Ионно-плазменное воздействие на пзп

 

Метод разработан М.С. Ягудиным, Р.Г. Касимовым, М.К. Иса­евым, А.Н. Шакировым и основан на одновременном ионно-плазменном электрохимическом, электролитическом и термическом воздействии на ПЗП, в которой электролитом служит минерализованная вода скважины.

Излучение плазмы приводит к созданию активных частиц и инициированию плазмохимических реакций. Для получения плазмы в специальном генераторе необходимы внешние источники энергии, часть которой еще должна расходоваться на инициирование химических процессов.

Специальный плазменный генератор обеспечивает создание плазмы непосредственно в ПЗП. В конструкции генератора плазмы в качестве анода применяются электроды из специальных сплавов, соответствующих скважинным условиям и минерализации воды, а катодом служит корпус генератора, соединенный с НКТ и обсадной колонной через план-шайбу. Ток к ионно-плазменному генератору подается через погружной кабель марок КПБП или КПБК от источника постоянного тока мощностью 50-65 кВт. В начальный момент обработки под действием электрического тока в реакционной зоне скважинного генератора протекают элетролитические процессы. При растворении металла анода возбуждается низкотемпературная газоразрядная плазма, инициирующая ионные и электронные процессы и создающая в прилегающей к аноду области поле высокой температуры (до 3000 °С). Технология ионно-плазменного воздействия предусматривает периодическое включение скважинного генератора с закачкой минерализованной (пластовой) воды через НКТ в скважину. Объем закачки зависит от толщины пласта, пластового давления и необходимого радиуса воздействия на ПЗП, а число циклов – от состояния скважины и свойств пород. Потребление электроэнергии определяется длительностью воздействия и составляет 100-150 кВт/ч. В результате ионно-плазменных процессов образуются термощелочь, которая способствует снижению вязкости нефти и сил поверхностного натяжения, и активные атомы водорода и кислорода, благодаря которым в растворе появляются ионы 2НСО₃, СООН и оксид углерода. Термохимическое и химическое воздействие приводит к растворению парафинов, асфальтенов, гидратов, других отложений и раскольматации ПЗП. Через определенное время температура скважинной смеси в зоне перфорации может достигать 95-100 °С. Метод экологически безопасен, прост в применении, допускает многократное и многоциклическое повторение процессов комплексного воздействия и не требует дорогостоящих химических реагентов.

 

 

Технологии механических воздействий на ПЗП

 

К технологиям механического воздействия на ПЗП с целью восстановления или улучшения фильтрационных свойств пород условно можно отнести обработку депрессиями-репрессиями и гидравлический разрыв пласта.

Депрессионно-репрессионный метод. Метод разработан в Ивано-Франковском институте нефти и газа и состоит в том, что с помощью высоконапорных струйных аппаратов под пакером в ПЗП создается заданное снижение давления на пласт в течении определенного времени, а репрессия на пласт обеспечивается восстановлением гидростатического давления при прекращении циркуляции в течение планируемого времени. При депрессии осуществляется приток флюидов в скважину с большой скоростью и интенсифицируется вынос твердых частиц; при репрессии жидкость движется из ствола скважины в пласт, и твердые частицы испытывают противоположно направленные нагрузки.

При повторении управляемых циклов знакопеременные поля колебания давления влекут за собой изменение колебания градиентов давлений по радиусу, значительно превышающие градиенты давлений при однократном его сбросе, благодаря чему создаются условия для выноса кольматирующих твердых частиц из ПЗП. Высокий уровень знакопеременных тангенциальных напряжений способствует развитию или образованию новых трещинных каналов, что обусловливает вовлечение в разработку ранее не работавших участков пласта и увеличение интервала продуктивности. Для осуществления метода депрессии-репрессии, кроме основного нефтепромыслового оборудования (насосные агрегаты, НКТ, пакеры), необходимы специальные струйные аппараты. Эффективность технологии можно повысить, совмещая ее с другими видами воздействия, включая соляно-кислотные, грязекислотные и другие виды обработки пласта.

Гидравлический разрыв пласта. В результате механических процессов – воздействия на пласт давления, создаваемого закачкой в скважину рабочей жидкости, – порода разрывается по плоскостям минимальной прочности. После разрыва давление жидкости увеличивает трещину, обеспечивая ее связь с системой естественных природных трещин, не вскрытых скважиной, а также с зонами повышенной проницаемости, расширяя, таким образом, площадь дренажа скважины и способствуя значительному увеличению дебита.

Гидроразрыв пласта является одним из самых действенных методов увеличения проницаемости прискважинной зоны добывающих и нагнетательных скважин, которые вскрывают плотные пласты, представленные твердыми породами (известняками или песчаниками). Теоретическое обоснование гидравлического разрыва как метода увеличения продуктивности скважин было выполнено в 1948 г. Ж. Кларком. В дальнейшем М. Хуберт и Д. Виллис исследовали механику трещинообразования в продуктивных отложениях.

Градиент трещинообразования является специфической характеристикой каждого пласта. Энергию, необходимую для разрыва пород, с поверхности на забой скважины передают посредством флюидов, называемых жидкостью разрыва. Эти жидкости должны иметь определенные свойства: вязкость, устойчивость к температуре, малые потери на трение при прокачке через трубы. В качестве рабочей жидкости разрыва используются соляная кислота, нефть, дизельное топливо, вода, растворы полимеров и ПАВ, эмульсии, пены, кислотные жидкости и т.д. Выбор типа жидкости разрыва обусловлен литологическим составом пород и свойствами углеводородов, формирующих месторождение. Так, в отложениях, чувствительных к воде, рекомендуется применять жидкости разрыва на основе нефтепродуктов. Карбонатные отложения, для которых в качестве метода стимулирования рекомендуется кислотная обработка, могут быть обработаны комбинированно (гидроразрывом пласта кислотной жидкостью).

Для предотвращения смыкания трещин, образованных в результате гидроразрыва, в пласт нагнетают оторочку затвердевающей жидкости. Ее продвигают по пласту другой высоковязкой жидкостью, которую после затвердевания оторочки в трещинах извлекают обратно. Однако с ростом глубины скважин все чаще используют твердые частицы расклинивающего, более прочного материала. Сверхпрочные расклинивающие материалы были созданы на основе песка и керамики из бокситов. Спеченный боксит придает закрепленной трещине повышенную устойчивость при снижении пластового давления.

Вовлечение в разработку месторождений с залежами низкой проницаемости, эксплуатация которых ранее считалась неэффективной, стало возможным благодаря применению массированного гидроразрыва пород. Массированные гидроразрывы проводят, как правило, в залежах пластового типа с закачкой большого объема жидкости разрыва и расклинивающего агента, в 30-50 раз превышающего объемы закачки при обычном гидроразрыве. Концепция массированных гидроразрывов предусматривает создание системы «длинных» трещин (до нескольких тысяч метров).

Наиболее высокую эффективность гидроразрыв пород как метод повышения полноты извлечения и интенсификации добычи нефти может обеспечить при комплексном подходе к разработке всего месторождения или эксплуатационного объекта с учетом взаимодействия нагнетательных и добывающих скважин, а также геометрии и ориентации трещин гидроразрыва.