СПОСОБ ВИБРОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ
WELL BOTTOMHOLE ZONE VIBRO-WAVE TREATMENT METHOD

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, частности, к способам виброволновой обработки призабойной зоны скважины.
Известен способ виброволновой обработки обработки призабойной зоны скважины, включающий закачку в скважину рабочего агента и виброволновую обработку призабойной зоны скважины [1].
Недостатком известного способа является невысокая интенсивность и глубина обработки пласта, поскольку способ не предпологает высокую частоту виброимпульсов накладываемых на призабойную зону, что не обеспечивает значительную глубину проникновения виброимпульсов в призабойную зону
Известен способ виброволновой обработки призабойной зоны, включающий отбор из скважины пластовых флюидов и обработку призабойной зоны виброволновым воздействием [2]. Указанный способ выбран в качестве прототипа.
Недостатком способа является невысокая степень повышения проницаемости и небольшая глубина обработки пласта, поскольку способ предпологает стационарное воздействие на пласт с неизменным во времени направлением фильтрационных потоков и неизменными объемами закачки-отбора флюидов.
Целью изобретения является повышение проницаемости призобойной зоны скважины и глубины обработки пласта с увеличением дебита добывающей скважины за счет нестационарного воздействия на пласт и сохранение целостности призабойной зоны за счет постепенного увеличения проницаемости в процессе нестационарного воздействия.
Поставленная цель достигается тем, что обработку призабойной зоны осуществляют поэтапно, причем на первом этапе в пласт закачивают чистую воду, на втором этапе вместе с закачкой чистой воды осуществляют виброволновую обработку призабойной зоны, на третьем этапе осуществляют отбор пластовых флюидов, а виброволновую обработку призабойной зоны одновременно с отбором пластовых флюидов производят на четвертом этапе, при этом по этапную обработку призабойной зоны производят многократно, до восстановления первоначальной, до кольматации, проницаемости призабойной зоны, причем объемы закачки чистой воды в призабойную зону на первом этапе периодически увеличивают и уменьшают, частоту виброволновой обработки обеспечивающую максимальный прирост проницаемости на втором этапе устанавливают путем выбора из зависимостей прирост проницаемости- объемы закачки воды, полученных на образцах кернов породы для различных величин частот обработки, а объемы закачки чистой воды в призабойную зону, обеспечивающие максимальный прирост проницаемости на втором этапе, определяют по выбранной зависимости прирост проницаемости-объемы закачки воды, полученной на образцах кернов породы-коллектора при частоте получения максимального прироста проницаемости, при этом объемы закачки чистой воды в призабойную зону, обеспечивающие максимальный прирост проницаемости на втором этапе, определяют по максимальному значению выбранной зависимости прирост проницаемости-объемы закачки воды, получен ной на образцах кернов породы-коллектора при частоте получения максимального прироста проницаемости, причем объемы отбора пластовых флюидов из призабойной зоны на третьем этапе периодически увеличивают и уменьшают, частоту виброволновой обработки, обеспечивающую максимальный прирост проницаемости на четвертом этапе устанавливают путем выбора из зависимостей прирост проницаемости - объемы отбора пластовых флюидов, полученных на образцах кернов породы для различных величин частот обработки а объемы отбора пластовых флюидов из призабойной зоны, обеспечивающие максимальный прирост проницаемости на четвертом этапе, определяют по выбранной зависимости прирост проницаемости - объемы отбора пластовых флюидов, полученной на образцах кернов породы-коллектора при частоте по лучения максимального прироста проницаемости, при этом объемы отбора пластовых флюидов из призабойной зоны, обеспечивающие максимальный прирост проницаемости на четвертом этапе, определяют по максимальном значению выбранной зависимости прирост проницаемости - объемы отбора пластовых флюидов, полученной на образцах кернов породы-коллектора при частоте получения максимального прироста проницаемости.
В известных на дату подачи заявки информационных источниках нет совокупности признаков, приведенных в формуле изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».
Принципиальную возможность повышения эффективности разработки и получения положительного эффекта при обработке призабойной зоны по предложенному в рамках работы способу подтверждается, проведенными ранее лабораторными исследованиями [3].
В описании указанных лабораторных исследований нет, однако, указаний на то, что для восстановления проницаемости призабойной зоны в натурных условиях следует производить поэтапную обработку призабойной зоны с прямой закачкой в призабойную зону рабочего агента без виброволновой обработки и последующей закачкой в призабойную зону рабочего агента с одно временной ее виброволновой обработкой, а так же нет указаний на то, что отбор из призабойной зоны пластовых флюидов следует производить первоначально без виброволновой обработки, а затем и с виброволновой обработкой. Нет так же указаний на методику установления частоты виброволновой обработки и определения объемов закачки-отбора рабочего агента в призабойную зону. Нет так же указаний и на то, что в процессе закачки-отбора в приза бойную зону и из нее без виброволновой обработки объемы закачки и отбора периодически увеличивают и уменьшают. Указанных сведений нет так же и в прототипе заявки на изобретение. Таким образом известная на дату подачи заявки из работы [3] экспериментальная наработка не делает совокупность, изложенных в ней сведений известным широкому кругу лиц настолько, что становится возможной натурная реализация способа виброволновой обработки, изложенному в настоящей заявке.
Сохранность призабойной зоны обеспечивается за счет постепенного восстановления ее проницаемости, что позволяет избежать деформационных нагрузок на призабойную зону и ее разрушения.
Восстановление и последующее увеличение проницаемости призабойной зоны достигается за счет уменьшения и увеличения объемов закачки рабочего агента и флюидов. Такой прием обеспечивает создание в призабойной зоне сети трещин до виброволновой обработки. Накопленный нефтепромысловый опыт показывает, что после формирования трещин в них могут оставаться обломки пород, которые не позволяют восстановить проницаемость призабоной зоны в достаточной степени и снижают эффективность от применения технологии восстановления и повышения проницаемости. Вынос обломков породы и очистка трещин обеспечивается последующей, сразу после воз действия в режиме репрессия-депрессия, виброволновой обработкой призабойной зоны, что и предлагется в заявлемом техническом решении. При этом достигается большее чем в прототипе повышение проницаемости и постепенность очистки призабойной зоны. Постепенность повышения проницаемости обеспечивает устойчивость призабойной зоны.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию «существенные отличия».
Реализация способа поясняется на чертежах на фис. 1 - фиг. 6. На фиг. 1 - иллюстрируется первый этап, когда в призабойную зону закачивают чистую воду с периодическим уменьшением и увеличением объемов закачки рабочего агента. На фиг. 2 - иллюстрируется второй этап, когда одновременно с закачкой чистой воды осуществляют виброволновую обработку призабойной зоны. На фиг. 3 иллюстрируется третий этап, когда из скважины осуществляют отбор пластовых флюидов с периодическим уменьшением и увеличением объемов отбора без виброволновой обработки. На фиг. 4 - иллюстрируется четвертый этап, когда отбор пластовых флюидов осуществляют с виброволновой обработкой призабойной зоны. На фиг. 5 - иллюстрируются диаграммы приращения проницаемости образца пористой среды в ходе прямой фильтрации под воздействием колебаний давления с амплитудой 0,033 МПа для различных частот колебаний, Гц: 1-7000; 2-1200; 3-500; 4-200; 5-100; 6-40. [3]. На рис 6 - иллюстрируются диаграммы приращения проницаемости образа пористой среды в ходе обратной фильтрации под воздействием колебаний давления с амплитудой 0,033 МПа для различных частот колебаний, Гц: 1-40; 2-100; 3-174; 4-500 [3].
На фиг. 1, 2, 3, 4 показаны пласт 1, призабойная зона 2,источник виброволнового воздействия 3, пакер 4, центратор 5, скважина 6, колонна насосно-компрессорных труб 7, устьевое оборудование для регулирования объемов подачи рабочих агентов в скважин 8, выкидная линия 10 для подачи рабочего агента в скважину, выкидная линия 11 для отбора пластовой жидкости.
Способ реализуют следующим образом. Обработку призабойной зоны осуществляют поэтапно.
На первом этапе в скважину 6, вскрывающую пласт 1, спускают колонну насосно-компресорных труб 7 с пакером 4, который изолирует призабойную зону 2 пласта от остальной части скважины (фиг. 1). Центратор 5 обеспечивает положение колонны труб 7 коаксиально скважине 6. На устье через устьевое оборудование 8 для регулирования расход в призабойную зону 2 подают чистую воду. Подаваемая вода очищает призабойную зону от загрязняющих частиц. Подачу воды в целях повышения интенсивности очистки и повышения проницаемости породы-коллектора в призабойной зоне осуществляют с переменными объемами. Подача рабочего агента на первом этапе обеспечивает образование новых трещин и раскрытие существующих микротрещин, которые могли сформироваться ранее, на стадии бурения скважины. Происхождение этих микротрещин связано с тем, что горная порода обычно находится в напряженном состоянии и при контакте с буровым долотом и происходит формирование их формирование. Многократное повторение операций по периодическому увеличению - уменьшению объемов закачки рабочего агента способствует удлинению и расширению трещин.
На втором этапе в работу включается источник виброволнового излучения (фиг. 2). Необходимость подключения виброволнового излучателя обусловлена наличием, в сформировавших после первого этапа трещинах, обломков породы. Подключение виброволнового излучателя приводит обломки породы в колебательное движение и уменьшает их сцепление с основным массивом породы, что при последующем отборе пластовых флюидов способствует выносу обломков породы в скважину.
Для дополнительной интенсификации очистки призабойной зоны от кольматирующих отложений из скелета породы и обломков породы из трещин обработку производят на частотах, обеспечивающих наибольший прирост проницаемости призабойной зоны. Эту частоту определяют экспериментальным путем на образцах породы коллектора как это указано в работе [3].
Далее по известной оптимальной частоте колебаний обработки для данного коллектора и известной зависимости прирост проницаемости - объем закачки рабочего агента, снятой экспериментальным путем, определяют оптимальные для данного коллектора объемы закачки рабочего агента (воды) (фиг. 5).
На третьем этапе производят отбор пластовых флюидов (фиг. 3). При этом кольматирующие частицы и осколки породы в трещинах, которые отслоились на первых двух этапах от скелета породы, выносятся в призабойную зону. Объемы отборов на третьем этапе, как и на первом объемы закачки, периодически уменьшают и увеличивают. Это обеспечивает эффективный вынос загрязняющих частиц из призабоной зоны в скважину.
На четвертом этапе (фиг. 4) одновременно с отбором из скважины пластовых флюидов, производят виброволновую обработку призабойной зоны. Это позволяет интенсифицировать очистку призабойной зоны за счет привода колебательное движение и отрыва от породы кольматирующих частиц, которые остались в призабойной на первых двух этапах. В данном случае необходимость третьего и четвертого этапов обусловлена не только необходимостью выноса кольматирующих отложений после их отрыва от скелета породы, но и необходимостью отрыва от скелета породы кольматирующих частиц, которые находились с ним в более плотном сцеплении и отрыв которых возможен только за счет изменения направления фильтрационных потоков.
На четвертом этапе, как и на втором, для дополнительной интенсификации выноса кольматирующих отложений из породы и обломков породы из трещин обработку производят на частотах, обеспечивающих наибольший при рост проницаемости призабойной зоны. Эту частоту определяют экспериментальным путем на образцах породы коллектора, как это указано в работе [3].
Далее по известной оптимальной частоте колебаний обработки для данного коллектора и известной зависимости прирост проницаемости-объемы от бора пластовых флюидов, снятой экспериментальным путем, определяют оптимальные для данного коллектора объемы отборов пластовых флюидов.
Далее обработку призабойной зоны производят по вышеописанной циклической схеме.
Необходимость определения частоты виброволновой обработки в процессе закачки рабочего агента и отбора пластовых флюидов, а также объемов закачки рабочего агента и отбора пластовых флюидов по вышеприведенной методике связана с тем, оптимальные значении этих параметров индивидуальны для каждой залежи. Поэтому эти величины могут быть определены в каждом отдельном случае экспериментальным путем.
Пример реализации способа
Для получения информации о развитии процесса кольматации пористой среды в процессе фильтрации взвешенных в воде микрочастиц, о влиянии поля упругих колебаний на изменение структуры и объема кольматирующих отложений были проведены исследования с использованием прозрачных пористо-пластинчатых моделей пласта [3] (см. табл. 1). В качестве кольматирующих частиц использовались продукты коррозии - частицы ржавчины. Раствор с взвешенными микрочастицами приготовляли при длительном настаивании ржавчины в дистиллированной воде.
2
2
По модели пористой среды с исходной проницаемостью 0,22 мкм осуществляли фильтрацию раствора взвешенных механических частиц ржавчины. В процессе фильтрации наблюдали постепенное накопление частиц в поровых каналах пористой модели, причем отложения происходили преимущественно по входной области модели с постепенным медленным увеличением глубины загрязнения. По достижении глубины 10-12 мм процесс кольматации резко ускорился. О происходящем существенном снижении проницаемости свидетельствовал рост перепада давления на модели в процессе фильтрации. Процесс фильтрации был приостановлен при снижении проницаемости модели до 0,01 мкм. При этом во входной области пористой среды модели образовался резко выраженный слой интенсивного накопления кольматанта - корка толщиной 3 мм
После этого кольматирующий раствор заменяли на чистую воду и прямая фильтрация возобновлялась при тех же расходно-напорных характеристиках. При этом никаких фильтрационных деформаций кольматирующих отложений и изменения проницаемости загрязненной среды не наблюдались.
2
2
Включение колебательного воздействия с частотой 100 Гц и уровнем среднеквадратичного давления 70 кПа привело к размыву области загрязнения до глубины 15 мм, причем замеры без прекращения воздействия свидетельствовали об увеличении проницаемости до 0,05 мкм. После отключения воздействия проницаемость снизилась до прежнего значения - 0,01 мкм.
2
2
После этого на данном образце провели обратную фильтрацию чистой воды, в ходе которой происходили незначительные деформации кольматирующих отложений, сопровождающиеся вымыванием механических частиц из пористой среды и увеличением проницаемости до 0,09 мкм. Под воздействием поля упругих колебаний с теми же амплитудно-частотными параметрами, что и при прямой фильтрации, наблюдали существенные изменения. Длина загрязненной области снизилась до 10 мм, значительно уменьшилась плотность «корки»толщиной 3 мм. При этом после прохождения через пористую модель воды с объемом, равным пяти объемам пор, проницаемость среды возросла до 0,15 мкм
По приведенным на фиг. 5-6 зависимостям режимы работы добывающей скважины, обеспечивающие максимальное повышение проницаемости и соответственно максимальное повышение дебита скважины определяется следующим образом.
Как видно из фиг. 5 максимальный прирост проницаемости 28% наблюдается при частоте виброволновой обработки 500 Гц. На рис. 5 этой частоте соответствует зависимость 3. По ней определяют объемы закачки рабочего агента(воды) на втором этапе, обеспечивающие максимальный прирост проницаемости. Эти объемы составляют 5 от объема пор.
Таким же образом определяют определяют объемы отборов из скважины. Как видно фиг.6 максимальный прирост проницаемости 28% при отборе из скважины достигается при частоте обработки 40 Гц. Этой частоте сответствует зависимость 1. По ней определяют объемы отбора рабочего агента на четвертом этапе, обеспечивающие максимальный прирост проницаемости. Эти объемы составляют так же 5 от объема пор.
Список использованной литературы:
1. Умариев Т.М. Устройства и способы повышения фильтрационно-емкостных свойств призабойной зоны скважины. Авторское свидетельство по заявке №4281743, СССР, Е21В/18, 1988 г. (аналог)
2. Умариев Т.М. Устройства и способы повышения фильтрационно-емкостных свойств призабойной зоны скважины. Авторское свидетельство по заявке №3988930, СССР, Е21В 43/18 (прототип).
3. Дыбленко В.П., Камалов Р.Н. и др.» Повышение продуктивности и реанимация скважин с применением виброволнового воздействия», М. 2000 г.