Способы обработок призабойных зон скважин

Призабойная зона

Призабойная зона представляет собой некую часть пласта, которая прилегает к стволу скважины, а также в пределах которой происходят изменения фильтрационных свойств продуктивного пласта во время формирования скважины, ее эксплуатации или проведения ремонтных работ на ней.

Призабойная зона скважины изменяет свое строение, масштабы, а также гидродинамические свойства на протяжении всего периода существования скважины. Данные параметры являются показателем гидравлической связи скважины с пластом и оказывают значительное воздействие на ее производительность.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что применив определенные методы воздействия на призабойную зону пласта, можно восстановить или повысить ее фильтрационные свойства. Как показывает практика, существует несколько методов, которые применяют для улучшения фильтрационных свойств скважины. К таким методам относятся:

• химические методы или методы кислотной обработки;
• механические методы (гидравлический разрыв пласта с использованием импульсно-ударного воздействия и взрывов);
• тепловые методы (паротепловая обработка, электропогрев);
• комбинирование указанных методов.

Гидравлический разрыв пласта

Суть применения гидравлического разрыва пласта состоит в формировании и расширении в пласте трещин путем создания высоких давлений на забое жидкостью, которая закачивается в скважину. В появившиеся трещины подают песок с целью удержать трещину раскрытой после того, как давление будет уменьшено. Появившиеся в пласте трещины выполняют функцию проводников нефти и газа, которые связывают скважину с продуктивными зонами пласта, которые находятся на удаленном расстоянии от скважины. Трещины могут иметь длину до нескольких десятков метров. После того, как обработка призабойной зоны будет осуществлена с помощью гидроразрыва, как правило, производительность скважины возрастает в несколько раз.

Процесс проведения ГРП включает в себя несколько этапов, которыми являются:

• закачка жидкости разрыва с целью образования трещин;
• закачка жидкости – песконосителя;
• закачка жидкости с целью продавливания песка в трещины.

Кислотная обработка

Кислотная обработка призабойной зоны скважины заключается в образовании каналов разъединения, которые глубоко проникают в пласт, и посредством которых происходит соединение забоя скважины с насыщенными полезными ископаемыми участками пласта. Для данной деятельности применяется соляная (НС1), серная (Н2SO4) и фтористоводородная (HF) кислоты и другие.

Воздействие кислотами на призабойную зону пласта применяется в том случае, если в породе присутствуют карбонаты кальция, магний, а также другие минералы, способные вступать в активную реакцию с кислотой. Кислотное воздействие позволяет также очистить поверхность забоя от глинистой корки, а также способствует образованию в призабойной зоне камер-полостей, в которых происходит накопление нефти. Стоит отметить, что один килограмм соляной кислоты способен растворить 0,73 килограмма известняка.

Однако, следует помнить, что соляная кислота представляет собой очень агрессивную среду для металла даже в незначительных количествах. Она применяется для борьбы с коррозией, но для этой цели в кислоту подмешивают до 1% ингибиторов, которые обладают защитными действиями от воздействия кислоты. К наиболее распространенным ингибиторам относятся: уникол, формалин, реагент И-1-А, ПБ-5, катапин А и другие. Последний ингибитор при концентрации до 0,1% по объему значительно уменьшает коррозионную активность кислоты в несколько десятков раз. С целью удаления различных вредоносных примесей, которые могут ухудшить результат обработок, в кислоту добавляю около 2-3% стабилизаторов (хлористый барий, уксусная кислота). Данные вещества делают примести растворимыми солями. Другими словами, в результате активной реакции серной кислоты и известняка образуется гипс, который не растворяется в воде, а забивает поры, а соли железа в процессе гидролиза образуют гидраты окиси железа, которые выпадают в осадок.

С целью борьбы с образованием осадков геля, получающегося в результате реакции соединений кремния и соляной кислоты с глинами, в соляную кислоту добавляют фтористоводородную кислоту 1-2%. Продукты, образовавшиеся в процессе реакции, проще поддаются удалению, после того, как вводятся интенсификаторы. В качестве интенсификаторов, обычно, применяются разнообразные ПАВы, способные существенно уменьшать капиллярные силы, а также оказывать воздействие, которое улучшает фильтрационные свойства породы.

Гидропескоструйная перфорация

Стоит сказать, что во многих случаях метод перфорации посредством пулевых и кумулятивных зарядов не проявляет необходимой эффективности. Причиной этому служит загрязнение призабойной части пористой среды.

Зону уплотненных пород можно обойти путем создания каналов глубиной 50 см и диаметром 20 – 50 мм, для создания которых используется пескоструйный аппарат. Образуемые каналы имеют такую площадь поверхности, которая в несколько десятков раз больше площади фильтрации каналов, для создания которых используются кумулятивные снаряды. Благодаря пескоструйным аппаратом становится возможным образовывать точечные и щелевые каналы, а также производить надрез пласта по вертикали, тем самым разгружая породу от воздействия касательных напряжений в скважинах с открытым забоем и перекрытым обсадными трубами.

Гидропескоструйная перфорация проводится с помощью гидропескоструйного перфоратора, который опускается в скважину на трубах. Перфоратор оборудуется различными насадками, диаметр отверстий которых составляет от 3 до 6 миллиметров. Благодаря этим насадкам создается направленная высоконапорная струя песчано-жидкостной смеси, которая прорезает обсадные трубы и породу за 15-20 минут. Наземное оборудование включает в себя устройство, приготавливающее смесь, а также насосы, посредством которых происходит нагнетание этой жидкости в скважину под высоким давлением. Рабочая жидкость подбирается в зависимости от вида и назначения работ. Таким образом, в качестве жидкости используется соляная кислота, ПАВ, вода и др. В качестве абразива – песок, имеющий диаметр частиц от 0,2 до 2 мм. Чтобы работа прошла успешно, необходимо следить за перепадом давления в насадках, который должен находиться в пределах 10 – 12 МПа, а в твердых породах – 25 – 30 МПа.

Обработка призабойной зоны теплофизическими методами воздействия

Суть использования данных методов заключается в том, что в скважину на глубину продуктивного пласта напротив перфорации погружается некий генератор, создающий волны давления нужных параметров. Данные волны просачиваются в призабойную зону, тем самым очищая ее от твердых частиц, загрязняющих коллектор. Кроме этого, благодаря образуемым волнам обеспечивается интенсификация течения флюида по порам в нужном направлении.

Целью использования данных методов на призабойную зону является улучшение фильтрационных свойств пород. С помощью теплофизических методов удалается парафин, смолы и соли, осуществляется периодический прогрев пласта вокруг скважины с целью сохранения фильтрационных свойств пород, а также ликвидируются последствия проникновения в пласт бурового раствора.

В настоящее время существует несколько методов теплофизических методов воздействия. Наиболее распространенными из них являются следующие:

1. Стационарный электропрогрев. Применяется во время разработки тех нефтяных месторождений, в которых вязкость нефти превышает 50 мПа. Для осуществления данного метода используются электрические нагреватели, которые спускаются в призабойную зону скважины на кабеле.
2. Циклический электропрогрев. Суть данного метода заключается в периодическом прогреве призабойной зоны. До того момента, как порода охладится потоком нефти, проводимость породы в прогретой зоне существенно увеличивается. После этого осуществляется повторный цикл прогрева породы. На продолжительность и частоту данных обработок влияют задаваемый радиус, свойства пластовой системы, мощность электронагревателя, температура в скважине, поддерживающаяся на забое с помощью терморегуляторов, которые размещаются в корпусе электронагревателя.
3. Термоакустическая обработка. Данный метод является комбинированным – тепловую обработку совмещают с акустической. Целью такого комбинирования является снижение затрачиваемого времени, которое требуется для того, чтобы прогреть пласт до необходимой температуры, а также увеличить воздействие. Акустический излучатель создает волновое поле, которое увеличивает температуропроводность пласта, глубину обработки, а также вынос из пористой среды частиц парафина, бурового раствора, его фильтрата и твердых солевых отложений.
4. Циклическое паротепловое воздействие. Заключается в периодической подаче в пласт сухого пара с помощью насосно-компрессорных труб. Данный способ рационально использоваться в том случае, если глубина скважины составляет не более 1000 метров, при этом нефть должна иметь максимальную вязкость – 50 мПа-с. Пласт нагревается на глубину до 30 метров. После возобновления эксплуатации температура в пласте держится на протяжении двух – трех месяцев благодаря накопленным запасам тепла при нагнетании пара.

Таким образом, использование всех указанных методов позволяет существенно повысить проницаемость призабойной зоны продуктивного пласта.

Источник

Нефть, Газ и Энергетика

Блог о добычи нефти и газа, разработка и переработка и подготовка нефти и газа, тексты, статьи и литература, все посвящено углеводородам

Методы воздействия на призабойную зону для увеличения нефтеотдачи пластов

Под воздействием на призабойную зону пластов следует понимать комплекс осуществляемых в скважинах работ по изменению фильтрационных характеристик вскрытых пластов или физико-химических свойств насыщающих их жидкостей в непосредственной близости от скважины с целью повышения или восстановления продуктивности (приемистости) скважин и улучшения охвата пластов воздействием.

Работы по воздействию на призабойную зону пласта проводятся на всех этапах разработки месторождений (залежей).

Методы воздействия на призабойную зону подразделяются на химические, физические и термические. Возможны различные сочетания этих методов.

Ниже приведен перечень путей определяющих практически полную квалификацию возможных способов увеличения нефтеотдачи пластов:

1) увеличение эффективной толщины вскрытого пласта;

2) увеличение проницаемости пласта;

3) увеличение пластового давления;

4) уменьшение забойного давления;

5) снижение вязкости жидкости в пластовых условиях;

6) уменьшение расстояний между данной скважиной и соседними (при сохранение других условий неизменными)

7) увеличение приведенного радиуса скважины.

К основным методам воздействия на призабойную зону относятся:

— Гидравлический разрыв пластов осуществляется путем нагнетания в скважину жидкости при повышенном давлении. В таком случае в пласте расширяются или открываются ранее существовавшие трещины и образуются новые. Для предотвращения их смыкания после прекращения процесса закачки (снятия давления) в трещины в процессе разрыва вводится крупнозернистый песок (он добавляется в жидкость разрыва). Этот метод применяют для освоения и повышения производительности нефтяных и газовых скважин, а также освоения и повышения приемистости нагнетательных скважин.

— Кислотная обработка призабойных зон скважин, вскрывших карбонатные коллекторы (известняки, доломиты), в них закачивают порцию соляной кислоты 8-15%-ной концентрации. Кислота реагирует с породой как на стенках скважин, так и в поровых каналах, в результате чего каналы расширяются и очищаются от илистых и карбонатных материалов, растворимых в кислоте. Обычно стараются процесс проводить таким образом, чтобы как можно глубже проникала в пласт.

Для обработки призабойных зон некарбонатных коллекторов применяют смесь соляной и плавиковой кислот, которая хорошо растворяет глины и частично материал зерен кварцевого песка. В результате призабойная зона очищается от глинистых частиц и расширяются поровые каналы.

Плотные малопроницаемые доломиты и некоторые другие породы плохо растворяются в холодной кислоте. В этих случаях можно использовать так называемую термокислотную обработку (обработку горячей кислотой). Кислота нагревается химическим путем, за счет экзотермической реакции (реакции, идущей с выделением тепла) с реагентами, загружаемыми в специальный наконечник, спускаемый в скважину на трубах.

-Гидропескоструйная перфорация , при которой в скважину через насосно-компрессорные трубы при высоком давлении и большом расходе закачивается жидкость, содержащая во взвешенном состоянии песок. На нижнем конце насосно-компрессорных труб устанавливается специальное устройство – гидроперфоратор, который в простейшем виде представляет собой патрубок с насадками из твердых материалов, установленными в его стенках. Струи жидкости с песком, выбрасываемые из отверстий насадок, разрушает колонну, цементное кольцо и создают в пласте каверны.

Перфоратор в процессе работы может с помощью специального устройства вращаться, а вся колонна насосно-компрессорных труб вместе с перфоратором может опускаться и подниматься. Это позволяет создавать вертикальные и горизонтальные надрезы, что в ряде случаев бывает необходимо.

-Термическая обработка забоев скважин разделяется на:

— паротепловая обработка, заключающаяся в кратковременной закачке пара в пласт и приводящая к расплавлению в призабойной зоне парафино-асфальтовых отложений, снижающих ее проницаемость;

— прогрев призабойной зоны с помощью нагревателей различных конструкций, дающий такой же эффект, что и паровая обработка;

Источник

Обработка призабойной зоны пласта (ОПЗ)

ОПЗП проводят на всех этапах разработки нефтяного месторождения (залежи) для восстановления и повышения фильтрационных характеристик ПЗП с целью увеличения производительности добывающих и приемистости нагнетательных скважин.

Обработка призабойной зоны пласта (ОПЗПП)

ОПЗП проводят на всех этапах разработки нефтяного месторождения (залежи) для восстановления и повышения фильтрационных характеристик ПЗП с целью увеличения производительности добывающих и приемистости нагнетательных скважин.

Выбор способа ОПЗП осуществляют на основе изучения причин низкой продуктивности скважин с учетом физико-химических свойств пород пласта-коллектора и насыщающих их флюидов, а также специальных гидродинамических и геофизических исследований по оценке фильтрационных характеристик ПЗП.

ОПЗП проводят только в технически исправных скважинах при условии герметичности эксплуатационной колонны и цементного кольца, подтвержденной исследованиями .

Технологию и периодичность проведения работ по воздействию на ПЗП обосновывают геологические и технологические службы нефтегазодобывающего предприятия в соответствии с проектом разработки месторождения, действующими инструкциями (РД) по отдельным видам ОПЗП с учетом технико-экономической оценки их эффективности.

1-кратное и многократное воздействие на ПЗП производят в следующих случаях:

— в однородных пластах, не разделенных перемычками, толщиной до 10 м; при коэффициенте охвата отбором (нагнетанием) свыше 0,5 производят однократное воздействие;

— в случаях, когда отбором (нагнетанием) охвачены не все пропластки и коэффициент охвата менее 0,5, осуществляют многократное (поинтервальное) воздействие с использованием временно блокирующих (изолирующих) материалов или оборудования.

Проведение подготовительных работ для всех видов ОПЗП обязательно и включает в своем составе

-обеспечение необходимым оборудованием и инструментом,

— подготовку ствола скважины, забоя и фильтра к обработке.

В скважинах, по которым подземное оборудование не обеспечивает проведения работ по ОПЗП, например, оборудованных глубинным насосом, производят подъем подземного оборудования и спуск колонны НКТ, а также другого необходимого оборудования.

После проведения ОПЗП исследуют скважины методами установившихся и неустановившихся отборов на режимах (при депрессиях), соответствующих режимам исследования скважин перед ОПЗП.

Для очистки фильтра скважины и призабойной зоны пласта от различных загрязнений в зависимости от причин и геолого-технических условий проводят следующие технологические операции:

-промывку пеной или раствором ПАВ;

— гидроимпульсное воздействие (метод переменных давлений);

— циклическое воздействие путем создания управляемых депрессий на пласт с использованием струйных насосов;

— многоцикловую очистку с применением пенных систем;

— воздействие на ПЗП с использованием гидроимпульсного насоса;

— ОПЗП с применением самогенерирующихся пенных систем (СГПС);

— воздействие на ПЗП с использованием растворителей (бутилбензольная фракция, стабильный керосин и др.).

Для обработки карбонатных коллекторов, состоящих, в основном, из кальцита, доломита и других солей угольной кислоты, а также терригенных коллекторов с повышенным содержанием карбонатов (свыше 10 %) используют соляную кислоту. Допускается применение сульфаминовой и уксусной кислот.

Карбонатные коллекторы, не содержащие в своем составе осадкообразующих включений (сульфатов, соединений железа и т.п.), обрабатывают 10-16 % водным раствором соляной кислоты.

Коллекторы, содержащие осадкообразующие включения, обрабатывают уксусной (10 % масс) или сульфаминовой (10 % масс) кислотами.

При обработке карбонатных коллекторов, содержащих соединения железа, при использовании соляной кислоты дополнительно вводят уксусную (3-5 % масс) или лимонную (2-3 % масс) кислоты для предупреждения осадкообразования в растворе.

В трещинных и трещинно-поровых коллекторах для глубокой (по простиранию) обработки используют замедленно взаимодействующие с карбонатами составы на основе соляной кислоты, дисперсные системы типа эмульсий и загущенных растворов:

— для приготовления кислотной пены и нефтекислотной эмульсии используют ПАВ (сульфонол, ОП-10 и др) и стабилизатор (КМЦ и др);

— для приготовления загущенной кислоты в раствор соляной кислоты (от 12 до 15 % масс) вводят КМЦ или сульфит-спиртовую барду (0,5-3,0 % масс).

Обработку карбонатных коллекторов в скважинах с температурой от 100 до 170 °С производят с использованием гидрофобной кислотной эмульсии со специальным эмульгатором (диаминдиолеат, первичные амины, алкиламиды) от 0,5 до 1 %-ной концентрации.

Объем кислотного раствора и время выдерживания его в пласте в зависимости от вида воздействия, рецептуры применяемого состава и геолого-технических условий (толщина, пористость, проницаемость, забойная температура, давление пласта) выбирают из табл. 5.

Для обработки терригенных коллекторов с карбонатностью менее 10 %, а также в случае загрязненной ПЗП используют глинокислотные растворы, приготавливаемые из соляной (от 10 до 12 % масс) и плавиковой (от 3 до 5 % масс) кислот.

Допустимо использование взамен плавиковой кислоты кристаллического бифторидфторида аммония. Объем раствора при глинокислотной обработке выбирают из условия предупреждения разрушения пластовых пород.

При первичной обработке используют 0,3 — 0,4 м 3 раствора на 1 м вскрытой перфорацией толщины пласта.

Для обработки коллекторов, представленных ангидритами, используют соляно-кислотные растворы с добавками от 6 до 10 % масс азотнокислого натрия.

Во всех случаях при проведении кислотных обработок в состав раствора вводят ингибитор коррозии.

Объем кислоты для ОПЗП в зависимости от проницаемости пласта-коллектора и количества обработок

Объем кислоты, м 3 (из расчета 15%-ной концентрации)

Источник