Назначение и классификация методов воздействия на ПЗП

Глава 1. Методы интенсификации добычи нефти и

Повышения нефтеотдачи пластов

Общая характеристика методов воздействия на ПЗП

Основная причина низкой продуктивности скважин наряду с плохой естественной проницаемостью пласта и некачественной перфорацией — снижение проницаемости призабойной зоны пласта.

Призабойной зоной пласта называется область пласта вокруг ствола скважины, подверженная наиболее интенсивному воздействию различных процессов, сопровождающих строительство скважины и ее последующую эксплуатацию и нарушающих первоначальное равновесное механическое и физико-химическое состояние пласта.

Само бурение вносит изменения в распределение внутренних напряжений в окружающей забой породе. Снижение продуктивности скважин при бурении происходит также в результате проникновения бурового раствора или его фильтрата в призабойную зону пласта. При взаимодействии фильтрата с пластовой минерализованной водой может происходить образование нерастворимых солей и выпадение их в осадок, набухание глинистого цемента и закупоривание порового пространства, образование стойких эмульсий и снижение фазовой проницаемости для нефти.

Причиной низкой продуктивности скважин может быть и некачественная перфорация вследствие применения маломощных перфораторов, особенно в глубоких скважинах, где энергия взрыва зарядов поглощается энергией больших гидростатических давлений.

Снижение проницаемости призабойной зоны пласта происходит и при эксплуатации скважин, сопровождающейся нарушением термобарического равновесия в пластовой системе и выделением из нефти свободного газа, парафина и асфальтосмолистых веществ, закупоривающих поровое пространство коллектора. Интенсивное загрязнение призабойной зоны пласта отмечается и в результате проникновения в нее рабочих жидкостей при проведении в скважинах различных ремонтных работ.

Приемистость нагнетательных скважин ухудшается вследствие закупорки порового пространства пласта продуктами коррозии, илом, нефтепродуктами, содержащимися в закачиваемой воде. В результате протекания подобных процессов возрастают сопротивления фильтрации жидкости и газа, снижаются дебиты скважин и возникает необходимость в искусственном воздействии на призабойную зону пласта с целью повышения продуктивности скважин и улучшения их гидродинамической связи с пластом.

Современные методы интенсификации добычи углеводородов являются мощным инструментом, позволяющим повысить продуктивность ПЗП, продлить эксплуатационный период имеющегося фонда скважин и сократить время разработки месторождения (объекта).

Назначение и классификация методов воздействия на ПЗП

Основное назначение методов воздействия на призабойную зону пласта или интенсификации добычи нефти и газа состоит в увеличении проницаемости призабойной зоны за счет очистки поровых каналов и трещин от различного рода материалов, отложившихся в них (смолы, асфальтены, парафин, глина, соли и др.), а также их расширения и создания новых трещин и каналов, улучшающих гидродинамическую связь пласта со скважинами.

По характеру воздействия на призабойную зону пласта все методы делятся на химические, механические, тепловые и комплексные (физико-химические).

В основу химических методов положено воздействие различными кислотами на породы призабойной зоны пласта с целью растворения частиц, засоряющих поровое пространство, и увеличения или уменьшения диаметров поровых каналов, увеличения нефтеотдачи, отсечения обводнившихся пропластков в добывающих скважинах, увеличения приёмистости, выравнивания профилей приёмистости в нагнетательных скважинах, повышения нефтеотдачи пласта в процессе заводнения при использовании системы поддержания пластового давления (ППД). Так же для очистки ствола скважины и ПЗП в результате засорения при цементировании эксплуатационной колоны, в процессе эксплуатации (набухание глин, отложений АСПО, отложений солей и т.д.).

Процесс воздействия осуществляется путём реакции химического реагента с элементом воздействия (горная порода, цементный камень, пластовая вода), при этом происходят процессы растворения одних элементов и образования других с выделением или поглощением энергии. Происходит изменение физико-химических свойств горной породы, пластовых жидкостей, газа. В результате происходят изменения процесса фильтрации жидкости и газа в ПЗП и пласте в целом в ту или иную сторону. В качестве химических реагентов используются кислоты, щелочи, ингибиторы, интенсификаторы, гели, суспензии и т.д.

Наиболее распространенным методом химического воздействия на призабойную зону пласта является солянокислотная обработка.

Механические методы воздействия направлены на нарушение целостности горных пород за счет расширения существующих или создания новых трещин. Их применение наиболее эффективно в плотных, низкопроницаемых коллекторах. К ним относятся гидропескоструйная перфорация, торпедирование, виброоработка.

Перестрел существующих интервалов перфорации проводится с целью создания дополнительных каналов связывающих призабойную зону пласта со скважиной для улучшения гидродинамической связи системы “пласт-скважина”. Данная технология применяется при выводе скважины из консервации, бездействия (простоя свыше 5 лет), при методах интенсификации и повышения нефтеотдачи пластов.

Дострел скважин производится при переходе на другой объект разработки с отсечением разрабатываемого объекта (установка цементного моста), а также на разрабатываемом объекте (пропластке), не вскрытом по тем или иным причинам.

Технология бурения второго ствола направлена на создание новой фильтрационной связи с пластом в существующей скважине дополнительным каналом. Производится строительство (бурение) бокового ствола через “окно”, вырезанное в обсадной колоне существующей скважины, до проектного горизонта. Ствол обсаживается колонной и цементируется. Производится вторичное вскрытие разрабатываемого (или проектного) горизонта. Скважина осваивается и вводится в эксплуатацию.

Основной метод механического воздействия—гидравлический разрыв пласта (ГРП).

Сущность ГРП состоит в нагнетании в скважину жидкости вод высоким давлением, в результате чего в призабойной зоне пласта раскрываются существующие трещины или образуются новые. Для предупреждения смыкания этих трещин (после снятия давления) в них вместе с жидкостью закачивается крупнозернистый песок (расклинивающий агент). В результате увеличивается проницаемость пород призабойной зоны пласта, а вся система трещин связывает скважину с удаленными от забоя продуктивными частями пласта. Радиус трещин может достигать нескольких десятков метров.

Дебиты скважин после гидроразрыва увеличиваются в десятки раз, что свидетельствует о значительном снижении гидравлических сопротивлений в призабойной зоне пласта и интенсификации притока жидкости из высокопродуктивных зон, удаленных от ствола скважины.

Тепловые методы призваны осуществлять прогрев призабойной зоны с целью расплавления и удаления из пласта тугоплавких агрегатных структур, а также снижения вязкости насыщающих флюидов. Применяются на месторождениях с вьюсоковязкими нефтями, содержащими большое количество смол, парафинов, асфальтенов. К ним относятся электропрогрев, закачка теплоносителей, паропрогрев.

Методы комплексного воздействия на призабойную зону пласта, сочетающие в себе элементы химического, механического и теплового воздействий, применяются в сложных горно-геологических условиях, где проявляются одновременно несколько факторов, ухудшающих фильтрационные свойства пласта. К ним относятся термохимические обработки, внутрипластовые термохимические обработки, термогазохимическое воздействие.

Технология термогазохимического воздействия (ТГХВ) направлена на интенсификацию отбора нефти в добывающих скважинах и интенсификации закачки воды в нагнетательных скважинах. Она основана на использовании эффекта ударной волны и сопутствующих ей колебаний. Ударная волна создаётся давлением пороховых газов заряда, спускаемого в скважину на кабеле (АДС). Возникающее максимальное давление, действующее короткий промежуток времени, позволяет деформировать горную породу в призабойной зоне, в результате чего образуются трещины, которые при снятии напряжения остаются в открытом состоянии. Продукты сгорания зарядов содержат азот, окись азота, углекислоту, соляную кислоту, воду и хлор. ТГХВ позволяет произвести комплексное воздействие давлением, температурой и химическими реакциями продуктов сгорания заряда на ПЗП.

Технология гидравлического воздействия также как и технология ТГХВ направлена на интенсификацию добычи и закачки воды. Она основана на создании максимального гидравлического давления жидкостью в ПЗП не достигающего давления разрыва горной породы, при котором образуются микротрещины в горной породе. После снятия напряжения микротрещины остаются в открытом состоянии.

Кроме перечисленных методов широкое применение получила обработкапризабойной зоны пластаповерхностно-активными веществами (ПАВ), свижающими поверхностное натяжение на жидкой или твердой поверхности раздела вследствие их адсорбции на этих поверхностях.

ПАВ (катионоактивные и анионоактивные) — это органические вещества, получаемые обычно из углеводородов, а также спирты, фенолы, жирные кислоты, и их щелочные соли — мыла и синтетические жирозаменители, моющие вещества.

Обработка призабойных зон пластов ПАВ предназначена для удаления воды, попавшей в пласт при глушении скважин, промывках забоя, вскрытии продуктивного пласта, для ускорения освоения скважин, повышения их продуктивности, а также для селективной изоляции притока пластовых вод.

Для обработки призабойной зоны ПАВ применяют в виде водного раствора или в смеси с нефтью.

Механизм действия ПАВ в пористой среде состоит в снижении поверхностного натяжения на границе фаз нефть — вода, нефть — газ, вода — газ, вода — поверхность поровых каналов. Благодаря этому, размер капель воды в нефти и поровом пространстве уменьшается в несколько раз и их вытеснение из пласта происходит более эффективно и с меньшей затратой внешней энергии.

Кроме уменьшения поверхностного натяжения некоторые ПАВ гидрофобизуют поверхности поровых каналов в породе, то есть ухудшают их способность смачиваться водой. Это происходит благодаря адсорбции ПАВ из его раствора поверхностным слоем поровых каналов. Пленочная вода при этом отрывается от твердой поверхности и, превращаясь в мелкие капельки, выносится потоком нефти из призабойной зоны пласта в скважину.

В результате обработки призабойной зоны пласта раствором ПАВ проницаемость породы для нефти увеличивается, а для воды уменьшается, то есть дебит скважин по нефти увеличивается, а по воде уменьшается.

Внутрипластовая термохимическая обработка комплексно сочетает в себе элементы гидравлического разрыва пласта, солянокислотной и тепловой обработок. Сущность обработки состоит в том, что по технологии гидравлического разрыва в пласте создаются трещины, которые заполняются гранулами магния или их смесью с песком с последующим растворением магния солянокислотным раствором. Гранулированный магний, применяемый при внутрипластовой термохимической обработке, выпускается металлургической промышленностью с диаметром гранул 0,5—1,6 мм.

Технология внутрипластовой термохимической обработки включает следующие операции: промывку скважины; спуск и установку пакера с якорем и хвостовиком (возможность проведения обработки без пакера определяется состоянием эксплуатационной колонны); обвязку устья скважины по схеме ГРП с подключением кислотного агрегата и опрессовку нагнетательных линий; закачку жидкости разрыва и осуществление разрыва пласта (раскрытия трещин); закачку смеси песка и гранулированного магния и их продавку в трещины пласта; закачку расчетного объема солянокислотного раствора; продавку солянокислотного раствора в пласт; демонтаж наземного оборудования и освоение скважины известными методами сразу после обработки. Требования к рабочим жидкостям предъявляются те же, что и при гидравлическом разрыве пласта, но жидкость-носитель должна быть химически нейтральной по отношению к гранулам магния.

Выбор конкретного метода воздействия осуществляется на основе комплекса исследований, направленных на изучение состояния призабойной зоны пласта, состава пород и жидкостей, а также систематического обобщения и изучения геолого-промыслового материала по рассматриваемому объекту.

Перечисленные краткие характеристики технологий воздействия, направленные на повышение нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти, а также увеличения приёмистости, применялись на Ярино-Каменноложском месторождении как отдельными, так и целыми комплексами.