Технологии воздействия на залежь и призабойную зону пласта

Технологии воздействия на залежь и призабойную зону пласта

 

Источники нагнетаемой воды

Вода, используемая для закачивания в продуктивные пласты, должна обладать высокими нефтевымывающими свойствами [18]. Она не должна вступать в химическую реакцию с пластовыми водами с образованием нерастворимых осадков солей, способство­вать набуханию глинистых частиц пород пласта при их взаимо­действии и иметь в своем составе механических взвешенных час­тиц, нефтепродуктов и микроорганизмов. При закачивании жид­костей, не смешивающихся с нефтью, в нее могут вводится по­верхностно-активные вещества (ПАВ), улучшающие ее отмываю­щую способность. При этом коэффициент извлечения запасов нефти из пластов достигает 50...70%. Более высокий коэффици­ент извлечения (до 95...98%) достигается иногда при закачива­нии жидкостей-растворителей.

Для поддержания пластового давления с помощью заводнения вода обычно берется из естественных водоемов (рек, озер, морей) или водоносного пласта. При эксплуатации месторождений, из которых нефть добывается вместе с пластовой водой, последняя также используется в системе пластового давления. Из водоемов вода забирается центробежными насосами, при этом соблюдает­ся, чтобы с водой не поступал песок, ил и другие механические примеси. Насосная станция может быть расположена на берегу водоема (рис. 4.3) или используется ее плавучий вариант. В пла­вучей насосной станции устанавливают поверхностные насосные агрегаты. Обычно это центробежные насосы с электроприводом. Плавучая насосная станция, как правило, забирает воду с одной и той же глубины, независимо от колебания уровня воды в водоеме.

Часто используют подрусловые более чистые воды. В этом слу­чае невдалеке от водоема или реки бурится водозаборная скважи­на или сооружается колодец, из которого вода забирается сифон­ной системой поверхностными насосами (при высоком располо­жении уровня воды) или скважинными насосами различных ти­пов.

 

4 5 6 7

 

Рис. 4-3. Схема водозабора:

1 — обсадная колонна; 2 — подъемная колонна; 3 — гравийный фильтр; 4 — вакуум- котел; 5 — вакуум-насос: 6 — резервуар чистой воды; 7,8 — центробежные насосы;

9 — шахта

При сифонном отборе подрусловые скважины соединяются с вакуум-котлами, в которых создается разряжение 0,040...0,047 МПа. Вакуум поддерживается с помощью вакуум-насоса типа ВН с по­дачей 0,03 м³/с и наибольшим разряжением до 0,086 МПа. Вода из скважин поступает самотеком в вакуум-котлы и далее отбира­ется поверхностными насосами. Очищенная и обработанная вода направляется из резервуаров к кустовым насосным станциям (КНС) — стационарным или блочным. Первые представляют со­бой капитальное помещение, в котором располагаются насосы с приводными двигателями, аппаратура управления и контроля, электрическое оборудование и бытовые помещения. Станции второго типа состоят из блоков, изготавливаемых и комплекту­емых на заводе. Монтаж блочного оборудования происходит в 8—10 раз быстрее, чем сооружение капитальных станций. Цент­робежными насосами высокого давления КНС подают воду через распределительный коллектор по отдельным трубопроводам в на­гнетательные скважины.

Сифонный отбор широко применяется на Туймазинском, Ро- машкинском и других давно разрабатываемых нефтяных место­рождениях. Водозабор с помощью сифона на 20...30% дешевле, чем водозабор скважинными насосами. При более низких уров­нях жидкости (4 м и более от уровня приема поверхностного на­соса) применяются погружные артезианские насосы (АТН) или электроцентробежные насосы для подачи воды (ЭЦВ).

Кроме поверхностных вод для закачивания используются пла­стовые воды. Чаще всего используются воды аптского, альбекого и сеноманского ярусов, имеющих температуру около 40 °С. Хи­мический состав вод примерно такой же, что и у законтурных вод нефтяных месторождений. При их смешивании не выпадает оса­док, который мог бы закупоривать поры нефтеносного коллек­тора. В пластовых водах этих ярусов не обнаружены кислород и сероводород, кроме того, воды имеют хорошую вытесняющую и вымывающую способность по сравнению с поверхностными вода­ми. Водоносные пласты расположены на глубинах 700... 1 500 м, достаточно хорошо проницаемы, толщиной до 300... 500 м. Часть скважин фонтанирует, а в ряде скважин используют погружные насосы типа ЭЦВ.

Использование пластовых вод значительно облегчает подготовку воды для закачивания в пласт. Кроме того, следует отметить, что при сооружении кустовых насосных станций почти половина средств затрачивается на трубопроводы высокого давления и внутрискважинное оборудование. Отложения солей, коррозия резко сокращают сроки службы таких металлоемких и дорогостоящих коммуникаций, что приводит к необходимости выполнения не­прерывно нарастающих объемов крайне трудоемких ремонтных работ по смене трубопроводов, резко усложняющих функциони­рование промысла и увеличивающих в итоге трудоемкость добы­чи нефти.

 

Торпедирование скважин

Для улучшения притока нефти и газа к скважинам, кроме хи­мической обработки забоя, при низкой проницаемости коллекто­ров иногда целесообразно применять торпедирование. Взрывные методы воздействия применяют также для освобождения прихва­ченных бурильных и обсадных труб, для разрушения и удаления с забоя бурящихся скважин металлических предметов, для разру­шения плотных песчаных пробок, очистки фильтров и т.д.

Процесс торпедирования скважин для улучшения притока не­фти и газа заключается в том, что заряженную взрывчатым веще­ством (ВВ) торпеду спускают в скважину и взрывают против про­дуктивного пласта. При взрыве торпеды образуется каверна, уве­личивающая диаметр скважины, а также сеть мелких и крупных трещин, расходящихся в радиальном направлении. В результате теплового воздействия расплавляются парафино-асфальтеновые отложения на стенках скважины. Все это улучшает условия при­тока нефти и газа к скважине.

В зависимости от назначения торпедирование в нефтяных и газовых скважинах производят зарядами различной формы — со­средоточенными, удлиненными, кумулятивными. Кумулятивные заряды дают возможность сосредоточить энергию взрыва и на­править ее в определенном направлении.

В последнее время для повышения качества вскрытия пласта и улучшения проницаемости ПЗП торпедирование проводят и в об­саженных скважинах. Успешные результаты получены при торпе­дировании кумулятивными и осевыми шнурковыми торпедами. Опыты показали, что при использовании шнурковых торпед диа­метром 0,1...0,4 диаметра скважины в обсадных трубах образуют­ся продольные трещины в пределах длины заряда торпеды. В каче­стве заряда используется взрывчатое вещество в количестве 5...10 кг на одну торпеду. Увеличение притока нефти и газа к скважинам и приемистости нагнетательных скважин можно добиться взрыва­ми торпед с малым зарядом (особенно многократными). При этом операция торпедирования упрощается, так как нет необходимос­ти защищать колонну от воздействия ударной волны.

Разрабатываются технологии и техника торпедирования и за­щиты обсадных колонн в скважинах с плотными коллекторами при большой величине заряда ВВ (сотни килограммов); разраба­тываются методы осуществления мощных внутрипластовых взры­вов путем нагнетания в пласт жидких ВВ с последующим приве­дением их в действие; исследуются возможности проведения гид­роразрыва совместно с торпедированием.

 

Эффективное давление

Эффективное давление (перепад) представляет собой разность между давлением в любой точке внутри трещины и давлением, при котором трещина сомкнется. Это определение предопределя­ет существование однозначного давления смыкания трещины. Яв­ляется ли давление смыкания трещины постоянным свойством породы или оно существенно зависит от порового давления (т.е. от того, насколько поровое давление отличается от его стацио­нарного значения) — вопрос остается дискуссионным.

В высокопроницаемых породах трудно (если вообще возмож­но) найти простое решение для определения давления смыкания, которое обычно определяется по кривым падения давления при закрытом устье. При этом из-за низких значений модуля упруго­сти даже малая степень неопределенности при расчете эффектив­ного давления приводит к большим неопределенностям в расче­тах ширины трещины.

Даже при использовании сложных трехмерных моделей рас­пространение трещины является трудно описываемым процессом из-за большого количества физических процессов, которые разнонаправлены и конкурируют между собой. Физический процесс распространения трещины в мягких породах более сложен, чем при разрыве твердых пород. К тому же в этом процессе участвует дифференциальная диссипация энергии, а также присутствуют сильные краевые эффекты. Однако из-за низких значений модуля упругости неспособность предсказать изменение эффективного давления может приводить к значительному расхождению между прогнозными и фактическими характеристиками ГРП. В итоге классические модели распространения трещины могут не учиты­вать основных особенностей процесса распространения трещины в высокопроницаемых горных породах.

На практике обычным является «прогнозирование» характери­стик распространения трещины и эффективного давления пост­фактум с помощью компьютерной модели трещины. Такая тен­денция подменять ясные модели и физические допущения «кноп­ками», т.е. произвольными барьерами напряжений, изменениями трения (приписываемыми эрозии, если оно уменьшается, а также сопротивлению песка, если оно возрастает) и не вполне ясными свойствами пласта, выражаемыми в виде безразмерных коэффи­циентов, — не помогает понять существо вопроса. Поэтому при­меняются различные методики и разрабатываются новые.

 

Технологии воздействия на залежь и призабойную зону пласта