Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИБРОВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ СКВАЖИН

Апасов Т.К. 1 Апасов Г.Т. 1 Саранча А.В. 1
1 ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет»
Промысловый опыт разработки нефтяных месторождений Западной Сибири показывает: снижение продуктивности скважин в процессе эксплуатации обусловлено как низкими коллекторскими свойствами трудноизвлекаемых продуктивных пластов, так и ухудшением проницаемости призабойной зоны (ПЗП), загрязнением разного рода кольматантом. При многообразном характере причин ухудшения фильтрационно-емкостных свойств пласта и преждевременном обводнении скважин достижение наиболее полной выработки пластов с уменьшением объема добываемой воды возможно в результате совершенствования существующих и разработки новых комплексных технологий интенсификации притока углеводородов. Наиболее эффективным в этом направлении, по результатам ученых, являются волновые методы, с применением гидромониторов, работающих от потока скважинной жидкости и создающих низкочастотные упругие колебания давлений. Для решения проблемы нами разработан и успешно прошел испытания в промысловых условиях комплексный виброволновой метод для восстановления продуктивности скважин с проведенными ранее ГРП и ограничением преждевременного их обводнения. Исследованы геолого-технические факторы, влияющие на эффективность скважин. Разработана конструкция виброволнового гидромонитора (ВГМ), позволяющая использовать комплекс при обработке горизонтальных скважин, скважин со вторыми стволами, также при ограничениях водопритоков. Определена физическая сущность и смоделирована принципиальная схема воздействия виброволнового метода на ПЗП скважин. Главным фактором успешности метода является обработка интервала перфорации через ВГМ большим объемом рабочей жидкости под давлением в виде упругой волны.
виброволновой метод
продуктивность скважин
призабойная зона
обводненность
1. Гайворонский И.Н., Мордвинов А.А. Гидродинамическое совершенство скважин. Обзорная информация. - М., 1983. - 36 с. - Сер.: Нефтепромысловое дело.
2. Гошовский С.В., Абдуладзе А.К., Клибанец В.А. Совершенствование способов вскрытия нефтегазоносных пластов. Обзорная информация // ВНИИОЭНГ. Сер.: Бурение. - 1983. - С. 21.
3. Комплексные схемы ультразвукового воздействия на пласты на Самотлорском месторождении / Апасов Т.К. [и др.] // Наука и ТЭК. - 2011. - № 6. - С. 80-84.
4. Нургалеев P.M., Шагиев Р.Г., Кучумов Р.Я. Исследования влияния частоты гидравлических ударов на изменение коэффициента проницаемости керна // Тр. УНИ. - 1972. - Вып. 8. - С. 144-148.
5. Максутов Р.А. Промысловые и лабораторные эксперименты по закачке воды при переменном давлении нагнетания на устье // Нефтепромысловое дело. - 1973. - № 11. - С. 20-21.
6. Разработка и промысловые испытания облегченных промывочных растворов для повышения качества вскрытия продуктивных пластов и увеличения начального дебита : отчет о НИР (заключительный) / рук. Лукманов Р.Р. ; Когалым НИПИнефть. - Когалым, 2006. – 161 с.
7. Устройство для воздействия на призабойную зону пласта скважины и ее очистки / Апасов Т.К. [и др.] : патент на изобретение RUS 2213859 15.06.2001.

Текущее состояние разработки нефтяных месторождений Западной Сибири показывает, что большая часть запасов нефти и газа сосредоточены в продуктивных объектах на поздней стадии эксплуатации, характеризующейся снижением продуктивности скважин, повышением преждевременной обводненности. Особенно осложнились проблемы с массовым проведением ГРП на месторождениях, которое часто в процессе эксплуатации скважин сопровождается загрязнением призабойной зоны пласта (ПЗП) сложным по составу кольматантом. Существующие методы по восстановлению продуктивности скважин часто оказываются малоэффективными, при этом успешность работ составляет не более 60%, что связано со сложностью решения поставленных задач и несоответствием выбора скважин и технологий работ [1; 2]. Наиболее эффективными в этом направлении по результатам ученых являются волновые методы с применением гидромониторов, работающих от потока скважинной жидкости и создающих низкочастотные упругие колебания давлений. Виброволновой метод совместим с другими технологиями, его можно использовать комплексно при водоизоляционных работах. Промысловые результаты применения вибрацион­ных технологий показали, что со снижением частоты импульсов эффективность очищения повышается и оптимальная частота составляет 1-20 Гц [3; 4]. Лабораторные эксперименты на кернах, в которых под воздействием глинистого раствора проницаемость снизилась на 55-60% (ее восстанавливали гидромониторной обработ­кой, обратной промывкой и гидроимпульсным воздействием), показали, что восстановление после гидроимпульсной обработки было наибольшим и составляло 62-85%.

На основании обзорного анализа методов воздействия на ПЗП разработан виброволновой гидромонитор (ВГМ) (Патент на полезную модель РФ № 139424 МПК Е21В 28/00), спускаемый на НКТ в интервал продуктивного пласта. Суть его заключается в поинтервальной (через каждые 30 см) очистке пласта жидкостью с импульсными перепадами давлений с низкими частотами. При закачке любых рабочих жидкостей через ВГМ, равномерное движение потока жидкости преобразовывается в колебательное, пульсационное на выходе из насадок. Обработка ПЗП жидкостью с импульсными перепадами давлений с разными частотами от 1 до 3 Гц, с аплитудами от 1 до 6 МПа позволяет регулировать глубину воздействия, сократить затраты времени на очистку ПЗП. Рабочая жидкость (первоначально - вода) насосными агрегатами 7 подается через промывочный шланг, по НКТ к забойному волновому гидромонитору с созданием циркуляции в затрубное пространство. Перемещая ВГМ через каждые 30 см, производится очистка перфорационных каналов всего интервала перфорации пласта с определением поинтервально приемистости при давлении 10 МПа. После проводится селективное кислотное воздействие через ВГМ для растворения загрязнений, далее посадка пакера, освоение и извлечение продуктов реакции существующими методами освоения, в большей степени струйным насосом. Весь процесс сопровождается глубинными замерами. Технологическая схема виброволнового воздействия - на рисунке 1.

По результатам практических внедрений и теоретического анализа сформировались технологические требования к виброволновому методу, определены основные факторы, влияющие на эффективность, учитывающиеся при подборе скважин-кандидатов с ранее проведенными ГРП, отличающихся высокой приемистостью пласта. Определена физическая сущность и смоделирована нами принципиальная схема воздействия виброволнового метода на ПЗП этих скважин. Для достижения эффекта необходимо:

- на первом этапе разрушить структуру сложного состава загрязнений малоподвижных коллоидных растворов, гидравлическими импульсами давлений разбить блокаду из этих загрязнений, привести их в дисперсное взвешенное состояние в порах пласта;

- на втором этапе растворить максимально эти загрязнения кислотным составом в виброволновом режиме за счет колебаний давлений жидкости с низкой частотой;

- на третьем этапе за счет продолжения последовательных импульсов давления жидкости в виде репрессии и депресии оттеснить остатки загрязнений вглубь пласта за пределы призабойной зоны (1-1,5 м) или, наоборот, при получении фильтрации жидкости из пласта с появлением циркуляции в затрубном пространстве вынести остатки подвижных частиц загрязнения на поверхность, это позволит окончательно очистить каналы для фильтрации пластовой жидкости к забою скважины.

Схема представлена на рисунке 1.

1 этап

2 этап

3 этап

Рис. 1. Схема воздействия метода на ПЗП скважин.

Главным фактором успешности метода является обработка интервала перфорации через ВГМ большим объемом рабочей жидкости под давлением в виде упругой волны. Оптимальное сочетание расхода и объема рабочей жидкости с селективной химической кислотной обработкой, а также высокие гидравлические колебания позволяют восстановить продуктивность добывающих скважин с ранее проведеными ГРП, с загрязнениями ПЗП сложным составом кольматанта, состоящим из остатков продуктов бурения и ГРП. Эффективность виброволновой обработки с ВГМ по восстановлению продуктивности скважин в подобных условиях практически апробирована на многих скважинах месторождений. Рассмотрим для примера скважину №.25 Южно-Охтеурского месторождения. В процесе бурения этой скважины основной эксплуатируемый объект ЮВ1 имел низкие пластовые давленияи, при первичном вскрытии в результате репрессии произошло поглощение бурового полимер-глинистого раствора в объеме до 50 м3, это явилось основной причиной повреждения продуктивного пласта, что привело к снижению фазовой проницаемости для нефти или газа и в конечном итоге снижению продуктивности впоследствии. Известно: негативное воздействие фильтратов буровых растворов наиболее характерно проявляется в пластах с низкими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС). В большей степени все вышесказанное относится к скважинам с низкими пластовыми давлениями. В работе [5] приведены данные о влиянии репрессии на глубину проникновения фильтрата при прочих равных условиях (время и площадь фильтрации, проницаемость фильтрационной корки, вязкость фильтрата). Соответственно после бурения по скважине произвели большеобъемную глино-кислотную обработку с освоением струйным насосом и запустили в работу с УЭЦН-50-2100. В течение трех месяцев работы приток по жидкости не превысил 10-12 м3/сут, по устьевым пробам постояно выносились примеси глинистого раствора. Было принято решение произвести гидроразрыв пласта с закачкой 25 тонн проппанта с последующим освоением струйным насосом. После запуска скважины от 30.04.2014 г. получили дебит жидкости 40 м3/сут при Ндин.=.1400 метров с УЭЦН-50-2100. В течение двух месяцев работы скважины дебит жидкости с 40 м3/сут снизился до 12 м2/сут, перевели ЭЦН на периодическую эксплуатацию, в пробах на устье продолжали выноситься остатки бурового раствора. Для восстановления продуктивности геологической службой была предложена виброволновая обработка скважины с ВГМ, рабочей жидкостью использовать щелочной раствор на основе кальцинированной соды с добавлением ПАВ. Для проведения работ на забой скважины на НКТ-73 была спущена компоновка в составе: волновой гидромонитор (ВГМ), мандрель с глубинным манометром-термометром, фильтр механической очистки, акустический режекторный фильтр. Впервые для снижения вибраций НКТ использовался в подвеске разработанный нами акустический режекторный фильтр (Патент на полезную модель РФ № 140463 МПК Е21В 33/12). Рабочую жидкость (щелочной состав) насосными агрегатами подавали через промывочный шланг по НКТ к ВГМ при открытом затрубном пространстве. Весь процесс воздействия на пласт сопровождался записью давления и температуры глубинным манометром в интервале перфорации, рисунок 2.

Рис. 2. Изменения давления и температуры при воздействии на ПЗП.

На первом этапе виброобработку производили двумя агрегатами при расходе жидкости до 9 л/сек с поднятием давления на устье до 15 МПа, вертикально перемещая ВГМ снизу вверх по интервалу перфорации (2153-2157) через каждые 30-40 см. Соответственно, меняя расход рабочей жидкости на агрегатах, выполнили знакопеременную гидроударно-волновую обработку пласта в течение 40 минут, циркуляция в затрубное пространство отсутствовала. Согласно предложенной модели происходило разрушение блокады загрязнений с ее частичным растворением щелочным составом по всему интервалу перфорированного пласта с последующим оттеснением отставших загрязнений за пределы ПЗП. При дальнейшем воздействии после закачки 20 м3 рабочей жидкости произошло снижение устьевого давления нагнетания до атмосферного, оставили в работе один агрегат с расходом жидкости 8.л/сек, циркуляция в затрубном пространстве отсутствовала. Падение устьевого давления свидетельствует о разрушении блокады загрязнений и открытии каналов фильтрации от чистой зоны пласта до ПЗП. После закачки через ВГМ дополнительно 15.м3 щелочного состава произошло повышение давления нагнетания до 13.МПа с появлением циркуляции по затрубному пространству в виде фонтанного проявления нефти и газа. Фонтанирование происходило в течение 10-15 минут, далее скважину временно остановили для последующей кислотной обработки. На следующем этапе выполнили селективную обработку пласта через ВГМ глино-кислотной композицией в объеме 10 м3. Продавили в пласт кислотный состав технической водой в объеме 10 м3, с повышением давления на устье до 16 МПа, при закрытом затрубном пространстве. После реагирования кислотного состава произвели извлечение продуктов реакции свабированием с двумя циклами и остановками для определения стабильного притока. По результатам интерпретации глубинных исследований, проведенных по скважине №.25, получены положительные результаты, коэффициент продуктивности по расчету 1,49 м3/сут/атм., скин фактор -0,01, указывающий чистоты ПЗП, приток жидкости составил при свабировании 21 м3/сут при динамическом уровне 900 м; в итоге рекомендован ЭЦН-44-2100.

Показатели работы скважины № 25 после запуска УЭЦН практически подтвердили результаты гидродинамических исследований и эффективность обработки ПЗП виброволновым воздействием, рисунок 3.

Рис. 3. Показатели работы скважины 25 после ОПЗ с ВГМ.

В результате виброволнового воздействия на ПЗП скважины № 25 получен прирост 6 т/сут по нефти, по данным предприятия дополнительная добыча нефти с 23.06.2014 по 01.10.2014 года составила 630 тонн, прибыль от внедрения составила 3,5 млн рублей. В последущем восстановление продуктивности по этой технологии успешно проведено на скважинах №.26 и №.48 Южно-Охтеурского месторождения, получено по ним средним приростом 5,5 т/сут по нефти.

Выводы

1. В целом виброволновая обработка ПЗП по восстановлению продуктивности успешно прошла испытания на скважинах №№ 25, 26, 48 Южно-Охтеурского месторождения и рекомендована для дальнейшего применения.

2. Приведена физическая сущность, смоделирован технологический процес воздействия виброволнового метода по очистке ПЗП в скважинах после бурения, проведены ГРП с практической апробацией с сопровождением глубинными замерами.

3. Виброволновой метод технически и технологически прост в проведении, совместим с другими методами и технологиями, применим в добывающих, нагнетательных скважинах с вертикальным и горизонтальным окончанием в различных геолого-промысловых условиях, является одним из перспективных методов воздействия на призабойную зону скважин.

Рецензенты:

Грачев С.И., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Институт геологии и нефтегазодобычи, ФГБОУ ТюмГНГУ, г. Тюмень;

Леонтьев С.А., д.т.н., профессор, профессор кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Институт геологии и нефтегазодобычи, ФГБОУ ТюмГНГУ, г. Тюмень.


Библиографическая ссылка

Апасов Т.К., Апасов Г.Т., Саранча А.В. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИБРОВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ СКВАЖИН // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=18919 (дата обращения: 20.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074