Технология повышения продуктивности водозаборных скважин
Закономерности процессов декольматации и очистки пористой среды в водоносных и нефтенасыщенных пластах имеют общую природу. Технологические операции обработки нагнетательных и добывающих скважин с применением виброволнового воздействия с целью очистки пористой среды коллектора от загрязнений также могут быть использованы для обработок водозаборных скважин, которые заметно понизили свою продуктивность в результате заиливания, засорения фильтра водоносного пласта мелкодисперсными механическими и глинистыми кольматантами.
Обработки водозаборных скважин с использованием импульсных и вибрационных методов используются
достаточно давно. Однако их эффективность на практике оказалась недостаточно высокой.
Авторами разработана и испытана технология для обработки водозаборных скважин с использованием эффективных генераторов типов ГЖ и ГД2В.
В гл. 4 были определены условия для оптимального ввода колебательной энергии из скважины в пласт применительно к газонефтяным залежам. Для определения рационального амплитудно-частотного режима виброволновой обработки водозаборных скважин необходимо учитывать определенные особенности их конструкции и более высокие фильтрационные характеристики водоносных пластов.
В работе [178] рассматривалось распространение трубных волн в необсаженной скважине, проходящей в высокопроницаемой пористой среде. Полученные результаты относятся к низким частотам, таким, когда длины волн велики по сравнению с диаметром скважины. При этом оценивались изменение фазовой скорости трубной волны и появление добавочного затухания, которые являются результатом возникновения пульсирующего течения жидкости в пористую стенку скважины. Оптимальный режим обработки определяется условием максимального поглощения энергии генератора колебаний на создание пульсирующих фильтрационных потоков в пористой среде интервала продуктивного пласта, способствующих разрушению и удалению кольматирующих частиц из фильтра скважины.
На рис. 9.4.1 представлены оцененные в вышеотме-ченной работе зависимости фазовой скорости и коэффициента затухания трубной волны от частоты колебаний для различной проницаемости коллектора. Если рассматривать вклад подобного затухания в радиационное излучение, полезное с точки зрения проявления эффектов очистки, то с понижением частоты ниже 100 Гц доля излучаемой в пласт энергии увеличивается до некоторого определенного значения, обусловленного характером изменения кривой коэффициента затухания. На частотах выше 100 Гц это явление практически не вносит вклада в радиационное излучение из скважин, а интенсивные пульсирующие фильтрационные потоки в среде пласта не возникают.
Сущность технологии состоит в возбуждении на фильтре и в околоскважинной зоне упругих колебаний с помощью генератора колебаний, работающего при прокачке через него воды, и понижении давления на забое путем аэрирования рабочей жидкости (воды).
Обвязка оборудования и осуществление технологии аналогичны схемам и операциям, применяемым в тех-
С, м/с
1000 | - | s | ||
750 | - | 4 / | ' / / 1 | у' |
500 | / / / / i | / | / | У |
250 | ''У^ / | У | ||
О
^ч^Х | ||
4 Ч4. -2 | \ | |
N \ \ | ||
\ \ V | ||
\ V* \ \ | ||
\ \ | ||
0,2 | \ А | 4V |
0,1 | \ |
0 25 50 75 /Гц 0 25 50 75 /Гц Рис. 9.4.1. Фазовая скорость С и затухание трубных волн 5/50 на продуктивном интервале необсаженной скважины. Проницаемость порис-
Той среды,мкм .
1 - 10;2- 1;3-0,3;4-0,1
нологии ВПВ. При достаточно мощных пластах производится поинтервальная обработка. После обработки нижнего интервала забой скважины промывается чистой водой путем прокачки ее через генератор.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОБРАТНЫХ
ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ КОЛЕБАНИЙ
ТИПОВ ГЖ И ГД2В
Обратные водонефтяные эмульсии широко используются при разработке нефтяных месторождений. Их применение позволяет существенно уменьшить отрицательные последствия операций глушения добывающих скважин, обеспечить высокое качество ремонтных работ и освоения. Для приготовления стойких эмульсий и качественного выполнения технологических операций подвоза жидкости и заполнения скважин требуется наличие специального технического парка, эмульгаторов, что сопряжено с существенными временными и материальными затратами.
Особенности работы гидродинамических генераторов с вихревой форсункой позволяют использовать их для выполнения операций по высококачественному и быстрому заполнению скважин водонефтяными эмульсиями. При этом их приготовление осуществляется непосредственно на устье скважины с использованием штатной техники и насосных агрегатов.
Условие существования капель нефти критического диаметра в потоке при заданном термодинамическом режиме описывается уравнением А.Н. Колмогорова [101]
где dKp - критический диаметр капли; L - масштаб пульсации; а - поверхностное натяжение; и - скорость потока; к - коэффициент, учитывающий вязкость воды и нефти; р - плотность внешней среды. При заданных свойствах нефти и воды решающими параметрами,
определяющими степень дисперсности эмульсии при совместном движении воды и нефти, которые могут быть осуществлены в смесительных устройствах, являются скорость потока и масштаб пульсации (частота и амплитуда пульсации). По мнению П.А. Ребиндера, для разрушения крупной капли на несколько более мелких необходимо создание условий, которые обеспечивали бы предварительное вытягивание сферической капли в цилиндрик с критическими параметрами, определяемыми его радиусом г и высотой Н. Затрачиваемая при этом работа расходуется на увеличение поверхностной энергии системы в связи с возрастанием поверхности цилиндра. Цилиндрическая капля с критическими размерами самопроизвольно распадается на ряд капель сферической формы, их суммарная поверхность и свободная поверхностная энергия системы уменьшаются, а процесс протекает в направлении образования все более мелких капель.
Увеличение дисперсности эмульсии происходит под действием сдвигающих усилий в условиях больших градиентов скорости потока жидкости. Подобные условия реализуются при работе вихревого гидродинамического генератора. Интенсивные вихревые и динамические пульсационные процессы, возникающие внутри генератора при прокачке жидкости, способствуют протеканию мелкодисперсного эмульгирования.
Ниже приводятся результаты лабораторных исследований способа приготовления водонефтяной эмульсии с применением гидродинамического генератора типа ГЖ. В опытах использовали нефть и пластовую воду Алакаевской площади НГДУ " И ш им бай нефть" АНК "Башнефть", а также пресную техническую воду. Плотность нефти р = 885 кг/м3, вязкость ц = 46,3 мПа-с, плотность пластовой воды р = =1190 кг/м3. Кроме того, использовали легкую нефть Талинского месторождения НГДУ "Красноленинскнефтегаз" (плотность р = 830 кг/м3, вязкость г) = 6,3 мПа-с), в которую для стабилизации эмульсии добавляли являющиеся природными эмульгаторами битум и мазут.
Для сравнительного анализа эмульсии приготавливали как с помощью лабораторного генератора коле-
баний, представляющего собой уменьшенную модель промышленного генератора вихревого типа, так и с помощью пропеллерной мешалки (3000 об/мин), а также шестеренчатого насоса.
В сосуд объемом 1 дм3 наливали отмеренные объемы нефти и воды. С помощью шестеренчатого насоса этот объем прокачивали через генератор колебаний. Выходящая из генератора эмульсия поступала обратно в сосуд и осуществлялась циркуляция. В процессе приготовления эмульсии через генератор прокачивали не более 1,5-2 объемов жидкости. Затем приготовленную эмульсию разливали в два мерных отстойника, которые затем выдерживали при температуре 25 и 80 °С. В дальнейшем оценивалось по времени количество выделенной воды. Кроме того, с помощью объект-микрометра под микроскопом определяли размеры глобул воды в нефти.
Наблюдения под микроскопом показали, что при использовании генератора колебаний получалась однородная эмульсия с размерами глобул 3-5 мкм и малым содержанием глобул до 10 мкм.
Результаты опытов представлены в табл. 9.5.1, из которой видно, что полученные с использованием генератора эмульсии обладают повышенной устойчивостью к расслоению, а небольшие добавки битума или мазута увеличивают их температурную стабильность.
Генератор колебаний, выполненный на основе напорных вихревых форсунок, может успешно использоваться для приготовления эмульсий в процессе обработки скважин. При соответствующей компоновке генератора на устье скважин он может применяться для глушения скважин эмульсиями и других работ, без привлечения специальных установок и без капитальных вложений на строительство парка по приготовлению эмульсий.
Схема варианта обвязки устья и расстановки агрега
тов для глушения скважин или закачки в пласт для ог
раничения поглощения жидкости представлена на рис.
9.5.1. Здесь необходимы автоцистерны с нефтью 4 и
водой 3 и два насосных агрегата 1, 2 типа ЦА-230, ко
торые одновре-
Таблица 9.5.1 Результаты лабораторных исследований водонефтяных эмульсий
Состав обратной | \ эмульсик | 'емпература | выдержки, °С | |||||
Отноше- | Способ | Плотность | ||||||
Нефть, месторождение | Вода | ние, %/% | приготовления | эмульсии, кг/м3 | Время, | % воды от начального | Время, | % воды от начального |
uy i | содержания | о у i | содержания | |||||
Алакаевская площадь | Пресная | 50/50 | Мешалка | — | — | |||
(3000 об/мин) | ||||||||
То же | 50/50 | Шестеренчатый | - | - | ||||
насос | ||||||||
50/50 | Прокачка через | Следы | 20,0 | |||||
генератор | ||||||||
Пласто- | 40/60 | Мешалка | - | - | ||||
вая | ||||||||
Тоже | 40/60 | Шестеренчатый | - | - | ||||
насос | ||||||||
" | " | 40/60 | Прокачка через | Следы | 20,0 | |||
генератор | ||||||||
Пресная | 40/60 | То же | - | - | ||||
Талинская площадь | То же | 50/50 | - | - | ||||
Талинская площадь + | 50/50 | Следы | 1,5 | |||||
10 % мазута | ||||||||
Талинская площадь + | 50/50 | - | - | 10 при | ||||
1 % битума | 100 °С |
=D
![]() |
![]() |
![]() |
' скважину
о
Рис. 9.5.1. Технологическая схема приготовления обратных водонеф-тяных эмульсий с применением гидродинамических генераторов колебаний типов ПК и ГД2В
менно нагнетают жидкости через предварительный смеситель и генератор 5 непосредственно в скважину. Такая схема имеет дополнительное преимущество в том, что вязкость нефти и воды на порядок заметно меньше вязкости эмульсии, особенно в зимнее время, и работа насосных агрегатов существенно облегчается.
Подобная схема расстановки агрегатов может применяться и при закачке, например, нефтекислотных эмульсий при проведении ОПЗ, только вместо одного насосного агрегата и автоцистерны с водой может использоваться кислотный агрегат. В этом случае более полно обеспечиваются требования охраны труда и окружающей среды.
При виброволновой обработке скважин и проведении операций с использованием эмульсий отпадает необходимость устанавливать на устье дополнительный генератор колебаний, так как может использоваться генератор, спущенный на забой. В этом случае для улучшения качества приготовления эмульсии при работе на глубоких скважинах с легкой нефтью или растворителем рекомендуется добавлять в них стабилизирующий ПАВ, а на устье устанавливать предварительный смеситель, например аэратор (см. гл. 7), что-
бы при движении смеси по НКТ не происходило сильное разделение воды и нефти.
Перечисленные варианты успешно используются при проведении виброволновых обработок на Ново-Елховском месторождении АО "Татнефть" и Арланском месторождении АНК "Башнефть" при ограничении поглощения жидкости в горизонтальных скважинах, при комбинированном солянокислотном воздействии на карбонатные пласты с закачкой раствора кислоты и нефте-кислотной эмульсии. Также производится приготовление обратных водонефтяных эмульсий с использованием генераторов колебаний для глушения скважин.
Так, например, на скв. 8035 Ново-Елховского месторождения (интервал перфорации 1091-1109 м, дебит нефти 1,3 т/сут, обводненность 8 %, пластовое давление 2,2 МПа) после проведения технологии кавернона-копления скважина стала изливать нефть с расходом 5-7 м3/сут. Стравливание давления в течение недели оказалось безрезультатным - скважина продолжала переливать с расходом 2-4 м3/сут, что не позволяло извлечь скважинное подземное виброволновое оборудование. Глушение водным солевым раствором было нежелательно из-за возможности большого поглощения и опасности блокировки ПЗП. По приведенной на рис. 9.5.1 схеме произвели закачку в скважину 12 м3 водо-нефтяной эмульсии. В результате было достигнуто глушение скважины, и в последующем она была успешно введена в эксплуатацию.