УДК 622.276.5:550.064.45                                                         

 

Исследование методов воздействия на призабойную зону скважин

 

Бегенова А.

 

 

Дли интенсификации добычи нефти и увеличений продуктивности скважин применяются различные методы воздействия на призабойную зону. В зависимости от механизма, обусловливающего улучшение фильтрационных свойств призабойной зоны, различают химические, физические и тепловые методы воздействия. Однако такое разделение в определенной мере условно, так как многие методы сочетают в себе несколько механизмов воздействия, например, термохимический метод. Для повышения эффективности обработки используются комбинации этих методов [1].

Повышение продуктивности скважин определяется различными причинами — изменением свойств пористой среды и жидкости. Так, например, свойства пористой среды изменяются при гидроразрыве на счет образования системы трещин или при тепловой обработке, в результате которой расплавляются отложившиеся на поверхности поровых каналов парафиносмолистые вещества. Свойства жидкостей изменяются при прогреве призабойной зоны или, например, при магнитной обработке. Существенным фактором является и изменение взаимодействия жидкости и породы, приводящее к выравниванию профиля притока. Этотэффект наиболее ярко проявляется при использовании вязкоупругих систем. В обработке призабойной зоны скважины тем или иным методом возникает необходимость при существенном ухудшении проницаемости пласта вблизи скважины. Используя методы подземной гидравлики, нетрудно показать, что если вблизи скважины образовалась зона с проницаемостью k1 и радиусом R1, в то время как основная часть пласта имеет проницаемостьk,то отношение дебитов скважины в неоднородном и однородном пластах равно [1]

 

где Rк, rc— радиус контура питания и скважины соответственно.

Проведем следующий оценочный расчет. Пусть Rк = 100 м, rc=0,1 м, R1 = 1 м. Если k1/k=0,1, т. е. проницаемость вблизи скважины понижена, то Qн/Q0=0,25, с другой стороны, при k1/k=10, Qн/Q0=1,4 (рис.1).

Таким образом, даже значительное повышение проницаемости вблизи скважины незначительно увеличивает дебит, в тоже время уменьшение проницаемости в призабойной зоне резко его снижает.

 

 

Рисунок 1 - Зависимость относительного увеличения дебита от отношения проницаемости призабойной зоны к проницаемости пласта

 

Эффективность воздействия на призабойную зону скважины оценивают на основании данных гидродинамических исследований скважин. Например, сняв кривую восстановления давления на скважине до и после мероприятия, определяют параметры пласта. Сопоставив их значения, можно оценить как изменение продуктивности скважины в целом, так и изменение проницаемости призабойной зоны. При проведении воздействии на призабойную зону скважин необходимо иметь в виду, что эффект от мероприятия может быть неоднозначным. Например, при гидроразрыве пласта в результате раскрытия старых и образования новых трещин возрастает продуктивность скважины. Однако наличие трещин может принести к преждевременному обводнению скважины. В качестве другого примера рассмотрим тепловую обработку призабойной зоны. Предположим, что скважина добывает вязкоупругую нефть. Эффективная вязкость нефти в пористой среде равна. Поэтомувпропластках с большой проницаемостью, где скорости фильтрации больше, больше будет и эффективная вязкость, вследствие чего профиль притока будет более равномерным. Иными словами, распределение дебита по пропласткам будет в меньшей степени зависеть от проницаемости в отличие от ньютоновской жидкости, когда отношение дебитов двух пропластков пропорционально отношению их проницаемостей. При увеличении температуры нефти в результате тепловой обработки призабойной зоны уменьшается вязкость нефти и т. п., что приводит к увеличению дебита скважины. С другой стороны, ослабление вязкоупругих свойств с повышением температуры приводит к усилению неоднородности профиля притока, к определяющей выработке высокопроницаемых пропластков, в результате возникает опасность прорыва воды по этим пропласткам в скважину и ее обводнения [2].

Таким образом, последствия воздействия на призабойную зону скважин могут быть неоднозначными. Поэтому оценку эффективности геолого-технического мероприятия необходимо проводить «в целом», учитывая возможные побочные эффекты. По словам ученого А.Х.Мирзадзанзаде широкие возможности открывает математическая теория эксперимента [2].

Воздействие на призабойную зону скважин сводится к двум основным направлениям: повышению проницаемости ПЗ и снижению вязкости нефти.

Все многообразие применяемых методов воздействия на скважину и пласт можно объединить в 5 групп: химические, физические, физико-химические, тепловые и термохимические, микробиологические.

1) химические методы составляют основную часть годового объема ОПЗ большинства действующих месторождений Казахстана. К ним относятся:

- кислотная обработка (обработка соляной кислотой, направленная соляно-кислотная обработка (нско) [1], [2]) приводит к повышению проницаемости;

- обработка растворителями и ПАВ[3]приводит к уменьшению вязкости нефти.

2) физические методы, в основном, применяются для повышения проницаемости пласта и состоят из 4 подгрупп:

- гидро- (ГРП, ЛГРП) и газодинамические (ГДРП) разрывы пластов[4], [5];

- волновые и импульсные: акустическое (ab), гидроакустическое (ГАВ), вибро-сейсмическое (ВСВ) [6], гидроимпульсное (ГИВ), электрогидравлическос (ЭГВ) и термобарическое (ТБО) воздействия [7, 8, 9];

- методы очистки призабойной зоны путем создания многократных депрессии [9, 10]:

- перфорационные методы: щелевая, сверлящая, гидропескоструйная и кумулятивная перфорация [11,12].

Физические методы составляют около 50% годовых операции [13]. Из них на долю депрессионных методов очистки призабойной зоны приходится около 15%. Характер загрязнения ПЗ нагнетательных и добывающих скважин отличен. Нагнетательные скважины в основном загрязняются механическими примесями, добывающие в результате отложения асфальтосмолопарафиновых веществ. Проведение дополнительной перфорации составляет в общем объеме ОПЗ около 10%, успешность осуществления - 90%, прирост дебита 40%.

3) физико-химические методы осуществляются путем различных сочетаний химических и физических методов.

4) тепловая и термохимическая обработка ПЗ нашла применение в виде термогеохимического воздействия (ТГХВ), внутрипластовой термохимической обработки (ИПТХО) [5] и высокочастотного индукционного прогрева ПЗ [14].

5) аэробные углеводородоокисляющне микроорганизмы вводятся в скважину с питательной средой, применяются для разложения парафиновых отложений [15, 16].

Каждый метод обработки призабойной зоны (ОПЗ) имеет свою область применения и ограничения. Следовательно, важно производить оценку условий возможного применения каждого из методов. Однако до сих пор не удается сформировать четкие критерии их выбора применительно к ОПЗ.

 

 

Литература

 

1        Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти //РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. - г. Москва, 2007 – С. 826

2        Разработка нефтяных месторождений /Под ред. Н.И. Хисамутдинова, Г.З. Ибрагимова /ВНИИОЭНГ. – М., 1994. – Т. 3. – 149 с.

3        Надиров Н.К. Нефть и газ Казахстана. – Алматы: «Ғылым», 1995. – 400с.

4        Schramm LL, editor. Emulsions – fundamentals and applications in the petroleum industry. Washington DC: American Chemical Society, 1992. – 365 p.

5            Баннов П.Г. Процессы переработки нефти. /Под ред. В.А. Матишева. – Москва: ЦНИИТЭнефтехим, 2000. – 224 с.

6            Абросимов А.А. Экологические аспекты производства и применения нефтепродуктов. – Москва: Изд-во. «Барс», 1999. – 731 с.

7            Хусаинов Б.Х. О глубине подготовки нефти на нефтепромыслах. //Труды ТАТНИИ, 1975. вып. 33. – С.257-262.

8            Утесинов А.Р., Айшуаков К.А., Ахметкалиев Р.Б. Проблемы промысловой подготовки и транспортировки кумкольской нефти //Нефть и газ Казахстана, 1996. №1. – С.55-61.

9            Серб-Сербина Н.Н., Смирнова А.М. Физико-химические основы деэмульгированиянефтей. – Ленинград: Гостоптехиздат, 1946. – 51 с.

10        Трапезников А.А., Ребиндер П.А. Механические свойства и стабилизирующее действие адсорбционных слоев в зависимости от их насыщения // Журнал физич.химии, 1938. №12. – С. 573-576.

11        Ребиндер П.А., Серб-Сербина Н.Н. Структурообразование и упруго-пластические свойства структур в масляных и водных суспензиях //ЖФХ, 1951. т.13, вып.1, №2. – С.64-77

12        Петров А.А. Реагенты-деэмульгаторы для обессоливания и обезвоживания нефтей //Куйбышевскоекниж. изд., 1965. – 142с.

13        Гурвич Л.М., Шерстнев Н.М. Многофункциональные композиции ПАВ в технологических операциях нефтедобычи. – Москва: ВНИИОЭНГ, 1994. – 267с.

14        Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. Изд. «Химия», 1976. 509 с.

15        Чефранов К.А. Электрообезвоживание и электрообессоливаниенефтей. – Москва: Недра, 1968. – 102с.

16        Дияшев И.Р., Саттарова Ф.М., Фазлыев Р.Т. и др. Комбинированный процесс внутрипластового горения с закачкой химреагентов //Тезисы докладов Межд.конф. по проблеме комплексного освоения трудноизвлекаемых запасов нефти и природных битумов (добыча и переработка). – Казань: 1994. – С. 43-46.