СПОСОБ РЕАГЕНТНО-ВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА ФИЛЬТРАЦИОННЫМИ ВОЛНАМИ ДАВЛЕНИЯ
METHOD FOR REACTANT-WAVE TREATMENT OF BOTTOMHOLE FORMATION ZONE WITH FILTRATION PRESSURE WAVES

Изобретение относится к способам обработки призабойной зоны пластов (ОПЗ) скважин и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для интенсификации добычи нефти путем повышения гидропроводности призабойной зоны пласта.
Коэффициент гидропроводности определяется тремя переменными - проницаемостью, эффективной (работающей) толщиной пласта и вязкостью флюидов. Соответственно причинами низкой гидропроводности призабойной зоны пласта являются: а) пониженная проницаемость призабойной зоны пласта вследствие его загрязненности различными отложениями и (или) низкой проницаемости пород, слагающих пласт, б) высокая вязкость добываемой продукции и в)высокая слоистая неоднородность пласта по проницаемости, снижающая эффективную толщину пласта.
Глубина загрязнения пласта, происходящая в процессе вскрытия, эксплуатации, ремонта, сильно варьируется по скважинам. Например, после первичного вскрытия пласта бурением ее величина может составлять 1…2 м (Аглиуллин М.М. Оценка глубины проникновения фильтрата промывочной жидкости по данным испытателей пластов. // Оценка выработки и качества вскрытия пласта методами ГИС /Тр. ВНИИнефтепромгеофизика/. - Уфа, 1988. - Вып. 18. - С. 99-105). Наиболее всего эта зона может достигать в нагнетательных скважинах - до десятка и более метров. Ситуация усугубляется повышением прочности сцепления загрязняющих веществ с породой в случаях сложного состава кольматантов, длительного простоя скважины.
Следующие причины низкой гидропроводности - высокая вязкость добываемой продукции, низкая проницаемость коллектора и его неоднородность обусловлены материнскими свойствами минерального скелета и флюидов нефтяного пласта. Неоднородность коллектора может быть увеличена влиянием режимов эксплуатации скважины и других внешних факторов.
-6
6
Ввиду большого разнообразия причин низкой гидропроводности для обеспечения качественной гидродинамической связи скважины с пластом используется большой арсенал физико-химических методов воздействия на пористую среду призабойной зоны пласта. Основным является химический метод (Ибрагимов Г.З., Фазлутдинов К.С., Хисамутдинов Н.И. Применение химических реагентов для интенсификации добычи нефти, 1991). Большое разнообразие химических реагентов позволяет решать задачи по увеличению и восстановлению гидропроводности призабойной зоны пласта с воздействием на все переменные величины. Общий недостаток метода заключается в сложности закачки химреагентов при гидропроводности, близкой к нулю. В этих случаях создают «ванну» в обрабатываемом интервале ствола скважины из закачиваемого реагента и осуществляют дополнительное физическое воздействие на пласт переменным давлением. На практике используется широкий диапазон частот от 10 до 10 Гц. При этом пласт подвергается воздействию упругих волн, распространяющихся по пласту с большой скоростью - 1…8 км/с и гидродинамических или т.н. фильтрационных волн давления, сопровождаемых массопереносом флюида в радиальном направлении от скважины в пористой среде нефтяного пласта. Воздействие фильтрационными волнами давления является основным и осуществляется в пределах некоторого радиуса от оси скважины, величина которого зависит от частоты колебаний.
4
10
3
-6
В публикации (Янтурин А.Ш., Рахимкулов Р.Ш., Кагарманов Н.Ф. Выбор частот при вибрационном воздействии на призабойную зону пласта. - Нефтяное хоз-во, 1986. - № 12, - С. 40-42.) показано влияние частоты на радиальную глубину воздействия на пласт. Ультразвуковые волны с частотой 2·10…10·10 Гц имеют эффективную глубину проникновения 1…2 см. Снижение частоты до 20…40 Гц повышает радиальную глубину проникновения и соответственно воздействия на пласт до 1…2,5 м. В переводе на объем жидкости в околоскважинной породе, например, пористостью 0,15 ед., на 1 м толщины пласта для нефтяных скважин это составит 0,1…0,75 м/м. Для более глубокой обработки авторы рекомендуют инфранизкий диапазон частот 0,5…5 Гц. Субинфранизкий диапазон гидродинамических волн давления частотой менее 0,5 Гц авторы рекомендуют для воздействия на удаленную зону пласта с целью повышения нефтеотдачи. К ним можно отнести и циклические закачки с частотой следования циклов менее 2·10 Гц, чему соответствует период колебаний более 8 мин.
Наиболее известен и широко применяется метод обработки призабойной зоны пласта созданием высоких знакопеременных колебаний давления (МПД) на забое скважины закачкой жидкости с устья скважины.
Сущность метода заключается в том, что в призабойную зону пласта через насосно-компрессорные трубы с применением насосных агрегатов в течение короткого времени периодически закачивают жидкость до достижения допустимых давлений нагнетания, которые затем быстро сбрасывают через затрубное пространство (Абдуллин Ф.С. Повышение производительности скважин. - М.: Недра, 1975, с. 177).
При закачке жидкости в призабойной зоне пласта раскрываются имеющиеся или образуются новые трещины, а при сбрасывании давления происходит приток жидкости из пласта к забою с большой скоростью. При создании знакопеременных давлений происходят усталостные явления в породах пласта и появляется возможность образования и развития трещин, что ведет к увеличению проницаемости призабойной зоны. Метод переменных давлений МПД может успешно использоваться для бародинамической, волновой обработки пласта. Но метод малоэффективен при глубокой кольматации пласта вследствие быстрого выравнивания давления в околоскважинной зоне пласта до давления в скважине и соответственно незначительного притока из пласта жидкости с загрязняющими веществами. По этой причине он применим при неглубоком загрязнении пласта. Также недостатками этого метода являются невозможность селективной обработки пласта, опасность повреждения цементного кольца, эксплуатационной колонны при создании давлений, превышающих допустимые.
Известен способ обработки продуктивного пласта (RU №2478778, 10.04.2013), заключающийся в циклически чередующейся операции репрессии на пласт с закачкой в пласт технологических жидкостей и депрессии на пласт с вызовом притока. При этом также осуществляют волновое воздействие упругими колебаниями гидродинамическим генератором, установленным в скважине напротив продуктивного интервала. Регулируют величины и/или скорости создания репрессии и депрессии в циклах. Проводят управляемое по амплитудно-частотным параметрам регулярное волновое воздействие. Осуществляют мониторинг развития в пластовой среде фильтрационных процессов, декольматации и трещинообразования, на основе которого в режиме обратной связи определяют и назначают параметры регулирования, параметры волнового воздействия упругими колебаниями в последующих циклах репрессии и депрессии и длительность данных циклов по времени. Причем величины и/или скорости создания репрессии и депрессий в циклах регулируют с последовательным их возрастанием. При этом начальные их минимальные значения определяют и назначают в зависимости от фильтрационно-емкостных параметров пластовой среды и одновременно периодически создают в скважинной жидкости гидроударные импульсы давления. В одном из циклов репрессии, одновременно с волновым воздействием упругими колебаниями в обрабатываемую пластовую среду закачивают сжимаемые жидкости с последующим их извлечением при создании импульсных депрессий, при этом в качестве сжимаемых жидкостей используют газожидкостные смеси, водонефтяные эмульсии, пены, химические реагенты.
В способе осуществляется волновая обработка призабойной зоны пласта фильтрационными волнами давления путем создания многоцикловой репрессии и депрессии на пласт и упругими волнами гидродинамическим волновым генератором и устройством для создания гидроударных импульсов давления.
Недостатком способа является сложность технической реализации. Комплекс оборудования, спускаемый на забой скважины должен обеспечивать одновременно создание депрессии или репрессии на пласт, работу гидродинамического волнового генератора и устройства для создания гидроударных импульсов давления. Кроме того, эффективный диапазон частот гидродинамических генераторов упругих колебаний ограничен снизу частотой в десятки герц и соответственно радиальная глубина обработки пласта не превышает 1…2 м. Эти факторы усложняют и удораживают технологический процесс обработки скважины и достижение технологического эффекта, особенно в случаях глубокого загрязнения пласта.
Известен способ гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта (RU №2 483 200, 27.05.2013), включающий спуск в скважину корпуса со струйным насосом, изоляцию межтрубного пространства от внутреннего объема колонны насосно-компрессорных труб выше кровли продуктивного пласта, периодическое изменение направления потока рабочей жидкости в скважине для создания циклов депрессии с репрессией, определением объемов откачиваемой жидкости при депрессии и созданием гидравлического импульса на продуктивный пласт при репрессии. При этом направление потока рабочей жидкости в скважине изменяют при управляемом перемещении струйного насоса в корпусе, регулируют величину максимальной депрессии, по величине объема закачиваемой в пласт жидкости определяют период действия репрессии, а периоды действия депрессии и репрессии осуществляют при равных величинах объемов притока и закачиваемой в пласт жидкости в одном цикле, указанные объемы в каждом последующем цикле увеличивают. Циклы продолжают до прекращения роста величин объемов жидкости, затем закачивают химические реагенты в пласт, при необходимости циклы повторяют, и заканчивают воздействие на призабойную зону пласта при депрессии. Также в циклах депрессии с репрессией создают дополнительные гидравлические импульсы, энергию которых концентрируют на стенке обсадной колонны в интервале продуктивного пласта.
Недостатком способа является сложность получения технологического эффекта при обработке сильно загрязненной низкопроницаемой призабойной зоны пласта. Раздельная обработка пласта, вначале физическим методом - волнами давления депрессии и репрессии и затем химическим - закачкой химреагентов, не позволяет проявиться синергетическому механизму комплексного воздействия и снижает эффективность способа.
Известен способ динамической обработки призабойной зоны высокотемпературных низкопроницаемых коллекторов (RU, №2322578, 20.04.2008 г.). В способе обеспечивается многократная последовательная закачка в пласт кислотного состава и буферных жидкостей и вызов притока без выдержки скважины на реакцию. Обработку производят в два и более циклов закачки и извлечения реагентов, увеличивая каждый раз радиус обработки на 40-70 см, закачку осуществляют в гидроимпульсном режиме с амплитудой гидроударов на пласт 2,0-10,0 МПа, а вызов притока - в режиме циклической депрессии, обеспечивающей максимальную продуктивность пласта после каждого цикла его обработки.
К недостаткам способа следует отнести узкую область его применения, ограниченную высокотемпературными скважинами, кислотосодержащими химреагентами и воздействием лишь на минеральный скелет породы. Кислотные составы не всегда могут быть использованы для обработки, например, на старом фонде скважин при низкой приемистости пласта, где зачастую имеется опасность разрушения цементного кольца закачиваемой под большим давлением кислотой. В этих случаях рекомендуются растворители, растворы ПАВ, разглинизаторы и другие реагенты, с дополнительным воздействием переменным давлением для усиления их разрушающего, растворяющего действия на пластовые флюиды и кольматирующие вещества, ускорения процесса и полной отработки химреагента. Кроме того, в аналоге операции выполняются с контролем радиуса обработки, величина которой зависит от большого количества факторов и не может быть использована в практической обработке скважины.
Известен способ гидроударной обработки призабойной зоны пласта и освоения скважины (RU, №2495998, опубл. 20.10.2013 г.), включающий изоляцию пласта пакером, закачку в призабойную зону пласта химреагентов, ожидание реакции, барообработку пласта в процессе ожидания реакции в импульсном режиме путем создания циклических импульсов давления репрессии и депрессии на пласт с закачкой и откачкой пластовой жидкости, откачку продуктов реакции после реагирования и освоение скважины. В процессе барообработки пласта контролируют приемистость при репрессии, приток при депрессии, нарастание давления импульса репрессии производят с низкой крутизной 1÷6 МПа/мин, при снижении давления импульса репрессии и депрессии обеспечивают высокую крутизну 1÷6 МПа/с, причем амплитуды импульсов давления не превышают допустимое давление на пласт, длительность импульса репрессии при отсутствии приемистости ограничивают до достижения предельно допустимого давления, при наличии приемистости - до закачки объема жидкости в количестве не более объема жидкости в подпакерной зоне, длительность импульса депрессии при отсутствии притока выполняют равным длительности репрессионного импульса при отсутствии приемистости, при наличии притока - до откачки объема жидкости, равного объему закачанной при репрессии жидкости.
Недостатком способа является выполнение волновой обработки призабойной зоны пласта фильтрационными волнами давления путем создания многоцикловой репрессии и депрессии на пласт лишь в период ожидания реагирования химреагента. Повторение операций репрессии и депрессии с целью повторной закачки химреагента и откачки продуктов реакции с созданием в пласте волн давления длительностью от 1 часа и более не предусмотрено. Это исключает возможность обработки с послойной очисткой призабойной зоны пласта от загрязнений, например, в случаях глубокого загрязнения пласта. Фильтрационные волны давления в процессе ожидания реакции имеют относительно небольшую длительность и не достигают следующего слоя загрязненной зоны пласта. По этой причине метод имеет ограничение для применения в скважинах с глубокой кольматацией пласта, а также при низкой проницаемости коллектора, высокой вязкости продукции, где необходима многократная реагентно-волновая обработка волнами большой длительности и глубокого проникновения в пласт.
Задачей изобретения является интенсификация добычи нефти путем повышения или восстановления гидропроводности призабойной зоны пласта комплексным реагентно-волновым воздействием на пластовый флюид, вещества, загрязняющие призабойную зону и вмещающие их породы.
Для этого в способе реагентно-волновой обработки призабойной зоны пласта фильтрационными волнами давления, включающем спуск на обрабатываемый интервал скважины компоновки оборудования на трубах с пакерными и клапанными устройствами и струйным насосом, изоляцию обрабатываемого интервала скважины, волновую обработку призабойной зоны пласта фильтрационными волнами давления путем создания многоцикловой репрессии и депрессии на пласт регулируемой амплитуды и периода, закачку в пласт химреагентов, предназначенных для обработки призабойной зоны пласта путем закачки расчетного объема в трубы, доводки его до забоя скважины и продавки в пласт технологической жидкостью, технологическое ожидание реагирования химреагентов, откачку продуктов реакции из пласта путем создания депрессии и вызова притока из пласта, контроль и регистрацию приемистости, притока и давления в процессе обработки с определением фильтрационных параметров призабойной зоны пласта, в т.ч. по методике фильтрационных волн давления для самопрослушивания скважин, волновую обработку осуществляют созданием в призабойной зоне пласта волн давления одновременно и как минимум в трех частотных диапазонах. В субинфранизкочастотном диапазоне создают фильтрационные волны первого порядка периодом 1…2 часа. В инфранизкочастотном диапазоне создают фильтрационные волны второго порядка периодом 0,01…0,1 часа. В низкочастотном диапазоне создают фильтрационные волны третьего порядка, периодом 0,0001…0,001 часа. Волны первого и второго порядка образуют путем создания многоцикловой репрессии и депрессии на пласт в обрабатываемом интервале ствола скважины с ограничением давления не более допустимого для цементного кольца и обсадной колонны, волны третьего и далее порядков образуют путем обеспечения импульсной формы давления при создании многоцикловой депрессии и репрессии с крутизной фронтов не менее 0,0,1 МПа/с. Закачку в пласт химреагентов и откачку продуктов реакции производят при соответствующих полупериодах волн первого порядка. Обработку волнами второго и последующих порядков осуществляют, как минимум, в процессе технологического ожидания реагирования химреагентов после закачки химреагентов в пласт. При этом для создания депрессии и репрессии на пласт используют циркуляционный клапан многоциклового действия со струйным насосом вставного типа с подачей рабочего давления в колонну труб. Для технической реализации способа могут быть использованы устройства по патенту РФ на изобретение №2495998 «Способ гидроударной обработки призабойной зоны пласта и освоения скважин и эжекторное устройство для его осуществления», опубл. 20.10.2013 г., бюл. №32. Изложенные в нем два варианта устройства содержат по два основных узла - клапанный узел и узел струйного насоса, конструктивное решение которых позволяет решать поставленные задачи. Основными рабочими элементами клапанного узла являются шток и ниппель с радиальным каналом между внутритрубным и межтрубным пространством.
В варианте 1 в верхнем положении штока радиальный канал открыт и при работе насосного агрегата на закачку в трубы осуществляется прямая циркуляция жидкости в скважине, в нижнем положении шток перекрывает радиальный канал и закачиваемая в трубы жидкость нагнетается в подпакерную зону и далее в пласт. Перемещение штока осуществляется механическим способом - с устья скважины через колонну труб, присоединенную к штоку, а корпус присоединен к нижерасположенному пакеру.
В варианте 2 эти операции осуществляются наоборот - в верхнем положении штока закачиваемая в трубы жидкость нагнетается в подпакерную зону и в пласт, в нижнем положении осуществляется прямая циркуляция жидкости в скважине. Перемещение штока осуществляется гидравлическим способом - подачей давления в трубы.
В сквозном осевом отверстии полого штока имеются посадочные места для установки вставного струйного насоса, который при необходимости в процессе работы может извлекаться/устанавливаться на место обратной/прямой циркуляцией жидкости по колонне труб. Струйный насос при открытом радиальном канале клапана обеспечивает создание депрессии на пласт, при закрытом канале создается репрессия на пласт закачиваемой жидкостью, проходящей через сопло струйного насоса в подпакерную зону скважины.
Также в способе реагентно-волновой обработки призабойной зоны пласта фильтрационными волнами давления до обработки выявляют интервалы скважины с ухудшенной гидродинамической связью с пластом вследствие загрязнения призабойной зоны пласта, выполняют реагентно-волновую обработку призабойной зоны пласта, причем расчетный объем закачиваемого в пласт химреагента на каждом периоде волны первого порядка определяют исходя из длительности полупериода и полученной приемистости предыдущего периода, продавку химреагента в пласт на каждом периоде волны первого порядка осуществляют расчетным объемом технологической жидкости, равным объему закачиваемого реагента на данном периоде плюс общий объем реагентов, закачанных в пласт за все предыдущие периоды, обработку волнами второго и последующих порядков осуществляют в течение всех циклов обработки волнами первого порядка и волновую обработку производят до достижения ожидаемых значений приемистости пласта.
Также в способе реагентно-волновой обработки призабойной зоны пласта фильтрационными волнами давления до обработки выявляют интервалы скважины с ухудшенной гидродинамической связью с пластом вследствие низкой проницаемости пород, слагающих коллектор, и при наличии геолого-технологических показаний выполняют реагентно-волновую обработку призабойной зоны пласта повышенным давлением на пласт, причем фильтрационные волны образуют со ступенчатым ростом давления репрессии с шагом, равным 3,0…5,0 МПа, на каждом последующем цикле волны первого порядка до достижения гидравлического разрыва пласта, а в качестве химических реагентов используют кислотные композиции.
Также в способе реагентно-волновой обработки призабойной зоны пласта фильтрационными волнами давления до обработки выявляют интервалы скважины, включающие объекты с повышенной вязкостью нефти, выполняют реагентно-волновую обработку призабойной зоны пласта с использованием композиций на основе, как минимум, растворителей и кислот с образованием в околоскважинной зоне пласта каналов, обеспечивающих повышенную проницаемость этой зоны.
Также в способе реагентно-волновой обработки призабойной зоны пласта фильтрационными волнами давления до обработки проводят скважинные исследования пласта с построением профиля послойной проницаемости и расчленяют разрез на интервалы, различающиеся по проницаемости. При вариации проницаемости более 50% осуществляют поинтервальную селективную обработку пласта, причем устанавливают расстояние между пакерами равным суммарной толщине непрерывной последовательности интервалов с вариацией проницаемости не более 25%. Закачку химреагентов в призабойную зону пласта, ожидание реакции, создание циклической депрессии и репрессии на пласт и откачку продуктов реакции выполняют на каждом обрабатываемом интервале пласта, изолированном пакерами. Выравнивают проницаемость обрабатываемого пласта путем реагентно-волновой обработки низкопроницаемых интервалов до достижения вариации проницаемости всех интервалов менее 50%, а освоение скважины осуществляют общим фильтром.
Основное отличие способа по изобретению заключается в том, что волновую обработку осуществляют созданием в призабойной зоне пласта фильтрационных волн давления, одновременно, как минимум, в трех диапазонах низких частот. Использование низких частот позволяет выполнять обработку пласта на достаточно большую радиальную глубину. Наличие трех и более частотных диапазонов субинфранизкочастотного, инфранизкочастотного и низкочастотного диапазонов и их одновременное воздействие обеспечивает максимальное разрушающее воздействие на отложения по всей загрязненной зоне пласта. Для полного охвата воздействием по радиальной глубине пласта период волн этих диапазонов различается на порядок и более. В субинфранизкочастотном диапазоне создают фильтрационные волны первого порядка периодом 1…2 часа с глубиной воздействия на 10 и более метров. В инфранизкочастотном диапазоне создают фильтрационные волны второго порядка периодом 0,01…0,1 часа с глубиной воздействия до 10 метров. В низкочастотном диапазоне создают фильтрационные волны третьего порядка, периодом 0,0001…0,001 часа, глубина воздействия которых распространяется до 1 м.
Относительно большой период волн и большая разница между их диапазонами позволяет использовать для их создания операции закачки жидкости в пласт и откачки из пласта и соответственно создание репрессии и депрессии на пласт. Эти операции используются для создания волн первого и второго порядка. При этом контролируется давление в скважине для исключения нарушения цементного кольца и обсадной колонны.
В настоящем способе при создании волн первого и второго порядков осуществляется многоцикловая депрессия и репрессия с крутизной фронтов давления не менее 0,1 МПа/с. Полученная при этом форма импульсов давления в стволе скважины, близкая к прямоугольной, обеспечивает в пласте волны давления третьего и далее порядков. Их частоты и амплитуды можно получить разложением прямоугольных импульсов давления в ряд Фурье по общеизвестным математическим формулам (фиг. 2). По мере возрастания порядка волн и уменьшения их периода колебания, вследствие потерь на преодоление гидродинамического сопротивления слагающих пород, уменьшается радиальная глубина эффективного воздействия на пласт. Гармонические составляющие волн давления третьего и более порядков обеспечивают ударно-волновое воздействие на небольшом радиусе от стенки скважины в десятки сантиметров, и энергия этих волн целиком расходуется на разрушение и очистку от отложений в околоскважинной зоне пласта, наиболее подверженной кольматации.
Волны первого порядка, кроме барического воздействия на удаленную зону пласта, выполняют закачку в пласт химреагентов и откачку продуктов реакции, соответственно в положительный и отрицательный полупериоды давления. Многократное реагентно-волновое воздействие на пласт этими волнами позволяет выполнить более качественную обработку пласта использованием различных химреагентов целевого назначения. Например, на первом периоде волны первого порядка использовать разглинизаторы для удаления глинистой составляющей коллектора, на втором периоде - растворители для удаления органических отложений в пласте, на третьем - кислотные композиции для растворения минерального скелета породы и создания новых каналов. Кроме того, имеется возможность выполнить последовательную послойную очистку пласта от загрязняющих веществ по всей радиальной глубине зоны загрязнения небольшими порциями химреагента при низкой приемистости пласта.
Успешность способа также повышается за счет того, что обработку волнами второго и последующих порядков осуществляют, как минимум, в процессе технологического ожидания реагирования химреагентов после их закачки в пласт. Жидкая среда в призабойной зоне пласта подвергается динамическому действию волн давления. Происходит возвратно-поступательное движение химреагента в пористой среде. Под давлением репрессии образуются новые каналы и трещины, куда с каждым импульсом нагнетаются новые порции химреагента, извлекаемые при последующей депрессии. В условиях ухудшенной фильтрации призабойной зоны происходит максимальный охват пласта воздействием по всей его толщине. Резко возрастает скорость реакции, усиливаются процессы разрушения и растворения загрязняющих веществ или породы. Например, используемые кислотные составы в основном действуют на минеральный скелет породы, растворители разрушают структуру асфальто-смолистых отложений и др.
Кроме того, после создания высокопроницаемых каналов в призабойной зоне пласта, волны третьего и далее порядков, проходя по этим каналам вглубь пласта, оказывают реагентно-волновое воздействие на низкопроницаемые пропластки. Тем самым увеличивается эффективная, работающая толщина обрабатываемого интервала пласта и повышается гидропроводность призабойной зоны пласта.
Для определения фильтрационных параметров призабойной зоны пласта при наличии приборов регистрации давления и расхода жидкости может быть успешно использован метод самопрослушивания скважин фильтрационными волнами давления (RU, №2400622, 27.09.2010 г.). Метод позволяет с минимальными затратами определить пространственное распределение гидродинамических параметров пласта в зависимости от расстояния до скважины и выявить околоскважинную зональную неоднородность пласта по этим параметрам.
Способ наиболее востребован для обработки скважин с ухудшенной гидродинамической связью с пластом вследствие загрязнения призабойной зоны пласта, где имеется трудность продавки реагента в пласт. В этом случае выполняют реагентно-волновую обработку созданием нескольких волн первого порядка с последовательной послойной очисткой призабойной зоны пласта от загрязняющих веществ по всей радиальной глубине зоны загрязнения небольшими порциями химреагента. Для этого расчетный объем закачиваемого в пласт химреагента на каждом периоде волны первого порядка определяют исходя из длительности полупериода и полученной приемистости предыдущего периода. Затем продавку химреагента в пласт на каждом периоде волны первого порядка осуществляют расчетным объемом технологической жидкости, равным объему закачиваемого реагента на данном периоде плюс общий объем реагентов, закачанных в пласт за все предыдущие периоды.
Период действия волн первого порядка определен значениями 1…2 часа - оптимальным временем, обеспечивающим воздействие фильтрационной составляющей волны давления на глубину до 10 и более метров по радиусу скважины. Это время является исходным для расчета объема закачиваемого в пласт химреагента на каждом периоде с учетом приемистости, измеренной на предыдущем периоде волны первого порядка. Волновую обработку призабойной зоны пласта производят до достижения ожидаемых или требуемых значений приемистости пласта. Эти значения, а также допустимые давления на пласт, заранее определяются и задаются геологической службой по результатам анализа материалов по скважине.
Тем самым достигается послойная очистка призабойной зоны пласта с минимальными затратами времени и гарантированным достижением технологического эффекта. Этому способствует также то, что обработку волнами второго и последующих порядков осуществляют в течение всех циклов обработки волнами первого порядка. Необходимость последнего определяется следующим.
При закачке химреагентов в пласт насосными агрегатами, работающими в режиме постоянной производительности, имеется сложность, обусловленная несоответствием минимальной производительности насоса приемистости пласта при допустимом максимальном давлении на пласт. Если приемистость пласта ниже этой производительности, вначале происходит продавка некоторого объема жидкости в пласт, величина которого определяется упруго-емкостными свойствами призабойной зоны пласта. Далее пласт насыщается и давление возрастает до предельно-допустимого значения и выше. В настоящем способе для исключения предельных давлений на пласт в этих случаях продавку реагентов в пласт производят в импульсном режиме путем создания волн второго и далее порядков. Кроме того, динамический режим закачки переменным давлением на пласт приводит к усталостному разрушению породы, образованию новых каналов и трещин и повышению приемистости пласта на этапе продавки реагента в пласт и ускорению процесса обработки.
Депрессионный полупериод волны первого порядка обеспечивает удаление продуктов реакции и подвижных загрязняющих частиц из пласта. Объем откачиваемой жидкости за полупериод волны равен закачанной в пласт жидкости, или несколько выше за счет повышения проницаемости пласта. В случае ухудшенного притока и для динамического воздействия на пласт откачку продуктов реакции из пласта производят также в импульсном режиме путем создания волн второго и далее порядков.
Наиболее сложными являются обработки скважин с низкой проницаемостью всего коллектора. В настоящем способе для обеспечения качественной гидродинамической связи с низкопроницаемым пластом осуществляют увеличение эффективного диаметра скважины путем образования множества каналов и пустот в околоскважинной зоне пласта.
Для этого при наличии геолого-технологических показаний выполняют реагентно-волновую обработку повышенным давлением на пласт, причем фильтрационные волны образуют со ступенчатым ростом давления репрессии с шагом, равным 3,0…5,0 МПа, на каждом последующем цикле волны первого порядка до достижения гидравлического разрыва пласта, а в качестве химических реагентов используют кислотные и иные породоразрушающие композиции.
В отличие от известного кислотного гидроразрыва пласта способ более эффективен за счет усталостного разрушения породы переменными импульсами давления, выноса из пласта отработанных реагентов, продуктов реакции, разрушенных и растворенных частиц породы. Это позволяет достичь трещинообразования при меньших давлениях и нагрузках на колонну и цементное кольцо, использовать штатные насосные агрегаты для ремонта скважин и обвязки устья скважин, удешевить и ускорить обработку скважин.
Способ позволяет также выполнять обработки и стимулировать добычу нефти в скважинах, эксплуатирующих геологические объекты с повышенной вязкостью нефти. Для этого выполняют реагентно-волновую обработку призабойной зоны пласта с использованием композиций на основе, как минимум, растворителей и кислот с образованием в околоскважинной зоне пласта каналов, обеспечивающих повышенную проницаемость этой зоны. Это позволит увеличить площадь стока вязкой нефти и повысить ее приток в скважину.
Также способ может эффективно использоваться для повышения гидропроводности пласта путем увеличения эффективной, работающей толщины пласта. Для этого до обработки проводят скважинные исследования пласта с построением профиля послойной проницаемости, расчленяют разрез на интервалы, различающиеся по проницаемости и при вариации проницаемости более 50%, осуществляют поинтервальную селективную обработку пласта. С этой целью устанавливают расстояние между пакерами равным суммарной толщине непрерывной последовательности интервалов с вариацией проницаемости не более 25%, закачку химреагентов в призабойную зону пласта, ожидание реакции, создание циклической депрессии и репрессии на пласт и откачку продуктов реакции выполняют на каждом обрабатываемом интервале пласта, изолированном пакерами, и выравнивают проницаемость обрабатываемого пласта путем реагентно-волновой обработки низкопроницаемых интервалов до достижения вариации проницаемости всех интервалов менее 50%, а освоение скважины осуществляют общим фильтром.
В связи с вышеизложенным можно сделать вывод о соответствии заявляемого предложения критерию "новизна". Заявителю неизвестны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое предложение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень".
На фиг. 1 показана диаграмма забойного давления технологического процесса реагентно-волновой обработки скв. №2473 Ново-Елховского месторождения.
Фиг. 2 - диаграммы давлений волн третьего и далее порядков в пласте при разложении диаграммы депрессии и репрессии в стволе скважины по ряду Фурье.
Фиг. 3 - диаграмма давления волн 2-го порядка в процессе ожидания реакции технологического процесса реагентно-волновой обработки скв. №2473 Ново-Елховского месторождения.
Способ реализуется следующим образом, на примере реагентно-волновой обработки нагнетательной скважины №2473 Ново-Елховского месторождения. Скважина была пробурена в 1980 году, 1 год до ОПЗ находилась в бездействии, интервал перфорации 1822,8-1825,6 м кыновского горизонта До.
3
3
По данным геологической службы НГДУ приемистость до остановки скважины составляла Q=13 м/сут при давлении Р=95 атм, ожидаемые значения после обработки Q=70 м/сут при Р=95 атм, допустимое давление на пласт и эксплуатационную колонну при обработке Рдоп.=105 атм.
3
На скважине были выполнены работы по глушению, подъему подземного оборудования, ремонту эксплуатационной колонны, подготовительные работы для спуска и установки пакера, определение герметичности эксплуатационной колонны. На технологических насосно-компрессорных трубах НКТ-73 мм в скважину спустили пакер с хвостовиком и установленным выше циркуляционным клапаном многоциклового действия, доработанным для посадки в сквозном канале вставного струйного насоса (по патенту RU, №2495998, опубл. 20.10.2013 г.). Под пакером в НКТ установили автономный манотермометр. Посадили пакер на глубине, соответствующей низу хвостовика нижней отметке обрабатываемого интервала перфорации -1826 м (участок 2, фиг. 1). Устье скважины герметизировали превентором с центральной и затрубной задвижками. Определили приемистость пласта закачкой насосным агрегатом технологической жидкости - скважина не принимает при давлении Р=130 атм. Темп падения давления составил 105-0=105 атм за 20 мин (участок 3, фиг. 1). Расчетная приемистость при циклической продавке составляет ~1,0 м/час.
Далее производилась многоцикловая реагентно-волновая обработка пласта. Для этого в колонну труб был сброшен вставной струйный насос, закачкой технологической жидкости насос установлен в посадочное седло циркуляционного клапана. Конструкция клапана обеспечивает два режима работы насоса. На низкой передаче насосного агрегата клапан закрыт и осуществляется закачка жидкости через сопло насоса в подпакерную зону скважины с созданием репрессии на пласт. При повышении скорости потока клапан открывается и включается в работу струйный насос с созданием депрессии на пласт. Переключение режимов осуществляется изменением оборотов двигателя насосного агрегата ЦА-320 или переключением передач.
3
3
Рассмотрим операции первого этапа работ, соответствующего первому периоду волны первого порядка субинфранизкочастотного диапазона (участок 3-7, фиг. 1). Вначале определили объем химреагента (кислотная композиция ПАКС), который можно закачать в пласт за полупериод волны первого порядка субинфранизкочастотного диапазона - 0,5…1 час. Расчетный объем при приемистости 1 м/час составил 0,5…1,0 м при давлении 105 атм.
3
3
3
Расчетный объем химреагента - 0,5 м закачали в спущенную колонну труб, довели до забоя в подпакерную зону скважины расчетным объемом (5,1 м) технологической жидкости (участок 4, фиг. 1). Химреагент продавили в пласт расчетным объемом технологической жидкости (0,5 м), равным объему закачиваемого реагента в полупериод репрессионного воздействия волной первого порядка. Ввиду отсутствия приемистости продавку реагентов в пласт производили в импульсном режиме с созданием в пласте фильтрационных волн второго и далее порядков инфранизкочастотного диапазона периодом 0,01…0,1 часа. После продавки химреагента производилась реагентно-волновая обработка пласта волнами второго и далее порядков созданием на забое скважины многоцикловых репрессии и депрессии на пласт периодом 0,01…0,1 часа с ограничением давления не более 105 атм (участок 6, фиг. 1). Длительность операции ограничивалась временем ожидания реакции, равным 2 часам, регламентированным руководящими документами на применяемый химреагент.
3
3
После обработки волнами второго порядка в пласте создали отрицательный полупериод волны первого порядка путем откачки жидкости из пласта с образованием депрессии на пласт (участок 7, фиг. 1). Откачали 1,5 м скважинной жидкости и продуктов реакции. Определили приемистость - по темпу падения давления, который составил 105-0=105 атм за 8 минут, по приемистости в циклическом режиме - 1,5…2,0 м/час.
3
3
3
3
3
3
Далее выполнили второй этап работ, соответствующий второму периоду волны первого порядка субинфранизкочастотного диапазона (участок 9-13, фиг. 1). При этом была выполнена закачка в трубы глино-кислотной композиции ГКК расчетного объема - 1,5 м, исходя из длительности полупериода (1 час) и полученной приемистости предыдущего периода (1,5 м/час). Данная порция химреагента была доведена расчетным объемом технологической жидкости (4,1 м) в подпакерную зону скважины и продавлена в пласт расчетным объемом технологической жидкости (2,0 м), в соответствии со способом, равным объему закачиваемого реагента (1,5 м) плюс общий объем жидкости, закачанной в пласт в предыдущие периоды (0,5 м химреагента).
3
3
В процессе ожидания реакции выполнена реагентно-волновая обработка волнами второго и далее порядков циклами по 10 минут в течение 1,5 часов, создание депрессионной полуволны и откачка в полупериод ее действия продуктов реакции в объеме 4,5 м. Определили приемистость пласта (участок 13, фиг. 1), которая составила 72 м/сут при давлении 105 атм.
Таким образом, реагентно-волновой обработкой была достигнута ожидаемая приемистость за 2 периода по 1,5 часа волны первого порядка, ~20 периодов по 5…10 минут волн второго порядка с созданием соответственно ~60 периодов по 1…3 минут волн третьего порядка и т.д.
3
Аналогичным способом было обработано более сотни скважин на месторождениях Татарстана в процессе их капитального ремонта. Обработке подвергались в основном нагнетательные скважины, где отсутствовала приемистость по причине кольматации пласта - в процессе закачки воды или в процессе ремонта скважины и не имелась возможность продавки в пласт кислот и других химреагентов. Технологическая успешность обработок, определявшаяся по актированным замерам приемистости скважин до и после ОПЗ с закачкой в пласт 6 м технологической жидкости при достижении приемистости, составила 100%. Геологическая успешность капремонта с ОПЗ на завершающей стадии ремонта скважин способом по настоящему изобретению составила 74% (по данным промысловых замеров за 3 месяца до и 1 месяц после капремонта 35 скважин нагнетательного фонда НГДУ «Елховнефть»).
Технико-экономический эффект способа заключается в высокой степени адаптации технологии и технических средств к штатным технологиям при ремонте скважин, широком диапазоне применения в различных геологических условиях. Способ обеспечивает гарантированное повышение производительности обрабатываемых скважин до ожидаемых значений, возможность получения технологического эффекта на скважинах, осложненных как глубокой кольматацией и загрязнением призабойной зоны пласта, так и при низкой проницаемости, высокой неоднородности коллектора и высокой вязкости добываемой продукции.