Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• Введение
• 1. Обзор запасов и ресурсов высоковязкой нефти по месторождениям регионов мира и в России
• 1.1 Плазменно-импульсное воздействие
• 1.2 Фильтрационные исследования
• 1.3 Комплексная технология интенсификации добычи на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами нефти
• 2. Плазменно-импульсное воздействие на пласт: сделано при поддержке Сколково
• 2.1 ПИВ
• 2.1.1 Источник колебаний - генератор плазменно-импульсного воздействия (ПИВ)
• 2.1.2 Область применения
• 2.1.3 Теоретическое обоснование
• 2.1.4 Упругость пласта
• 2.1.5 Особенности
• 2.1.6 Выбор объектов воздействия
• Заключение
• Список использованной литературы


Введение

В последние годы в общей структуре запасов нефти в России существенно увеличилась доля месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. В основном это месторождения с аномальными (неньютоновскими) нефтями, а также с низкопроницаемыми коллекторами. Применение традиционных методов воздействия на продуктивный пласт на таких месторождениях характеризуется низкими технико-экономическими показателями и нефтеотдачей менее 20...30 %. По этой причине возрастает необходимость поиска и разработки эффективных методов увеличения нефтеотдачи пластов.

Как показывает практика, комплексирование физико-химических, физических и тепловых методов воздействия на продуктивный пласт способствует эффективной эксплуатации месторождений с трудноизвлекаемыми запасами нефти. Среди физических методов все более широко используются виброволновые методы интенсификации добычи нефти. Перспективной в этой группе методов является технология плазменно-импульсного воздействия, промысловые испытания которой показали высокую эффективность на ряде нефтяных месторождений. Однако, в настоящее время не достаточно изучены особенности и механизм действия технологии плазменно-импульсного воздействия на пластовую систему в целом.

В этой связи, задачи исследований по изучению влияния плазменно-импульсного воздействия на реологические свойства высоковязкой нефти и фильтрационные характеристики продуктивного пласта с целью последующей разработки и обоснования новых эффективных комплексных технологий интенсификации добычи на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами являются актуальными в нефтегазовой отрасли.

1. Обзор запасов и ресурсов высоковязкой нефти по месторождениям регионов мира и в России

Несмотря на экономический кризис, мировая добыча нефти в 2008 году выросла на 0,9 % до 3,626 млрд. тонн после снижения в 2007 году. Наибольшими регионами роста добычи стали Каспийский регион и Ближний Восток. В Казахстане добыча нефти увеличилась на 26 %, в Азербайджане и Туркменистане - на 11 %. В целом на Ближнем Востоке добыча выросла на 5,4 %, больше всего -- в Ираке и в Саудовской Аравии.

В России добыча жидких углеводородов впервые за последние десять лет упала. По предварительным сообщениям ЦДУ ТЭК, производство нефти и газового конденсата в стране составило 488,105 млн. т, на 0,7% меньше, чем в 2007 году. При этом в 2008 году прирост запасов нефти в России сократился, составив 500 млн. т против 560 млн. т в 2007 году. Этот объем компенсировал добычу с незначительным превышением в 12 млн. т против 68 млн. тонн в предыдущем году.

Итоги последних нескольких лет определяют необходимость усиления работы по приросту запасов для восполнения добычи нефти. Одним из потенциальных способов поддержания уровня добычи нефти и прироста извлекаемых запасов в стране является повышение нефтеотдачи месторождений, в частности, при разработке ВВН, запасы которых значительны. нефть импульсный интенсификация добыча

Следует отметить, что между терминами «тяжелые» и «высоковязкие» нефти имеются определенные различия. К настоящему времени общего и устоявшегося взгляда на границу между ними нет, но разделение между ними по-прежнему основано на плотности и вязкости.

На сегодняшний день геологические запасы ВВН с учетом ПБ и БН в мире в несколько раз превышает запасы средних и легких нефтей, составляет около 1 трлн. т. Извлекаемые запасы ПБ и БН оцениваются в 55,6 млрд. т.

ВВН с учетом ПБ и БН располагаются повсеместно на нефтеносных территориях России. Большинство их находится в Пермской области (около 25 %), примерное равное число их в Татарстане (15,2 %) и Тюменской области (13,5 %). Другая половина ВВН с учетом ПБ и БН находится в Башкортостане (8 %), Краснодарском крае (6,4 %), Самарской (6,3 %), около 25 % в Архангельской, Волгоградской, Иркутской, Оренбургской, Сахалинской, Томской, Ульяновской областях и др. Ресурсы природных битумов и битумной нефти, по различным оценкам, изменяются от несколькихмиллиардов до десятков миллиардов тонн. В Российской Федерации насчитывается 6,2 млрд. т остаточных балансовых запасов ВВН категорий А+В+Сь основная часть которых (93,7 %) сосредоточена в восьми субъектах РФ. Запасы ВВН промышленных категорий в России выявлены на 217 месторождений, включающих 572 залежи. На территории РФ разведано восемь месторождений с запасами более 100 млн. т. Эти месторождения содержат 3735 млн. т ВВН или 52,75 % всех остаточных балансовых запасов промышленных категорий России.

Таким образом, на территории России и другим странах мира разведаны месторождения со значительными запасами ВВН, а также ПБ. Вовлечение залежей ВВН и ПБ в активную разработку становится все более актуальной по мере выработки запасов легкой нефти. Добыча на месторождениях ВВН характеризуется высокой себестоимостью добычи скважинной продукции и низкими дебитами. Данное обстоятельство определяет необходимость поиска новых технологических решений и подходов при разработке таких залежей с целью повышения подвижности ВВН. При проведении исследований и разработки новых технологий важно учитывать особенности разработки месторождений ВВН. Повышение эффективности разработки ВВН позволит поддержать и увеличить текущий уровень добычи в Российской Федерации.

1.1 Плазменно-импульсное воздействие

На сегодняшний день в России бульшая часть крупных нефтяных месторождений характеризуется значительной текущей выработкой запасов. Кроме того, непреложным фактом является высокая степень обводненности продукции, что значительно увеличивает долю неработающих скважин.

Известно много методов воздействия на продуктивные пласты с целью дополнительного извлечения углеводородов посредством повышения пластового давления, улучшения проницаемости пласта, уменьшения вязкости добываемой нефти. Однако все они обладают существенным недостатком - узкая специализация при решении задач.

В конце 1990-х годов группа российских ученых под руководством проф. А.А. Молчанова начала работу с целью найти источник направленных импульсов, мощность которых превосходила бы пластовое давление, создавала высокую температуру, имела способность к мгновенному сжатию и расширению, была бы многократно повторяемой, управляемой, создавала колебания в газожидкостной среде, частота которых совпадала бы с частотой отдельных слоев продуктивной залежи. При этом стояла задача добиться возможности работы на любых коллекторах, в скважинах с любым уровнем обводненности.

Проводя исследования и патентный поиск, удалось отойти от традиционных методов обработки призабойной зоны скважин и найти решение проблемы с позиций нелинейных систем, к которым относятся системы со значительным энергосодержанием и энерговыделением, высокоскоростные, высокотемпературные процессы, колебания и волны со значительной амплитудой.

В первую очередь были рассчитаны и определены периодичные возмущения в газожидкостной среде, которые приводят к эффекту резонансной турбулизации, кавитации и флотации в вязких средах, в результате чего происходит миграция жидкости из области застойных зон (целиков) к скважинам, увеличивается проницаемость пластов, одновременно обрабатываемая среда накачивается резонансной энергией. Так родилась идея плазменно-импульсного генератора, который прошел опытно-промышленные испытания на месторождениях со сложными терригенными, карбонатными коллекторами в России, Китае и Казахстане.

Практика показала, что при плазменно-импульсном воздействии увеличивается проницаемость призабойной зоны скважины и улучшается гидродинамическая связь нефтяного пласта с забоем скважины, что подтверждается результатами ГИС до и после обработки.

Отличительным эффектом плазменно-импульсного воздействия является инициирование резонансных колебаний в продуктивных пластах с целью усиления миграции нефти в направлении добывающих скважин. Ток высокого напряжения в 3 тыс. вольт подается на электроды, которые замыкаются калиброванным проводником, что приводит к его взрыву и образованию плазмы в замкнутом пространстве. Освобождение значительного количества направленной энергии создает ряд последовательных эффектов, в частности:

выделяется температура порядка 25 000 - 28 000 єС (длительность процесса 50-53 микросекунды);

формируется ударная волна со значительным избыточным давлением, многократно превышающим пластовое;

за счет технологических ограничений ударная волна через перфорационные отверстия распространяется направленно по профилю каналов;

при многократных повторениях, ударная волна, воздействуя на твердый скелет пласта в упругой газо-жидкостной среде, вызывает продольные и поперечные (сдвиговые) волны, которые превращаются в ряд последовательных упругих колебаний с частотой от 1 до 12 тыс. Гц;

коллектор, находясь в упругом состоянии, представляет собой совокупность колебательных систем, в результате последовательные импульсы вызывают собственные колебания пластов на резонансных частотах. За счет создания явления резонанса в продуктивном пласте, положительным дебитом откликаются расположенные рядом скважины. Имеющиеся наработки свидетельствуют о том, что в терригенных коллекторах реагируют скважины на расстоянии 250-300 м друг от друга, а в карбонатных коллекторах, обладающих большим модулем объемной упругости, положительным дебитом откликаются скважины на расстоянии от 700 до 1 500 м. При этом, как правило, обводненность на всех скважинах значительно снижается.

Кроме масштабного воздействия, создание плазмы позволяет решать и локальные задачи по очистке призабойной зоны скважин. Мгновенное расширение плазмы создает ударную волну, а последующее охлаждение и сжатие плазмы вызывает обратный приток в скважину через перфорационные отверстия, что на начальном этапе обработки скважины способствует выносу кольматирующих веществ в ствол скважины.

С 2007 года промышленным внедрением технологии плазменно-импульсного воздействия занимается компания «Новас».

1.2 Фильтрационные исследования

Для обработки образцов продуктивного пласта технологией ПИВ изготовлен экспериментальный стенд. В кернодержатель устанавливается керн, опускается источник ПИВ, заливается в емкость модель пластовой жидкости; затем опускался источник плазменно импульсного воздействия и проводилась последовательная обработка каждого образца. Обработка проводилась в несколько этапов. На каждом этапе образец обрабатывался технологией плазменно-импульсного воздействия в количестве 20 импульсов. Образец керна до и после обработки исследовался на установке FDES - 645 с целью изучения изменения фильтрационных свойств от технологии ПИВ.

В качестве моделей пластовой жидкости на начальной стадии фильтрационных исследований использованы дизельное топливо и нефть Ромашкинского месторождения. С помощью плотномера DE-40 получены значения плотности моделей пластовой жидкости для проведения фильтрационных исследований на установке FDES-645.

С помощью вискозиметра Herzog-HVM 472 получены значения кинематической вязкости для последующей оценки значений динамической вязкости моделей пластовой жидкости.

Работа на установке FDES-645 проводилась в два этапа по типу модели пластовой жидкости (дизельное топливо, нефть). Кроме этого для каждого образца керна исследование разбивалось также на два этапа (до и после обработки технологией плазменно-импульсного воздействия). Каждый образец отдельно устанавливался в кернодержатель установки FDES-645, а модель пластовой жидкости для фильтрации заливалась в цилиндр. После этого проводились исследования при термобарических пластовых условиях. Основной задачей при работе на установке являлся контроль режима восстановления градиента давления, которое показывает стабилизацию фильтрации через образец керна. После стабилизации фильтрации на одном режиме расхода, задавался следующий режим на 1 мл/мин больше предыдущего. Эксперименты проводились на режимах расхода от 1 мл/мин до 8 мл/мин (включительно). При фильтрации дизельного топлива после обработки керна технологией ПИВ снижается градиент давления и возрастает подвижность дизельного топлива в ПЗП. Отметим, что с увеличением количества импульсов обработки модели продуктивного пласта эффект от ПИВ возрастает. При достижении 40 импульсов подвижность дизельного топлива увеличилась на 25...35 %.

Данные исследования проведены аналогично первой части данного раздела при фильтрации нефти Ромашкинского месторождения (горизонт D). Результаты данного этапа экспериментальных работ согласуются с исследованиями фильтрации дизельного топлива при ПИВ.

При фильтрации нефти Ромашкинского месторождения после обработки керна технологией ПИВ снижается градиент давления и возрастает подвижность нефти Ромашкинского месторождения в ПЗП. С увеличением количества импульсов обработки модели продуктивного пласта эффект от воздействия возрастает. При достижении 40 импульсов подвижность нефти Ромашкинского месторождения возросла на 27.. .38%.

Результаты исследований фильтрации моделей пластовой жидкости при технологии ПИВ на установке FDES-645 показали положительные результаты. Отметим, что исследования при фильтрации пластовой воды при ПИВ показали аналогичную закономерность увеличения проницаемости с ростом количества импульсов. Однако при малых градиентах давления фильтрации пластовой воды выявлено возрастания фильтрационного сопротивления в образцах керна после ПИВ. Для установления особенностей влияния технологии ПИВ на продуктивный пласт проведены исследования капиллярные исследования образцов керна до и после обработки.

Исходя из выше сказанного, проведены фильтрационные исследования ВВН при обработки ПИВ. В следующей части данного раздела текущей главы представлены результаты фильтрационных исследований нефтей, обладающих тиксотропными и вязкоупругими свойствами.

Фильтрационные исследования ВВН представлены во многих трудах. В работах отмечается существенное влияния проявления неньтоновских (аномальных) свойств нефти на процесс фильтрации. Отмечают, значительное влияние данных характеристик ВВН на показатели разработки и эксплуатации месторождений. Важнейшим гидродинамическим параметром фильтрации ВВН является подвижность нефти и ее изменение при различных методах воздействия на продуктивный пласт. Значительный интерес представляет фильтрация ВВН при плазменно-импульсном воздействии. Многочисленными исследованиями установлено, что ВВН проявляют аномалии вязкости при малых напряжениях сдвига, а также нарушением закона Дарси при фильтрации в пористой среде. Перечисленные эффекты отмечены при проведении экспериментальных исследованиях.

1.3 Комплексная технология интенсификации добычи на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами нефти

С целью интенсификации добычи на месторождениях с ТЗН разработана комплексная технология, совмещающая ПИВ и способ обработки призабойной зоны с использованием раствора щелочи и кислотного состава. На способ обработки призабойной зоны пласта с использованием раствора щелочи и кислотного состава получен патент РФ на изобретение. Идея данного способа включает закачку в пласт раствора гидроксида щелочного металла, раствора соляной кислоты и освоения скважины. При этом после закачки в пласт раствора гидроксида щелочного металла производят снижение давления в скважине для выноса продуктов реакции из призабойной зоны пласта и скважины. Причем к раствору соляной кислоты добавляют оксиэтилендифосфоновую кислоту в количестве 0,05 мае. % или тетра натриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон «В») в количестве 0,01 % мае, или ортофосфорную кислоту в количестве 1,5 мае. %. Данное изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам интенсификации нефтяных скважин с использованием разъедающих веществ, и может быть использовано при обработке призабойной зоны пласта.

Известны множество способов обработки призабойной зоны пласта с помощью кислот (соляной, азотной, фосфорной, плавиковой) или их смесей. Недостатком этих способов является, во-первых, способность образования сильных трудноудалимых кольматантов - коллоидных и твердых продуктов реакций, в частности гидрогеля кремнекислоты и фторидов кальция, железа и др., а во-вторых, химическое разрушение герметизирующего цементного камня, обычно приводящее к заколонным перетокам жидкостей и газов.

Техническим результатом предложенного способа является повышение эффективности обработки призабойной зоны пласта путем предотвращения осадкообразования продуктов реакции раствора соляной кислоты с породой призабойной зоны пласта. Данный результат достигается тем, что в способе обработки призабойной зоны продуктивного пласта, включающий закачку в пласт раствора гидроксида щелочного металла, раствора соляной кислоты и освоение скважины. Эффективность в предлагаемом способе достигается тем, что использование добавок (оксиэтилендифосфоновая кислота или тетра натриевой соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, или ортофосфорная кислота) к раствору соляной кислоты позволяет предотвращать осадкообразование продуктов реакции с породой призабойной зоны пласта.

При этом снижение давления в скважине после обработки призабойной зоны пласта гидроксидом щелочного металла, позволит декольматировать призабойную зону пласта. Предлагаемые добавки доступны и широко используются в легкой промышленности. Предложенные добавки отличаются своей химической активностью.

Положительным свойством щелочей является омыление ими жирных кислот содержащихся в нефти, вследствие чего вязкость нефти снижается, и гидрофилизация породы-коллектора. В качестве щелочи наиболее целесообразно применение гидроксида натрия (каустической соды, едкого натрия), который хорошо растворяется в воде (максимальная концентрация при 20 С - 50 %, при 80 С - 70 %), будучи сильным электролитом, легко диффундирует и имеет максимальную активность по отношению к минералам кремнезема и силикатам при температурах 75...80 С.

Объемы растворов определяют по обычной методике, исходя из выбранного условного радиуса обработок призабойной зоны эффективной мощности пласта и пористости коллектора, а концентрацию рабочего щелочного раствора - из количества щелочерастворимых минералов цемента коллектора. Концентрации кислотных растворов не рассчитываются, так как они, по результатам лабораторных экспериментов, оптимизированы, с точки зрения содержания растворенных веществ в продуктах реакции. С целью более дальнего проникновения раствора кислоты в продуктивный пласт и наиболее полного выноса продуктов реакции данный способ оптимизирован путем совместного использования технологии ПИВ. Особенно актуально применение данной технологии на месторождениях с ТЗН. Положительные результаты по ее внедрению достигнуты на ряде месторождений России и мира. Рассмотрим последовательность обработки ПЗП комплексной технологией.

Технологический процесс выполнения операции обработки ПЗП данной комплексной технологией заключается в следующем: остановка скважины (глушение); очистка ПЗП скважины обратной промывкой; закачивание нагретого водного раствора щелочи; продавливание раствора щелочи в ПЗП продавочной жидкостью (пластовая вода); снижение уровня, удаление продуктов реакции и избыточной щелочи; подъем колонны НКТ и очистка ПЗП скважины желонкой на геофизическом кабеле; спуск источника ПИВ на геофизическом кабеле и закачивание кислотного раствора; проведение обработки ПИВ с одновременным продавливанием раствора кислоты; спуск колонны НКТ, снижение давление в ПЗП для выноса продуктов реакции; очистка ПЗП скважины обратной промывкой; пуск скважины в работу, осуществление контроля за выходом продуктов реакции и степени очистки по значению рН. Продолжительность проведения обработки составляет около без учета спуска-подъемных операций 12...24 часов. Сократить время обработки возможно при использовании колтюбинговой установки для закачки растворов щелочи и кислоты в ПЗП обрабатываемой скважины.

Данную технологию принято называть ТЩКОПЗ+ПИВ(т.е. термощелочно-кислотная обработка призабойной зоны пласта с плазменно-импульсным воздействием).

2. Плазменно-импульсное воздействие на пласт: сделано при поддержке Сколково

Поддержанная Фондом «Сколково» экологически чистая инновация -- разработка технологии плазменно-импульсного воздействия на пласт -- позволяет увеличить нефтеотдачу всех видов скважин: вертикальных, наклонных и горизонтальных, в том числе низкодебитных. Несколько сотен мощных разрядов с образованием плотной плазмы очищают призабойную зону и распространяются вглубь пласта, очищая интервалы перфорации. Конкурентные преимущества -- эффективность, простота обработки, безопасность, сверхточное селективное воздействие, возможность повторного использования.

Бурно развивающиеся экономики ведущих стран мира требуют все больше энергоресурсов. С ростом доли трудноизвлекаемых запасов нефтегазовая отрасль все чаще прибегает к использованию горизонтальных скважин как наиболее эффективному методу увеличения газо- и нефтеотдачи.

Горизонтальные скважины имеют значительно бьльшую зону дренирования, увеличивают поверхность фильтрации и вскрывают бьльшее число крупных трещин и высокопроницаемых каналов по сравнению с обычными вертикальными скважинами. Кроме того, добыча сланцевого газа, доля которого на рынке непрерывно растет, производится исключительно методом бурения горизонтальных скважин с последующим проведением гидроразрыва пласта.

Однако процесс эксплуатации таких скважин связан с рядом сложностей. Одна из них -- высокие риски при проведении ГРП в пластах малой мощности и при близком залегании водоносных пластов, а в случае с добычей сланцевого газа -- высокий риск попадания опасных реагентов и углеводородов в грунтовые воды, что уже привело к законодательному запрету ГРП на сланцевых месторождениях ряда стран.

Кроме того, контакт значительной части пласта с буровым раствором в течение длительного времени может привести к кольматации пласта, которая в горизонтальных скважинах выражена в гораздо бьльшей степени, чем в вертикальных.

Данные профилеметрии в неоднородном пласте зачастую показывают, что вдоль ствола ГС формируется неравномерный профиль притока флюида с чередованием зон высокой и низкой приточности. Нередки случаи, когда бьльшая часть горизонтального ствола скважины вообще не работает.

В результате горизонтальные скважины реализуют свой потенциал не в полном объеме (низкий КИН), и, как следствие, государство (владелец недр) и добывающие компании несут значительные финансовые потери.

2.1 ПИВ

Именно для решения описанных проблем команда российских ученых и инженеров в середине 2011 года подала заявку на вступление в Фонд «Сколково». Пройдя жесткий экспертный отбор, проект получил гранд, а также правовую, маркетинговую и международную поддержку. Благодаря этому к решениям задач проекта удалось подключить ряд ведущих российских институтов и специалистов, а также привлечь зарубежных инвесторов и партнеров.

В результате был разработан генератор плазменно-импульсного воздействия (ПИВ), способный работать и в условиях наклонно-направленных скважин с горизонтальным окончанием.

Принцип действия генератора заключается в преобразовании энергии металлической плазмы в импульсное давление в жидкости для очистки призабойной зоны скважины.

Импульсное давление создается следующим образом: в разряднике скважинного генератора протягивается металлический проводник. На него подается мощный импульс электротока, в результате чего проводник плавится, испаряется и создается плазма, характеризующаяся высокой температурой, большим количеством частиц (~1020 см-3) и высоким давлением.

После разряда формируется газовый пузырь, характеризующийся рядом затухающих пульсаций (депрессия-репрессия) под воздействием кинетической энергии и гидростатического давления, что инициирует появление волн сжатия и разряжения.

Учитывая, что короткий, но мощный импульс, сопровождающийся пульсацией давления (депрессия-репрессия), инициируется в закрытом объеме, ударная (упругая) волна проходит через перфорацию, очищая ее.

Заданное количество импульсов повторяется в одной точке через равные промежутки времени. Первые импульсы чистят перфорацию, удаляя кольматант, что является основной задачей при обработке горизонтальных скважин. Если требуется, воздействие в заданной точке может продолжиться, и последующие импульсы будут распространяться по пласту, вызывая эффект акустической кавитации, в результате чего увеличивается проницаемость призабойной зоны.

Вся операция происходит за один спуск-подъем. Металлический проводник восстанавливается автоматически без подъема оборудования. За один спуск-подъем генератор может сделать до 1000 подобных импульсов.

Об этом же свидетельствует опыт применения технологии на вертикальных скважинах, который подтвержден различными геофизическими и гидродинамческими исследованиями.

Визуальные наблюдения через телевизионную установку, размещенную в реагирующей скважине на расстоянии 200 метров от обрабатываемой показали, что технология ПИВ позволяет не только эффективно декольматировать призабойную зону пласта но и, в случае необходимости, селективно значительно увеличивать зону дренирования в низкопроницаемых коллекторах, что весьма актуально для одноствольных ГС.

2.1.1 Источник колебаний - генератор плазменно-импульсного воздействия (ПИВ)

Источник колебаний по техническим параметрам полностью соответствует характеристикам, присущим нелинейным системам - энергоемкий, выделяет значительное количество энергии с высокой температурой (25000-28000 ⁰С) за короткий промежуток времени (50-53 мкс), формирует ударную волну с избыточным давлением, многократно превышающим пластовое.

За счет технологических ограничений ударная волна распространяется направленно через перфорационные отверстия по профилю каналов.

Создаются вынужденные периодические колебания в окружающей среде (продуктивная залежь) со значительной амплитудой.

Плазменно-импульсное воздействие инициируется в естественных (реальных) геологических условиях без добавок химических реагентов при любой обводненности скважины, и способствует возникновению параметрического резонанса в целом в системе, при этом возмущенная среда не оказывает на источник колебаний никакого обратного воздействия.

Таким образом, генератор ПИВ является идеальным широкополосным (1-12000 Гц) нелинейным возбудителем.

Вызываемые в продуктивном пласте резонансные колебания позволяют очистить существующие и сформировать новые фильтрационные каналы на удалении более 1500 метров от очага воздействия.

2.1.2 Область применения

1. Вызов притока жидкости в скважину на этапе освоения в коллекторах любой геологической сложности.

2. Увеличение дебита добывающих скважин при любой обводненности.

3. Увеличение дебита добывающих скважин на месторождениях поздней стадии разработки. Обводненность на них значительно снижается, а продуктивность повышается.

4. Увеличение приемистости нагнетательных скважин на коллекторах любой сложности.

5. Выравнивание профиля приемистости нагнетательных скважин.

2.1.3 Теоретическое обоснование

Ток высокого напряжения - 3000-5000 В - от батареи накопительных конденсаторов подается на электроды, которые замыкаются калиброванным проводником, что приводит к его взрыву и образованию плазмы в замкнутом пространстве.

Во время взрыва происходит освобождение энергии, переходящей в состояние сильно нагретого газа с очень высоким давлением, который, в свою очередь, с большой силой воздействует на окружающую среду, вызывая ее движение. При электрическом разряде в жидкости через калиброванный металлический проводник образуется плазменный канал. Сам проводник превращается в газ (пар), в котором происходит повышение давления, плотности и температуры среды, то есть образуется взрывная волна.

Резкий скачкообразный переход вещества из исходного состояния в состояние с очень высоким давлением и температурой представляет собой ударную волну, которая распространяется со сверхзвуковой скоростью.

Передний фронт ударной волны, имеющий избыточное давление, передает состояние движения от одного слоя к другому. В результате область, охваченная воздействием, быстро расширяется.

При взрыве в жидкой среде максимальное давление достигается в момент сжатия среды в ударной волне. При распространении взрывной волны в твердых упругих средах ударный фронт сравнительно быстро исчезает, и взрывная волна превращается в ряд последовательных колебаний, распространяющихся со скоростью упругих волн.

2.1.4 Упругость пласта

Упругие свойства горных пород характеризуются модулем объемной упругости и зависят от минералогического состава, структуры, глубины залегания коллектора, величины прилагаемой нагрузки. Продуктивная залежь, представляющая собой газожидкостную двухфазную среду, находящуюся в упругом состоянии в термобарических условиях пласта, слоиста, при этом каждый слой имеет свою частоту (нелинейная система).

В залежи постоянно идут незатухающие колебания, поддерживаемые внешними источниками энергии (солнечно-лунные приливы, удаленные землетрясения и т.д.).

Эти колебания происходят в нелинейной диссипативной (неравновесной) среде, вид и свойства которых определяются самой системой (автоколебательный режим).

Совокупность направлений, в которых распространяется поле упругих колебаний, определяется направляющими свойствами коллектора, в частности, его расчлененностью, а его затухание определяется резонансными свойствами каждого слоя.

Таким образом, продуктивная залежь является нелинейным осциллятором (совокупность колебаний) в неравновесной среде.

ПИВ создает благоприятные условия, способствующие миграции нефти и газа в породах различной проницаемости. Образуются новые трещины и каналы в целиках, линзах, тупиковых зонах между скважинами, а также в порах обводненного пласта.

Плазменно-импульсное воздействие на продуктивную залежь можно рассматривать как «взаимодействие нелинейного широкополосного идеального возбудителя с нелинейным осциллятором».

В неравновесной среде даже незначительные возмущения вызывают непропорционально большие результаты. При совпадении амплитудно-частотных характеристик широкополосного источника возбуждения (плазменный импульс) с круговой частотой нелинейного осциллятора (продуктивная залежь) возникает эффект параметрического резонанса.

При использовании технологии ПИВ увеличивается проницаемость призабойной зоны скважины, увеличивается гидродинамическая связь нефтяного пласта с забоем скважины за счет очистки старых и создания новых фильтрационных каналов, происходит очищение порового пространства и формирование новых микротрещин в призабойной зоне скважины и фильтрационных каналах пласта.

2.1.5 Особенности

- Экологическая чистота, работает в естественных геологических условиях скважин без добавок реагентов;

- Плазменно-импульсное воздействие (ПИВ) используется при любой обводненности;

- Улучшает проницаемость прискважинной зоны добывающих и нагнетательных скважин, и продуктивных пластов в целом;

- Значительно увеличивает дебит нефти на скважинах эксплуатируемых на месторождениях поздней стадии разработки;

- Кратно увеличивает приемистость нагнетательных скважин вне зависимости от их предыдущего назначения;

- Воздействует на соседние с обрабатываемой скважины, которые откликаются положительным дебитом;

- Технология дает положительные результаты на месторождениях в коллекторах любой геологической сложности;

- Безопасна в эксплуатации;

- Сокращает период освоения новой скважины и срок вывода ее на режим эксплуатации.

2.1.6 Выбор объектов воздействия

Остаточные запасы сосредоточены в слабодренируемых зонах с коллекторами сложного строения. Поэтому необходимо сделать комплексную оценку геолого-промысловых показателей и выбрать такие скважины, которые после воздействия на призабойную зону «ответят» рентабельным дебитом по кусту скважины в целом.

В качестве основной исходной промысловой информации используются месячные технологические режимы работы скважин, а также интерпретации ГИС.

По результатам анализа полученных материалов строится адресная геологическая модель, на основании которой выбирается скважина для управляемого воздействия с в целом по кусту.

Для проведения работ выбираются скважины, по которым накопленная добыча нефти не превышает 75 % от удельных извлекаемых запасов на скважину. Данная величина рассчитывается как частное от деления суммарных извлекаемых запасов объекта разработки на количество скважин по технологической схеме разработки.

Предпочтение в выборе следует отдать скважинам, в которых в процессе разработки произошли ухудшение гидродинамической связи призабойной зоны с продуктивным пластом вследствие вторичной кольматации. Показателем является медленное восстановление забойного давления до величины пластового.

Первичный выбор объектов воздействия осуществляет подразделение Novas ES по заполненному перечню вопросов.

Для оценки эффективности обработки скважины после пуска её в эксплуатацию регистрируются динамика промысловых параметров и данные геофизического контроля параметров пласта, в течение всего времени изменившегося режима в обработанной скважине.

Заключение

Разработчики полагают, что технология ПИВ может успешно применяться и в многоствольных скважинах, поскольку воздействие направленно и управляемо в зависимости от решаемой задачи. Предлагаемый способ интенсификации притока углеводородов в горизонтальное окончание скважины позволит вовлекать в работу ранее пропущенные слабодренированные застойные зоны и пропластки, что даст возможность максимально эффективно, экологически безупречно эксплуатировать скважину, не прибегая к сложным дизайнам ГРП, кислотным ваннам на всех стадиях эксплуатации, начиная с освоения.

При снижении дебита скважины в ходе эксплуатации предлагаемый способ позволяет неоднократно повторять процесс стимуляции до тех пор, пока эксплуатация ГС будет экономически целесообразной.

Для эффективного применения указанного способа скважина должна отвечать следующим требованиям:

· компоновка фонтанной аппаратуры и горизонтального окончания должна быть с минимальным проходным отверстием не менее 50 мм, что даст возможность проводить спуск в скважину необходимого технологического оборудования;

· обсадная колонна должна быть герметичной.

При реализации способа возникает необходимость, в отличие от работы в вертикальной скважине, не просто опускать устройство, а проталкивать его вперед с определенным усилием. Для этого используется колтюбинг, при помощи которого генератор ПИВ доставляется на заданную глубину горизонтального окончания, при этом, во избежание аварии, осевое усилие контролируется датчиком давления с передачей информации на контрольный модуль.

Рабочие интервалы горизонтального окончания можно определять как встроенным локатором муфт, так и геофизической аппаратурой с выставлением меток на экране контрольного модуля.

После окончания обработки проводится прямая промывка скважины с добавлением, в случае необходимости, деструктора.

На данный момент есть все основания полагать, что технология ПИВ для скважин с горизонтальным окончанием будет востребована не только для добычи нефти но и для увеличения проницаемости пластов при добыче угольного газа -- метана, а также сланцевого газа.

Возвращаясь к опыту применения плазменно-импульсного воздействия на вертикальных скважинах, следует отметить, что технология хорошо зарекомендовала себя, решая задачи по повшению производительности низкодебитных скважин и скважин с упавшим эффектом от ГРП.

Например, при проведении опытно-промышленных и промышленных работ в Западной Сибири в 2011-2012 годах среднее увеличение дебита по нефти составило 67% при среднем базовом дебите до воздействия около 8,5 тонн в сутки. При этом число успешных скважинных операций превысило 82%. Следует отметить, что в подавляющем большинстве случаев под обработку предоставлялись скважины с упавшим эффектом от ГРП.

Другим примером может являться применение технологии в начале 2013 года и по настоящее время в США (штатах Луизиана, Оклахома и Канзас). Работы проводятся на истощенных месторождениях 40-50-х годов прошлого века. При 100% успешных работ средний прирост по нефти превысил 150%.

Список использованной литературы

1. http://www.novas-energy.ru/ru/about/articles.php?ELEMENT_ID=2796

2. http://asbur.ru/bank_technology/metody_intensifikacii_dobychi_nefti_idn_volnovye/plazmenno-impul_snoe_vozdejstvie/

3. http://www.oilandgaseurasia.com/en/node/47388/page/0/1

Размещено на Allbest.ru