CC BY
43
ЭКСПОЗИЦИЯ 1/Н (51) февраль 2008 г. ДОБЫЧА 19
Необходимость ускорения темпов интенсификации притоков нефти из добывающих скважин, а также увеличение приемистости нагнетательных скважин приобретает в настоящее время все большее значение. Это справедливо как для новых скважин с неудачно проведенной перфорацией, так и для старых, снизивших добычу нефти после засорения призабойной зоны пласта (ПЗП) различными веществами вследствие повышения вязкости жидких ингредиентов и по другим причинам.
Н.М. ПЕЛЫХ
В.Г. КУСТОВ
ПУЛЬСИРУЮЩИЕ ГЕНЕРАТОРЫ ИЗ ТВЕРДОТОПЛИВНЫХ ЗАРЯДОВ
ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ
Н.М. ПЕЛЫХ, д.т.н., КУСТОВ В.Г., к.т.н.
Р.Ф. ГАЙСИН , к.т.н. ХАЙРЕТДИНОВ Р.Р., к.г.-м. н.
А.В. КОРОВКИН
ФКП «Пермский пороховой завод» Пермь
НПО «МаратОйлГаз» Самара
ООО «ТНГ-Ижгеофизсервис» Ижевск
ОАО «Удмуртнефть» НГДУ «Игра» Игра
Методы увеличения нефтедобычи (МУН) генераторами - устройствами из твердых топливных зарядов (ТТЗ) - применяют в России десятки лет. Их располагают в заполненной жидкостью скважине вблизи или напротив продуктивных пластов. При горении ТТЗ происходит резкое повышение давления и температуры в скважине и выделяется значительное количество энергии, достигающее 0,5-0,8 от тротилового эквивалента. Происходит соответствующее термогазохимическое воздействие на ПЗП с последующим увеличением притоков нефти.
1 - воспламенительный элемент;
2 - сгорающий элемент; 3 - канат; 4 - поддон; 5 - обойма; 6 - втулка; 7 - крышка; 8 - бирка; 9 - нагревательный элемент
Рис.1. Конструкция акустического порохового генератора давления (ПГДА.000) и способ сборки для спуска его в скважину
МУН с использованием «пульсирующих» зарядов, представляющих собой новое поколения генераторов, создающих дополнительно к термогазохимическому воздействию интенсивные вибрации на ПЗП при различных частотах, начали разрабатывать недавно [1-3].
Пороховой генератор давления акустический (ПГДА) - первое из отработанных и внедренных устройств с «пульсирующими» зарядами [4]. Опытные работы с ним на нефтедобывающих скважинах были начаты в 1996 г Серийное производство ПГДА [5] из утилизированных порохов налажено в 2003 г. Генератор (см. рис. 1), выпускаемый Федеральным казенным предприятием «Пермский пороховой за-вод»и состоит из нескольких (до 10) канальных ТТЗ одинакового размера и простого устройства для сборки, имеет калибр 114 мм, длину до 12,5 м и максимальную массу зарядов 125 кг Он работает при температурах до +90сС, глубинах до 3,5 км. В настоящее время состоит из нескольких (до 10) канальных ТТЗ одинакового размера и просто устройства для сборки.
Суть виброволновой технологии с использованием ПГДА [6,7] состоит в следующем. После спуска генератора его устанавливают напротив продуктивного пласта. После воспламенения в каждом ТТЗ начинается вибрационный режим, возникающий при определенных резонансных для заполненной жидкостью полости канала заряда условиях. Появляются волны давления, которые являются синхронными для всего устройства. Далее от ТТЗ через обсадную колонну происходит индуцирование этих волн в ПЗП. Частоты волн достигают 20 килогерц с амплитудами до 5-10 МПа.
В продуктах сгорания топлива возникают пульсации электрического потенциала с теми же частотами, создающие разряды в породах.
Давление в пласте значительно возрастает. Одновременно на его фоне происходит проникновение волн в ПЗП, что провоцирует вторичное акустическое излучение с соответствующими вибрациями и электрическими разрядами. При этом максимальное давление на горные породы при разрыве пласта, которое достигалось только за счет термогазохимического воздействия, снижается. Возникают дополнительные трещины и каналы в породах и соответствующие каналы изменения в жидких ингредиентах. В итоге гидропроницаемость ПЗП увеличивается, приводя к значительному повышению добычи нефти.
На нефтяных месторождениях Российской Федерации с помощью виброволновой технологии с использованием ПГДА накоплен значительный опыт. Наблюдения за обработанными скважинами продолжаются.
В таблице приведены некоторые результаты применения ПГДА на месторождениях с терригенными и карбонатными коллекторами с несколькими пропластками. Глубины пластов располагаются на глубинах 1,2-2,2 км. Характерное изменение дебита нефти после сжигания ТТЗ и кривая, иллюстрирующая изменение давления во времени, приведены на рис. 2 и рис. 3 соответственно.
По результатам обработок значительного количества старых скважин в разных регионах России установлено, что дополнительная годовая добыча нефти достигает 1000 тонн и более. Полученные при горении ТТЗ максимальные давления в скважинах составляют 30-80 МПа. Скважины, недавно введенные в эксплуатацию (менее года до обработки), также дали существенный прирост добычи нефти. Это значит что применять ПГДА можно для всех скважин (новых и старых). Эффект от обработок наблюдаемых скважин продолжается до сих пор. ►
20
Время,мес.
Рис. 2. Изменение дебита нефти скв. № 2496 Юськинского месторождения
(Удмуртская Республика) до и после обработки призабойной зоны ПГДА:
8 - начало эксплуатации скважины, 0 - обработка ПГДА, 23 - конец мониторинга после ОПЗ.
20 ДОБЫЧА 1/Н (51) февраль 2008 г. ЭКСПОЗИЦИЯ
го 1=
(И S I
а> ц
ш го с!
4»
40
30
га
Изменение давления (МПа)во времени (с) на забое скв.№641 Михайловского месторождения нефти при обработке ПГДА (Удмуртская республика, ОАО «Удмуртнефть») 01.03.2007 г., прибор АЦМ-7, данные «ТНГ-Ижгеофизсервис», интервал перфорации 1373.7...1376, 1380,5...1381,5, 1388,8...1389,8м, интервал установки восьми элементов ПГДА-1380,4..1390м, увеличение суточного дебита нефти после обработки с 0,8 до 4,1 т/с.
МЯ, С.
Рис.3. Изменение давления
Дебит нефти, т/с Прирост нефти за время мониторинга
№ 1 2 -ж аЯ О- , . Ц ^ О ш m с 2 о j о о к 5- II 2 1 S i Быркинское, № 612 Быркинское, № 620 З, -с „.2 gS.Sl§ IZ ш 2 ср-ъ 1.04.94 (32) 15.04.94 (32) Число 7 0 зарядов 1 3 До ОПЗ .8 .8 (при начале экспл.) 8 ® ° о е. s iz^oi 9.8 (258) 14.8 (125) н н нТо 9570 14440 а-ч ш ие с! продолжается на том же уровне закончился через 28 мес.
3 Быркинское, № 619 1.10.95 (14) 8 1.9 3.1 (163) 1352 усиливается
4 Чарское, № 509 23.11.96 (12) 7 2.0 2.8 (140) 1005 ослабевает
5 Павловское, № 2210 05.09.01 (15) 6 1.2 2.9 (240) 1251 продолжается на том же уровне
6 Быгинское, № 35 (31.07.03) 16.04.04 (23) 5 0.8 (3.0) 4.6 (575) 971 ослабевает
7 Юськинское, № 2496 (19.09.03) 14.05.04 (23) по 5, 2 раза .8 .0) 5.1 (65) 3492 основной закончился через15 мес.
8 Юськинское, № 2499 (15.10.03) 23.05.04 (18) по 5, 2 раза 6.0 (7.0) 4.4 (73) 2088 основной закончился через 16 месяцев
9 Кезское,№ 3218 13.03.05 (23) 10 12.5 2.9 (23) 1909 продолжается на том же уровне
10 Л-Зуринское, № 1027 15.03.05 (23) 10 15.0 2.2 (14) 3102 усиливается
11 Кезское,№ 3412 01.04.05 (19) 5 7.5 5.2 ( 69) 860 продолжается на том же уровне
12 Кезское, № 3396 07.06.05 (20) 9 6.5 2.0 (39) 413 продолжается на том же уровне
13 Кезское, № 3205 23.07.05 (19) 9 6.8 6.7 (99) 3542 продолжается на том же уровне
14 15 Кезское, № 3230 Кезское, № 3395 09.01.06 (14) 09.02.06 (12) 10 9 12.8 5.8 3.4 (27) 3.0 (52) 689 1817 продолжается на том же уровне увеличивается
Примечание:
№1...4-НГДУ «Чернушканефть» (Пермская обл., АО «ЛУКОЙЛ - Пермнефть»);
№5-ЗАО «ПИТЦ «Геофизика» (Пермская обл., ООО «ЛУКОЙЛ - Пермнефть»);
№ 6...15-ООО «ТНГ-Ижгеофизсервис» (Удм. респ., ОАО «Удмуртнефть», ОАО «Белкамнефть»).
Табл. 1. Эффективность ПГДА при обработке призабойной зоны нефтедобывающих скважин
Кроме ПГДА, появляются и другие МУН на основе «пульсирующих» зарядов. Предполагается, что эффективность таких технологий будет достаточно велика.
Наибольший интерес из них представляют следующие.
1. Устройства, содержащие смесевые канальные ТТЗ, работающие в скважинах при температурах до +1500С и глубинах до четырех километров [8, 9]. Для них специально создано термостойкое высокопрочное генерирующее топливо ТГ-1 [10]. МУН на основе зарядов из ТГ-1 позволяет не только осуществлять генерацию волн в ПЗП, но также воздействовать на пласт соляной кислотой.
2. Устройства для обработки горизонтальных скважин с привлечением колтюбин-говой технологии, позволяющей проникнуть в такие скважины [11]. Появляется возможность обрабатывать любые участки скважин при разных глубинах и температурах.
3. Технология, усиливающая эффекты от перфорации, основанная на использовании ТТЗ в дополнительных камерах корпусных кумулятивных перфораторов, в том числе с зарядами из топлива ТГ-1 [12, 13]. В перфораторе сначала в течение достаточно короткого времени срабатывает взрывчатое вещество, создающее перфорационные отверстия в колонне и каналы в пласте. Затем начинается более длительное, переходящее в вибрационный режим горение ТТЗ.
Предлагаемые на основе «пульсирующих» зарядов, МУН являются универсальными и весьма перспективными для нефтяных компаний. По мере падения темпов прироста нефти их роль должна возрастать. Одновременно решаются проблемы конверсии военно-промышленного потенциала, связанные с использованием утилизируемых твердых топлив. ■
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пелых Н.М. Нестационарное горение зарядов твердых топлив и использование его в народном хозяйстве: дис. д-ра техн. наук.: 01.02.05 и 01.04.07: защищена 04.04.02. - Пермь. 2002.244 с.
2. Пелых Н.М. Технология виброволнового воздействие на продуктивные пласты твердотопливными элементами // Научно-технический вестник «Каротажник». - Тверь,. 2004. - Вып. 9(122). - с.121-134.
3. Пелых Н.М. Интенсификация добычи нефти газогенераторами пульсирующего типа // Нефтегазовая вертикаль. 2006. - № 2.- с. 94.
4. Пат. 2071556 Российская Федерация, МПК Е2-1В43/26. Устройство для термогазохимической обработки продуктивного пласта / Талалаев А.П., Пивкин Н.М., Пелых Н.М. и др.; опубл. 10.01.1997, Бюл. № 1.
5. Пат. 2151282 Российская Федерация, МПК Е2-1В43/26. Устройство для термогазохимической обработки продуктивного пласта / Пелых Н.М., Аликин В.Н., Пивкин Н.М. и др.; опубл. 20.06.2000, Бюл.№17.
6. Пат. 2103498 Российская Федерация, МПК Е21В43/26. Способ обработки продуктивного пласта. / Охрименко Э.Ф., Пелых Н.М., Южани-нов П.М. и др.; опубл. 27.01.1998, Бюл. № 3.
7. Пат. 228202716 Российская Федерация, МПК Е21В43/26. Комплексный способ стимуляции скважин. / Пелых Н.М., Федченко Н.Н, Гайсин Р. Ф. и др.; опубл. 20.08.2006, Бюл. № 23.
8. Пат. 2176728 Российская Федерация, МПК Е2-1В43/26. Способ обработки призабойной зоны
пласта и заряд / Пелых Н.М., Балдин А.В., Южа-нинов П.М. и др.; опубл. 10.12.2001. Бюл. № 34.
9. Пат. 2287055 Российская Федерация, МПК E21B43/26. Газогенератор для стимуляции скважин. / Пелых Н.М., Федченко Н.Н., Локтев М.В. и др.; опубл. 24.01.2005. Бюл. № 31.
10. Пат. 2233975 Российская Федерация, МПК E21B43/26. Термостойкий газогенерирующий состав для высокопрочных скважинных элементов. / Пелых Н.М., Куценко Г.В., Хименко Л.Л. и др.; опубл. 10.08.2004. Бюл. № 22.
11.Пат. 2282026 Российская Федерация, МПК E21B43/26. Термогазохимический способ стимуляции скважин с использованием кол-тюбинговой трубы. / Пелых Н.М., Манырин
В.Н., Маковеев О.П. и др.; опубл. 20.08.2006. Бюл. № 22.
12.Пат.2170339 Российская Федерация, МПК Е21В43/26. Устройство для перфорации скважин и трещинообразования в пласте (варианты). / Пелых Н.М., Кузьмицкий Г.Э., Пивкин Н.М. и др. Устройство для перфорации скважин и трещинообразования в пласте (варианты).; опубл. 10.07.2001. Бюл. № 19.
13.Пат. 2307921 Российская Федерация, МПК Е21В43/26. Устройство для вскрытия, газодинамической, виброволновой и солянокислой обработки пласта. / Пелых Н.М, Федченко Н.Н., Гайсин Р.Ф. и др.; опубл. 10.10.2007. Бюл. № 28.
