Расчет и методы увеличения производительности нефтяной скважины
Производительность скважины – это один из ключевых параметров, определяющих полезность объекта и потенциальные возможности разработки всего месторождения.
Этот термин обозначает количество сырья, извлекаемого из нефтяной или газовой скважины за определенный отрезок времени, и этот показатель зависит от нескольких аспектов, которые следует учитывать при бурении и разработке. На производительность влияет степень гидропроводности пластов, вязкость нефтяного продукта, разница между давлением пластов и в забое. Расчет производительности осуществляется с применением специальных формул, а увеличение параметров возможно несколькими способами.
Производительность нефтяной скважины – что это такое?
Производительностью скважины считается объем нефтепродуктов, которые можно получить в ходе разработки за определенное время, которое может исчисляться в часах, месяцах или определяться в течение года.
При этом большое значение имеет определение вязкости продукта, разница давлений, измеряемых для конкретных пластов, откуда добывается нефть, и призабойной зоны, под которой понимается тот пласт, который находится в области фильтра и примыкает к этой зоне для роста проницаемости и увеличения степени сообщаемости с самой скважиной. В случае, когда производительность снижается или оказывается изначально не слишком высокой при разработке, ее можно повысить, для чего применяются как традиционные, так и современные способы.
Методы увеличения производительности скважин
Всего существует три разновидности методов увеличения производительности скважин посредством влияния на призабойную зону:
- Химические способы. Их обычно используют, если проницаемость стала хуже по причине отложения растворимых в реагентах веществ. В качестве примера можно привести соляно-кислотную призабойную обработку, метод СКО.
- Механические способы. Их используют в твердой породе с низкой степенью проницаемости, основной вид работы – гидроразрыв пласта.
- Тепловые способы применяются в случае отложения смол, парафина, асфальтовых компонентов или в случае фильтрации нефтепродукта высокой вязкости. В этом случае проводится прогрев призабойной зоны.
Помимо того, методы увеличения производительности могут быть комплексными: сочетание гидроразрыва с СКО, тепловой с кислотной обработкой. Выбор способа делается, исходя из условий конкретной скважины.
Обработка при помощи кислоты необходима для очистки при забойной области и компрессионных труб от отложений солей, парафиновых элементов, коррозионных продуктов, когда проводится запуск оборудования. При влиянии кислотных составов в породах появляются специфичные пустоты, из-за чего растет их проницаемость, что необходимо и для увеличения производительности скважины.
Для очистки забойных зон открытого типа и скважинных стенок применяются кислотные ванны, которые устраняют корку глины, цементных составов, смол, коррозийных продуктов и других наслоений. При использовании важно рассчитать объем раствора, который не должен превысить стволовой объем на рассчитанный отрезок колонны. Раствор должен быть выдержан внутри на протяжении 18-24 часов, после этого его удаляют из скважины при помощи промывочного процесса обратного типа, применяя воду.
Обычная обработка проводится для поднятия пластовой проницаемости, а работы под давлением выполняются для продавливания составов в затрудненные для проницания участки пласта, для чего используются пакеры.
Обработка нефтяных скважин пенокислотными методами используется, если пласт имеет увеличенную толщину и низкое давление; при этом в призабойную область вводится кислотный состав и пена ПАВ, для работы применяется специальный агрегат подачи кислоты, аэратор и компрессорное оборудование. Данный метод предпочтителен тем, что активные кислотные компоненты быстрее попадают в пласты, охват воздействия существенно увеличен за счет малой плотности пены, а наличие сжатого воздуха позволяет улучшить нефтяной приток в скважине и повысить показатели освоения.
Постепенная обработка пластовых слоев, если пласт имеет большую толщину, применяется для его наибольшего охвата. Особенно актуален способ при выводе скважины из процесса бурения или на первом этапе разработки.
Еще один комплекс методов – термохимические виды обработки, когда применяется соляная кислота вкупе с магнием, который содержится в головке-наконечнике, спускаемой в компрессионную трубу на требуемый отрезок. Метод подходит для очистки от парафинов, смолы и асфальтовых выделений.
Также для увеличения производительности нефтяных скважин используется термокислотный способ, в первой части которого делается термохимическая обработка, а затем меняется на обычное СКУ. Наконечник с магниевым содержимым опускается на нужный отрезок, после чего закачивается нефтепродукт и кислота. Для работы обычно используется 15-процентный раствор соляной кислоты, поскольку он оптимально подходит для подобной обработки.
Расчет производительности скважины
Данный показатель измеряется с заданной периодичностью посредством подключений нефтяных скважин к специальному оборудованию. Мерник может работать как с одним, так и несколькими объектами, и при групповом исследовании полученные пробы перемешиваются и подаются в общий коллектор. Клапанная система, которая представляет собой манифольд для распределения, позволяет, напротив, получить пробу конкретной скважины, не мешая при этом функционированию остальных.
При отображении производительности скважины следует учитывать несколько параметров: среднеарифметический результат за выбранный отрезок времени, изначальный экстремальный показатель и характеристику трансформации данного значения за определенный временной отрезок. Также для расчета производительности желательно знать дебит скважины по нефтепродуктам и показателям давления.
Чтобы держать производительность под контролем и правильно учитывать количество добываемых нефтепродуктов, а также уточнить показатели деятельности отдельных бригад, требуется правильно рассчитывать дебит и отслеживать изменения. Грамотный расчет производительности скважин сказывается на положительном развитии всей энергетической отрасли и позволяет уточнить стратегию разработки как отдельных месторождений, так и в целом полезных ископаемых.
Для расчетов нефтегазовой производительности используются специальные формулы. Так, чтобы рассчитать производительность газовой скважины, применяется классическая формула Дюпуи:
Согласно этой формуле, k – показатель проницаемости, р – степень пластовой продуктивности, Рпл – средний уровень давления, Рзаб – показатели давления в забое, μP0 – коэффициент нефтяной вязкости.
Чтобы рассчитать дебит для нефтяной скважины, у которой не установлен режим притока, применяют следующую формулу:
Здесь, помимо других данных, используется коэффициент нефтяного объема (B0), радиус скважины (rw) и степень пересчета (α).
Для расчета производительности скважины, которая имеет псевдоустановленный режим притока, применяют формулу следующего вида:
В вычислениях появляется skin фактор (S).
Наконец, для вычисления производительности для скважин с нормальным уровнем притока используют формулу:
Нетрудно заметить, что основным отличием является изменение показателя с 0,75 на 0,5.
В случае, если расчеты показывают нехватку производительности по конкретной скважине, данный результат можно увеличить, для чего применяются различные методы (выбор конкретного способа осуществляется, исходя из показателей дебита, геологических данных, перспектив развития месторождения, технических возможностей и ряда иных факторов). Так, одним из наиболее популярных методов является пластовый гидроразрыв, который используется при необходимости воздействия на призабойную область (впервые способ был применен в США).
Действия, нацеленные на рост производительности, осуществляются так, чтобы колонны НКТ оставались неразрушенными и не были деформированы, как и кольца, окружающие сверху и снизу продуктивный пласт. После этих мероприятий измерение проводится заново, чтобы оценить их эффективность.
Источник
Методы увеличения производительности скважин
Классификация способов увеличения производительности скважин. Производительность скважин может быть повышена путём:
1. Увеличения эффективной толщины вскрытого пласта.
2. Увеличением проницательности пласта.
3. Увеличением пластового давления.
4. Уменьшением забойного давления.
5. Снижением вязкости жидкости (п) в пластовых условиях.
6. Уменьшением расстояния между данной скважиной и соседними (при сохранении других условий неизменными).
7. Увеличением приведенного радиуса скважины (rпр).
Повышение проницаемости пласта.
К данной группе способов увеличения производительности скважин относятся:
1. Гидроразрыв пласта, в результате которого в призабойной зоне образуется система трещин, что увеличивает значительно проницаемость призабойной зоны пласта.
2. Кислотная обработка, в результате проведения которой увеличиваются размеры поровых каналов в призабойной зоне пласта. Для этих целей применяются так же пенокислотные обработки пласта. Данный метод повышения проницаемости применяется в карбонатных коллекторах и песчаниках с карбонатным цементом
3. Паротепловая обработка применяется на нефтяных месторождениях. В результате применения этого метода происходит расплавление в призабойной зоне пласта парафино-асфальтовых отложений, снижающих проницаемость.
4. Прогрев призабойной зоны пласта с помощью нагревателей различной конструкции для удаления отложений парафина и асфальтовых смол.
5. Взрыв специальных зарядов на забое скважины (торпедирование), приводящее к созданию сети трещин в призабойной зоне пласта.
6. Кратковременная закачка растворов ПАВ в скважину, приводящая к увеличению проницаемости (для нефтяных залежей), удалению воды (для газовых залежей) и другие способы.
Повышение производительности скважин за счет увеличения их приведенного радиуса (rпр)
Приведенный радиус скважины характеризует степень совершенства скважины. Увеличение значения приведенного радиуса скважины достигается путем увеличения степени вскрытия пласта и создания более качественной гидравлической связи ствола скважины с пластом в интервале вскрытия.
В нефтегазопромысловой практике для этого широко используются все виды перфорации (пулевая, кумулятивная, гидропескоструйная, торпедная). В результате проведения дополнительной перфорации увеличивается интервал перфорации, а значит и степень вскрытия пласта. Повышение плотности перфорации, глубины и диаметра каналов при повторной перфорации участка улучшает характер вскрытия пласта. Перфорация должна не только воздействовать на обсадную колонну скважины и цементное кольцо между колонной и стенкой скважины, но и создавать в пласте каналы и трещины, повышающие проницаемость призабойной зоны.
Дополнительное вскрытие новых интервалов продуктивного разреза путем перфорации интервалов ранее не эксплуатируемых пластов и пропластков увеличивает общую толщину эксплуатируемого пласта и так же приводит к увеличению производительности скважин.
В практике нефтегазодобычи широко используются способы направленные на повышение Рпл. Эти способы увеличивают производительность пласта (залежи) в целом и к ним относятся:
1. Законтурное и внутриконтурное заводнение залежей.
2. Нагнетание газа или воздуха в повышенные части залежи.
3. Площадное заводнение с целью увеличения нефтеотдачи пласта.
4. Вытеснение нефти двуокисью углерода, различными растворителями и газами высокого давления, а так же продуктами внутрипластового горения нефти.
Широко распространены способы увеличения производительности скважин путём снижения забойных давлений. Технологическое содержание этих способов заключается в проведении подземного ремонта скважин, при котором производится замена погружных насосов, замена труб и штанг или изменение их подвески, очистка забоев скважин от песчано-глинистых пробок, отложений солей, парафинов, асфальтовых смол, ловильные работы в НКТ, перевод скважины с одного способа эксплуатации на другие и т.д.
Оптимальный способ повышения производительности конкретной скважины должен удовлетворять основным требованиям:
1. При получении того же технологического эффекта (т.е. прирост дебита), что и другие возможные способы, он должен быть наиболее экономически выгоден.
2. Он не должен нарушать основные положения рациональной эксплуатации залежи в целом и правил охраны недр.
Источник
Методы увеличения производительности скважин
Призабойной зоной скважины (ПЗС) называют область пласта в интервале фильтра, примыкающего к ст на призабойную зону для повышения ее проницаемости и улучшения сообщаемости пласта со скважиной. Методы воздействия на ПЗС делятся на три группы:
Химические методы применяют в тех случаях, когда проницаемость призабойной зоны ухудшена вследствие отложения веществ, которые можно растворить в различных химических реагентах (известняк – соляная кислота). Пример такого воздействия соляно-кислотная обработка, СКО, пород призабойной зоны скважины.
Механические методы применяют в малопроницаемых твердых породах. К этому виду воздействия относится гидравлический разрыв пласта (ГРП).
Тепловые методы применяют в тех случаях, когда в ПЗС отложились вязкие углеводороды (парафин, смолы, асфальтены), а так же при фильтрации вязких нефтей. К этому виду воздействия относят различные методы прогрева ПЗС.
Кроме перечисленных, существуют методы, представляющие их сочетание. Например, гидрокислотный разрыв представляет собой сочетание ГРП и СКО, термокислотная обработка сочетает как тепловые, так и химические воздействия на призабойную зону скважины.
Методы воздействия на ПЗС осуществляют бригады ТКРС. Они проводят следующие работы:
-Кислотные обработки скважин.
-Гидравлический разрыв пласта.
-Вибровоздействие на ПЗС.
-Тепловое воздействие на ПЗС.
-Обработка ПЗС поверхностно-активными веществами (ПАВ).
-Соляно — кислотные обработки скважин
Кислотные обработки скважин предназначены для очистки забоев, призабойной зоны, НКТ от солевых, парафинисто-смолистых отложений и продуктов коррозии при освоении скважины с целью их запуска, а так же для увеличения проницаемости пород. Под воздействием соляной кислоты в породах ПЗС образуются пустоты, каверны, каналы разъедания, вследствие чего увеличивается проницаемость пород, а следовательно и производительность нефтяных (газовых) и приемистость нагнетательных скважин.
Кислотные ванны предназначены для очистки поверхности открытого забоя и стенок скважины от цементной и глинистой корок, смолистых веществ, продуктов коррозии, кальциевых отложений от пластовых вод и освобождения прихваченного пробкой подземного оборудования. Объем рабочего раствора, при кислотной ванне, составляет не более объема ствола (колонны) в заданном интервале, закачивают его до забоя, не продавливая в пласт. Раствор кислоты выдерживают в интервале обработки 16 – 24 ч. Затем отреагировавшую кислоту вместе с продуктами реакции удаляют из скважины обратной промывкой. В качестве промывочной жидкости используют воду.
Простая кислотная обработка предназначена для воздействия на породы ПЗС с целью увеличения их проницаемости. Процесс ведется с обязательным задавливанием кислоты в пласт. Вначале закачивают нефть или воду, затем при открытом затрубном пространстве – расчетное количество приготовленного рабочего раствора соляной кислоты. При этом объем первой порции кислоты рассчитывают так, чтобы она заполнила трубы и кольцевое пространство от башмака до кровли пласта. После этого закрывают задвижку на затрубном пространстве скважины и под давлением закачивают в скважину остатки кислотного раствора. Кислота начинает проникать в пласт. Оставшуюся в трубах и в фильтровой части скважины кислоту продавливают в пласт нефтью или водой.
Кислотная обработка под давлением применяют с целью продавки кислоты в малопроницаемые интервалы продуктивного пласта. Проводят с применением пакера.
При открытой задвижке затрубного пространства скважины и непосаженом пакере в скважину закачивают кислотный состав в объеме труб и подпакерного пространства, после чего пакером герметизируют затрубное пространство и закачивают кислоту в объеме спущенных труб с максимальным повышением темпа закачки. Затем, не снижая давления, вслед за кислотой прокачивают расчетный объем продавочной жидкости и закрывают задвижку. Скважину оставляют в покое до полного спада или стабилизации давления.
Пенокислотные обработки применяют при значительной толщине пласта и низких пластовых давлениях. В призабойную зону скважины вводя аэрированный раствор кислоты и ПАВ в виде пены. При таких обработках используют кислотный агрегат, компрессор и аэратор. Пенокислотная обработка имеет следующие преимущества:
Кислотная пена медленнее растворяет карбонатный материал, что способствует более глубокому проникновению активной кислоты в пласт.
Кислотная пена обладает меньшей плотностью и повышенной вязкостью, что позволяет увеличить охват воздействием всей продуктивной толщины пласта.
Содержание в пене ПАВ снижает поверхностное натяжение кислоты на границе с нефтью, а сжатый воздух, находящийся в пене, расширяется во много раз при понижении давления после обработки; все это в совокупности способствует улучшению условий притока нефти в скважину и значительно облегчает ее освоение.
Многократные обработки заключаются в том, что ПЗС обрабатывают несколько раз с интервалами между обработками в 5 – 10 суток с целью вывода скважины на максимальную производительность за короткий срок.
Поинтервальные (ступенчатые) обработки нескольких интервалов пласта значительной толщины с целью полного охвата пласта или отдельных продуктивных пропластков. После обработки первого интервала и кратковременной его эксплуатации, принудительно-направленным способом воздействует интервал, пока полностью не будет охвачена вся толщина пласта. Проводить ступенчатые обработки целесообразно в скважинах после выхода их из бурения или в начальный период эксплуатации.
Термохимические обработки – обработки скважин горячей соляной кислотой, с магнием в специальном наконечнике, спущенном на НКТ в пределы интервала, намеченного под обработку. Применяют для очистки ПЗС от асфальто-смолистых, парафиновых и других материалов.
Термокислотные обработки – комбинированный процесс, в первой фазе которого осуществляется термохимическая обработка, во второй (без перерыва во времени) – обычная, простая СКУ. Наполненный магнием наконечник спускают на трубах в скважину и устанавливают в зоне обрабатываемого интервала пласта. Затем закачивают нефть и вслед за ней, без перерыва, 15% раствор соляной кислоты. Скорость прокачки кислоты должна быть такой, чтобы в течение всего процесса на выходе наконечника была одинаковая запланированная температура и постоянная кислотность раствора. Для загрузки наконечника используют магний в виде стружек или брусков квадратного или круглого сечения.
Источник
