающихся в коллекторе в результате техногенного воздействия бурового раствора при первичном вскрытии, а также удаления продуктов химической реакции при обработке продуктивного пласта в скважинах проводились различного рода взрывы, торпедирование. Однако эти разовые воздействия на коллектор не всегда приводят к положительному эффекту, а иногда к отрицательному. Примером могут служить результаты опытных работ в Минусинских котловинах, на скв. № 3 Ванаварской площади и на других объектах.
Многочисленными исследованиями и практикой установлено, что гидродинамические воздействия на пласт - наиболее эффективный метод колматационных процессов, который может применяться как с целью увеличения проницаемости призабойной зоны (интенсификация притоков), так и уменьшения ее (ликвидация зоны поглощения) при работе с тампонажными смесями.
Снижение уровня свабированием, воздействие на пласты переменными давлениями репрессия-депрессия, соляно-кислотные обработки недостаточно эффективны, так как носят статический характер с приложением минимальных энергий одностороннего направления.
Одно из первых устройств для освоения и обработки скважин разработано в Ивано-Франковском институте нефти и газа (1).
Устройство состоит из корпуса с осевым каналом и седлом под бросовый клапан, пакера, установленного на корпусе, струйного насоса и смесительной камеры, сообщающейся с каналом корпуса и запорного элемента. В нем запорный элемент установлен в смесительной камере струйного насоса и выполнен в виде разрушаемого клапана. Устройство включается в работу после разрушения (открытия) запорного клапана кратковременным расчетным давлением через межтрубное пространство. Далее прокачиванием рабочей жидкости через струйный насос достигается подсос жидкости из пласта и вынос ее вместе с рабочей жидкостью через межтрубное пространство на поверхность.
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ повышение нефтеотдачи \\ 73
ПОВЫШЕНИЕ НЕФТЕОТДАЧИ
Известен гидродинамический пульсатор давления (2).
Технической особенностью является то, что управление параметрами пульсации осуществляется изменением величины предварительной деформации пружины. Так, например, при отворачивании гайки уменьшается сила прижатия клапана к крышке, размер щели увеличивается, а гидравлическое сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению скорости перемещения поршня, перекрывающего поток жидкости, а следовательно, к снижению амплитуды и к росту частоты пульсации жидкости.
Несмотря на многообразие созданных устройств для воздействия на приза-бойную зону, очень ограничена информация об их успешном применении на практике. Это, вероятнее всего, свидетельствует об отсутствии примеров применения устройств или об отсутствии примеров успешного применения. В порядке исключения следует привести данные о результатах опытно-промышленного внедрения гидрогенератора давления в объединении "Коминефть" (3). Гидрогенератор состоит из имплозийной камеры, мембраны и плунжера, которые спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах таким образом, чтобы середина окон ловушки оказалась против интервала обрабатываемого пласта. После этого затрубные задвижки закрываются и путем повышения давления на устье до 10 МПа за счет закачки в скважину рабочего агента осуществляют разрыв мембраны.Затем жидкость, заполняющая скважину со скоростью 100-150 м/с, заполняет имплозионную камеру и выталкивает плунжер в ловушку, создавая в обрабатываемой зоне пласта гидравлический удар с давлением, превышающим горное. Это обеспечивает образование искусственных или расширение имеющихся остаточных трещин в призабойной зоне пласта, которые из-за необратимости процессов деформации горных пород полностью не смыкаются под действием горного давления.
В объединении "Коминефть" этим методом была проведена обработка 25 скважин. Дебиты некоторых добывающих скважин возросли в несколько раз. Так, в скв. 193, 194 и 920 Усинско-
го месторождения они увеличились с 1 до соответственно 77, 55 и 37 т/сут. Продолжительность положительного эффекта составила от 0,5 до 2 лет. Несмотря на успешность применения метода, широкого распространения он не получил. Одной из причин, видимо, является высокая вероятность во время ГРП разрушения цементного камня за эксплуатационной колонной с последующим подтягиванием воды. Необходимо сказать о технология интенсификации притоков углеводородов гидравлическими импульсами высоких энергий (ГИВЭ) разработанной НПО ООО «Сибироника», г. Красноярск (авторы В. Ф. Черныш, В. В. Виноградов). Технология интенсификации притоков углеводородов гидравлическими импульсами высоких энергий (ГИВЭ) обеспечивает большую амплитуду и частоту приложения гидравлических сил переменного направления на частицы кольматанта в условиях репрессии-депрессии с преобладанием величины депрессии над репрессией, т.е. с преимущественным направлением давления из пласта в скважину. Таким образом, на кольматант воздействуют высокой энергией, что способствует движению твердых частиц по фильтрационным каналам в скважину, очистке от них ПЗП, увеличению проницаемости ПЗП и производительности скважин. Обработка скважины по технологии ГИВЭ осуществляется в условиях предварительно созданной депрессии. Величина гидравлического импульса устанавливается такой, чтобы при максимуме избыточного давления на забой оно не превышало пластовое давление и было незначительно выше его. Таким путем достигается преобладающее направление избыточного давления из пласта в скважину. Создавать депрессию в условиях замкнутой циркуляции через скважину необходимо путем уменьшения плотности рабочего агента. При нормальном пластовом давлении это можно обеспечить путем перехода на промывку нефтью, эмульсионным раствором на углеводородной основе или аэрированием рабочей жидкости, в частности воды.
Существенными недостатками гидродинамических устройств (генератора импульсов, пульсаторов давления и
1 - корпус;
2 - перепускные окна;
3 - пружина сжатия;
4 - верхний переводник;
5 - седло;
6 - втулка (клапан);
7 - полостью под поршнем;
8 - фиксатор;
9 - пружина;
10 - нижняя крышка;
11 - регулировочная гайка;
12 - ступица;
13 - подшипники;
14 - вал;
15 - отверстие.
Рис. 1. Гидродинамический пульсатор давления
74 \\ ТЕРРИТОРИЯ нефтегаз \\
\\ № 9 \\ сентябрь \ 2003
т.п.) для обработки нефтесодержащих пластов является следующее.
1. Для дистанционного изменения режима обработки призабойной зоны пласта, т.е. для изменения амплитуды и частоты импульсов, необходим подъем устройства на поверхность.
2. Высокая частота и низкая амплитуда гидравлических пульсаций приводит к ограниченной глубине гидроимпульсного воздействия на пласт.
3. При резком повышении давления (репрессии) в результате прямого гидроудара, имеющего максимальную амплитуду, подвижные частицы кольматанта будут переноситься в глубь пласта, в результате чего они оказываются вне зоны пониженного давления (депрессии), возникающей при обратном гидроударе, амплитуда которого ниже, чем прямого; это также приводит к малой эффективности гидроимпульсного воздействия.
Техническое решение заключается в наличии вала, вставленного в ступицу посредством подшипников и закрепленного нижней крышкой, на котором вращается пульсатор, что приводит к изменению положения регулировочной гайки, которая регулирует натяг пружины поршня, а величина изменения амплитуды и частоты импульсов зависит от натяга пружины поршня. Это позволяет дистанционно, без подъёма оборудования из скважины производить регулировку амплитуды и частоты пульсации обрабатываемого пласта.
устройство работает следующим образом
Перед установкой пульсатора в скважину при выбранном положении регулировочной гайки 11 выставляют рабочий натяг пружины 9. Поскольку жесткость пружины 9 выше жесткости пружины 3, то в исходном положении поршень 7 подпирает втулку 6 и, как следствие,
устройство находится в закрытом состоянии.
При мере поступления потока жидкости по насосно-компрессорным трубам в корпус 1 через верхний переводник 4 в внутреннюю полость пульсатора вследствие инерционности протекающего столба потока жидкости кинетическая энергия его движения будет преобразовываться, накапливаясь в потенциальную энергию деформации пружин 3 и 9. Во внутренней полости пульсатора происходит рост давления, под действием которого поршень 7 и втулка 6 с нарастающей с скоростью перемещаются вниз (по ходу движения). В конце рабочего хода втулка 6 останавливается усилием сжатой пружины 3, между ней и поршнем 7 образуется щель, приводящая к гидравлическому импульсу, жидкость поступает через перепускные окна 2 корпуса 1 в наружную полость, т.е. полость пульсирующего давления. Давление в пульсаторе падает, втулка 6 и поршень 7 под действием сжатых при рабочем ходе пружин 3 и 9 возвращаются в исходное положение. Дистанционное изменение режима обработки пласта осуществляется посредством вращения пульсатора через колонну насосно-компрессорных труб, в результате которого происходит изменение положения регулировочной гайки 11, которая регулирует натяг пружины 9, при условии прекращения подаче жидкости и спуска пульсатора до уровня твердого контакта головки вала 14 с дном забоя скважины. Например, если увеличить натяг пружины 9 посредством регулировочной гайки 11, то, соответственно, уменьшается ход поршня 7, что приводит к увеличению амплитуды и снижению частоты пульсации.
На представленное техническое решение получен патент Российской Федерации.
Литература:
1. Яремийчук Р.С. АС №874995, БИ №39, 23.10.81.
2. Уразаков К.Р. и др. Гидродинамический пульсатор давления АС 2212513 МКИ E21B28/00.
3. Попов А.А. и др. О результатах опытно-промышленного внедрения гидрогенераторов давления в объединении «Коминефть». М., Нефтяное хозяйство, №3. 1986, с. 55-57.
Ключевые слова: скважина, дебит, проницаемость, гидравлический импульс, кольматация, депрессия, репрессия.
WWW.NEFTEGAS.INFO
