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 d_Kp - 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.