Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Глава 1. Методы интенсификации добычи нефти и
повышения нефтеотдачи пластов
1.1. Общая характеристика методов воздействия на ПЗП
Основная причина низкой продуктивности скважин наряду с плохой естественной проницаемостью пласта и некачественной перфорацией — снижение проницаемости призабойной зоны пласта.
Призабойной зоной пласта называется область пласта вокруг ствола скважины, подверженная наиболее интенсивному воздействию различных процессов, сопровождающих строительство скважины и ее последующую эксплуатацию и нарушающих первоначальное равновесное механическое и физико-химическое состояние пласта.
Само бурение вносит изменения в распределение внутренних напряжений в окружающей забой породе. Снижение продуктивности скважин при бурении происходит также в результате проникновения бурового раствора или его фильтрата в призабойную зону пласта. При взаимодействии фильтрата с пластовой минерализованной водой может происходить образование нерастворимых солей и выпадение их в осадок, набухание глинистого цемента и закупоривание порового пространства, образование стойких эмульсий и снижение фазовой проницаемости для нефти.
Причиной низкой продуктивности скважин может быть и некачественная перфорация вследствие применения маломощных перфораторов, особенно в глубоких скважинах, где энергия взрыва зарядов поглощается энергией больших гидростатических давлений.
Снижение проницаемости призабойной зоны пласта происходит и при эксплуатации скважин, сопровождающейся нарушением термобарического равновесия в пластовой системе и выделением из нефти свободного газа, парафина и асфальтосмолистых веществ, закупоривающих поровое пространство коллектора. Интенсивное загрязнение призабойной зоны пласта отмечается и в результате проникновения в нее рабочих жидкостей при проведении в скважинах различных ремонтных работ.
Приемистость нагнетательных скважин ухудшается вследствие закупорки порового пространства пласта продуктами коррозии, илом, нефтепродуктами, содержащимися в закачиваемой воде. В результате протекания подобных процессов возрастают сопротивления фильтрации жидкости и газа, снижаются дебиты скважин и возникает необходимость в искусственном воздействии на призабойную зону пласта с целью повышения продуктивности скважин и улучшения их гидродинамической связи с пластом.
Современные методы интенсификации добычи углеводородов являются мощным инструментом, позволяющим повысить продуктивность ПЗП, продлить эксплуатационный период имеющегося фонда скважин и сократить время разработки месторождения (объекта).
1.2. Назначение и классификация методов воздействия на ПЗП
Основное назначение методов воздействия на призабойную зону пласта или интенсификации добычи нефти и газа состоит в увеличении проницаемости призабойной зоны за счет очистки поровых каналов и трещин от различного рода материалов, отложившихся в них (смолы, асфальтены, парафин, глина, соли и др.), а также их расширения и создания новых трещин и каналов, улучшающих гидродинамическую связь пласта со скважинами.
По характеру воздействия на призабойную зону пласта все методы делятся на химические, механические, тепловые и комплексные (физико-химические).
В основу химических методов положено воздействие различными кислотами на породы призабойной зоны пласта с целью растворения частиц, засоряющих поровое пространство, и увеличения или уменьшения диаметров поровых каналов, увеличения нефтеотдачи, отсечения обводнившихся пропластков в добывающих скважинах, увеличения приёмистости, выравнивания профилей приёмистости в нагнетательных скважинах, повышения нефтеотдачи пласта в процессе заводнения при использовании системы поддержания пластового давления (ППД). Так же для очистки ствола скважины и ПЗП в результате засорения при цементировании эксплуатационной колоны, в процессе эксплуатации (набухание глин, отложений АСПО, отложений солей и т.д.).
Процесс воздействия осуществляется путём реакции химического реагента с элементом воздействия (горная порода, цементный камень, пластовая вода), при этом происходят процессы растворения одних элементов и образования других с выделением или поглощением энергии. Происходит изменение физико-химических свойств горной породы, пластовых жидкостей, газа. В результате происходят изменения процесса фильтрации жидкости и газа в ПЗП и пласте в целом в ту или иную сторону. В качестве химических реагентов используются кислоты, щелочи, ингибиторы, интенсификаторы, гели, суспензии и т.д.
Наиболее распространенным методом химического воздействия на призабойную зону пласта является солянокислотная обработка.
Механические методы воздействия направлены на нарушение целостности горных пород за счет расширения существующих или создания новых трещин. Их применение наиболее эффективно в плотных, низкопроницаемых коллекторах. К ним относятся гидропескоструйная перфорация, торпедирование, виброоработка.
Перестрел существующих интервалов перфорации проводится с целью создания дополнительных каналов связывающих призабойную зону пласта со скважиной для улучшения гидродинамической связи системы “пласт-скважина”. Данная технология применяется при выводе скважины из консервации, бездействия (простоя свыше 5 лет), при методах интенсификации и повышения нефтеотдачи пластов.
Дострел скважин производится при переходе на другой объект разработки с отсечением разрабатываемого объекта (установка цементного моста), а также на разрабатываемом объекте (пропластке), не вскрытом по тем или иным причинам.
Технология бурения второго ствола направлена на создание новой фильтрационной связи с пластом в существующей скважине дополнительным каналом. Производится строительство (бурение) бокового ствола через “окно”, вырезанное в обсадной колоне существующей скважины, до проектного горизонта. Ствол обсаживается колонной и цементируется. Производится вторичное вскрытие разрабатываемого (или проектного) горизонта. Скважина осваивается и вводится в эксплуатацию.
Основной метод механического воздействия—гидравлический разрыв пласта (ГРП).
Сущность ГРП состоит в нагнетании в скважину жидкости вод высоким давлением, в результате чего в призабойной зоне пласта раскрываются существующие трещины или образуются новые. Для предупреждения смыкания этих трещин (после снятия давления) в них вместе с жидкостью закачивается крупнозернистый песок (расклинивающий агент). В результате увеличивается проницаемость пород призабойной зоны пласта, а вся система трещин связывает скважину с удаленными от забоя продуктивными частями пласта. Радиус трещин может достигать нескольких десятков метров.
Дебиты скважин после гидроразрыва увеличиваются в десятки раз, что свидетельствует о значительном снижении гидравлических сопротивлений в призабойной зоне пласта и интенсификации притока жидкости из высокопродуктивных зон, удаленных от ствола скважины.
Тепловые методы призваны осуществлять прогрев призабойной зоны с целью расплавления и удаления из пласта тугоплавких агрегатных структур, а также снижения вязкости насыщающих флюидов. Применяются на месторождениях с вьюсоковязкими нефтями, содержащими большое количество смол, парафинов, асфальтенов. К ним относятся электропрогрев, закачка теплоносителей, паропрогрев.
Методы комплексного воздействия на призабойную зону пласта, сочетающие в себе элементы химического, механического и теплового воздействий, применяются в сложных горно-геологических условиях, где проявляются одновременно несколько факторов, ухудшающих фильтрационные свойства пласта. К ним относятся термохимические обработки, внутрипластовые термохимические обработки, термогазохимическое воздействие.
Технология термогазохимического воздействия (ТГХВ) направлена на интенсификацию отбора нефти в добывающих скважинах и интенсификации закачки воды в нагнетательных скважинах. Она основана на использовании эффекта ударной волны и сопутствующих ей колебаний. Ударная волна создаётся давлением пороховых газов заряда, спускаемого в скважину на кабеле (АДС). Возникающее максимальное давление, действующее короткий промежуток времени, позволяет деформировать горную породу в призабойной зоне, в результате чего образуются трещины, которые при снятии напряжения остаются в открытом состоянии. Продукты сгорания зарядов содержат азот, окись азота, углекислоту, соляную кислоту, воду и хлор. ТГХВ позволяет произвести комплексное воздействие давлением, температурой и химическими реакциями продуктов сгорания заряда на ПЗП.
Технология гидравлического воздействия также как и технология ТГХВ направлена на интенсификацию добычи и закачки воды. Она основана на создании максимального гидравлического давления жидкостью в ПЗП не достигающего давления разрыва горной породы, при котором образуются микротрещины в горной породе. После снятия напряжения микротрещины остаются в открытом состоянии.
Кроме перечисленных методов широкое применение получила обработка призабойной зоны пласта поверхностно-активными веществами (ПАВ), свижающими поверхностное натяжение на жидкой или твердой поверхности раздела вследствие их адсорбции на этих поверхностях.
ПАВ (катионоактивные и анионоактивные) — это органические вещества, получаемые обычно из углеводородов, а также спирты, фенолы, жирные кислоты, и их щелочные соли — мыла и синтетические жирозаменители, моющие вещества.
Обработка призабойных зон пластов ПАВ предназначена для удаления воды, попавшей в пласт при глушении скважин, промывках забоя, вскрытии продуктивного пласта, для ускорения освоения скважин, повышения их продуктивности, а также для селективной изоляции притока пластовых вод.
Для обработки призабойной зоны ПАВ применяют в виде водного раствора или в смеси с нефтью.
Механизм действия ПАВ в пористой среде состоит в снижении поверхностного натяжения на границе фаз нефть — вода, нефть — газ, вода — газ, вода — поверхность поровых каналов. Благодаря этому, размер капель воды в нефти и поровом пространстве уменьшается в несколько раз и их вытеснение из пласта происходит более эффективно и с меньшей затратой внешней энергии.
Кроме уменьшения поверхностного натяжения некоторые ПАВ гидрофобизуют поверхности поровых каналов в породе, то есть ухудшают их способность смачиваться водой. Это происходит благодаря адсорбции ПАВ из его раствора поверхностным слоем поровых каналов. Пленочная вода при этом отрывается от твердой поверхности и, превращаясь в мелкие капельки, выносится потоком нефти из призабойной зоны пласта в скважину.
В результате обработки призабойной зоны пласта раствором ПАВ проницаемость породы для нефти увеличивается, а для воды уменьшается, то есть дебит скважин по нефти увеличивается, а по воде уменьшается.
Внутрипластовая термохимическая обработка комплексно сочетает в себе элементы гидравлического разрыва пласта, солянокислотной и тепловой обработок. Сущность обработки состоит в том, что по технологии гидравлического разрыва в пласте создаются трещины, которые заполняются гранулами магния или их смесью с песком с последующим растворением магния солянокислотным раствором. Гранулированный магний, применяемый при внутрипластовой термохимической обработке, выпускается металлургической промышленностью с диаметром гранул 0,5—1,6 мм.
Технология внутрипластовой термохимической обработки включает следующие операции: промывку скважины; спуск и установку пакера с якорем и хвостовиком (возможность проведения обработки без пакера определяется состоянием эксплуатационной колонны); обвязку устья скважины по схеме ГРП с подключением кислотного агрегата и опрессовку нагнетательных линий; закачку жидкости разрыва и осуществление разрыва пласта (раскрытия трещин); закачку смеси песка и гранулированного магния и их продавку в трещины пласта; закачку расчетного объема солянокислотного раствора; продавку солянокислотного раствора в пласт; демонтаж наземного оборудования и освоение скважины известными методами сразу после обработки. Требования к рабочим жидкостям предъявляются те же, что и при гидравлическом разрыве пласта, но жидкость-носитель должна быть химически нейтральной по отношению к гранулам магния.
Выбор конкретного метода воздействия осуществляется на основе комплекса исследований, направленных на изучение состояния призабойной зоны пласта, состава пород и жидкостей, а также систематического обобщения и изучения геолого-промыслового материала по рассматриваемому объекту.
Перечисленные краткие характеристики технологий воздействия, направленные на повышение нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти, а также увеличения приёмистости, применялись на Ярино-Каменноложском месторождении как отдельными, так и целыми комплексами.
1.3. Применение методов воздействия на ПЗП на примере Ярино-Каменноложского месторождения
За период разработки Ярино-Каменноложского месторождения в целях интенсификации добычи нефти и повышения нефтеотдачи пластов были проведены геолого-технические мероприятия, основанные на физических, химических, тепловых методах воздействия. Применены методы интенсификации.
Основными применявшимися методами воздействия на ПЗП явились:
- перестрел существующих интервалов перфорации;
- дострел (переход на другой продуктивный горизонт);
- воздействие химическими реагентами;
- гидравлический разрыв пласта;
- тепловое воздействие;
- изоляционные работы;
- бурение 2-го ствола.
Башкиро-Серпуховский объект Каменноложской площади
Добывающий фонд скважин. Значительные объёмы методов воздействий, технологиями повышения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти приходятся на Башкиро-Серпуховский объект разработки Каменоложской площади Ярино-Каменоложского месторождения – 533 воздействия. Максимальное количество воздействий проведено в 1969 году - 59 воздействия.
Основными методами воздействия на ПЗП и ИДН применявшимися в период разработки Башкиро-Серпуховского объекта являются:
- Интенсификация (технология “СКО” – 206 воздействий; технология “дострел” – 73 воздействия; технология “перестрел” – 55 воздействий; технология “НКО” – 18 воздействий; технология “ПКО” – 5 воздействий, составляют 67 % от общего количества воздействий);
- Гидродинамические (технология “возврат” – 139 воздействий,
составляют 26,1 % от общего количества воздействий);
- Химические (технология “ВИР” – 24 воздействия, составляют 4,5 % от общего количества воздействий);
- Тепловые (технология “ТКО” – 4 воздействия; технология “ТГХВ” – 2 воздействия, составляют 1,1 % от общего количества воздействий);
- Прочие (составляют 1,3 % от общего количества воздействий).
По количеству методов и технологий воздействий на ПЗП и ИДН проведённых на Башкиро-Серпуховском объекте можно судить о направленности работ с ПЗП и ИДН в период разработки объекта. И выделить методы интенсификации как основной метод воздействия на ПЗП и ИДН.
Нагнетательный фонд скважин. С целью повышения нефтеотдачи Башкиро-Серпуховского объекта в период его разработки на нагнетательном фонде скважин проведено 87 воздействий на ПЗП. Основными методами воздействия на ПЗП с целью повышения приёместости были применены:
- Интенсификация (составляют 64,3 % от общего количества воздействий);
- Гидродинамические (составляют 24,1 % от общего количества воздействий);
- Физические (составляют 4,6 % от общего количества воздействий);
- Тепловые (составляют 4,6 % от общего количества воздействий);
- Химические (составляют 1,1 % от общего количества воздействий);
- Прочие (составляют 1,1 % от общего количества воздействий).
Максимальное количество воздействий приходятся на 1968 и 1977 г.г. Применены технологии: “ГРП” (3 воздействия); “СКО” (49 воздействий); “дострел” (7 воздействий); “возврат” (21 воздействие); “бурение 2-го ствола” (1 воздействие); “ТГХВ” (4 воздействия); “ПАВ” (1 воздействие); “прочие” (1 воздействие).
Количественная оценка позволяет выделить метод интенсификации как основной метод воздействия на ПЗП, в частности применявшеюся технологию “СКО”.
Башкиро-Серпуховский объект Яринской площади
Добывающий фонд скважин. За период разработки (1957 – 2008 г.г.) проведено 316 воздействий на ПЗП и ИДН. Максимальное количество воздействий проведено в 1977 году - 27 воздействий. В среднем на каждый год разработки объекта приходится 8 воздействий.
Основными методами воздействия на ПЗП и ИДН применявшимися в период разработки Башкиро-Серпуховского объекта являются:
- Интенсификация (технология “СКО” – 136 воздействий; технология “дострел” – 45 воздействия; технология “перестрел” – 13 воздействий; технология “КСПЭО” – 3 воздействия, составляют 62,3 % от общего количества воздействий);
- Гидродинамические (технология “возврат” – 99 воздействий, составляют 31,3 % от общего количества воздействий);
- Тепловые (технология “ТКО” – 5 воздействия; технология “ТГХВ” – 4 воздействия, составляют 2,8 % от общего количества воздействий);
- Физические (технология “ГРП” – 3 воздействия; технология “бурение 2-го ствола” – 5 воздействий; технология “ГПП” – 1 воздействие; технология “ГВ” – 2 воздействия, составляют 3,5 % от общего количества воздействий).
По количеству методов и технологий воздействий на ПЗП и ИДН проведённых на Башкиро-Серпуховском объекте можно судить о направленности работ с ПЗП и ИДН в период разработки объекта. И выделить методы интенсификации, гидродинамические методы как основные методы воздействия на ПЗП и ИДН.
Нагнетательный фонд скважин. С целью повышения нефтеотдачи Башкиро-Серпуховского объекта в период его разработки на нагнетательном фонде скважин проведено 101 воздействие на ПЗП. Основными методами воздействия на ПЗП с целью повышения приёместости были применены:
- Интенсификация (составляют 46,5 % от общего количества воздействий);
- Гидродинамические (составляют 50,5 % от общего количества воздействий);
- Физические (составляют 2 % от общего количества воздействий);
- Тепловые (составляют 1 % от общего количества воздействий).
Максимальное количество воздействий приходятся на 1966 и 1977 г.г.
Применены технологии: “ГПП” (2 воздействия); “СКО” (43 воздействия); “дострел” (4 воздействия); “перевод под нагнетание” (51 воздействие); “ТГХВ” (1 воздействие).
Количественная оценка позволяет выделить гидродинамические методы воздействия на объект и методы интенсификации, применяемые в период освоения скважин, в частности технологию “СКО”.
1.4. Солянокислотная обработка как метод воздействия на призабойную зону пласта
Проанализировав весь период эксплуатации Ярино-Каменноложского месторождения можно отметить что из всех методов воздействия на ПЗП в целях интенсификации добычи нефти и повышения нефтеотдачи пластов наиболее эффективным и распространенным методом воздействия явился метод Солянокислотной обработки (СКО), что можно проследить по таблице 1.
Таблица 1. Результаты анализа методов воздействия на ПЗП.
|
Метод воздействия |
Технология воздействия |
Объект воздействия |
Прирост дебита |
Продолжительность эффекта, сут. |
|
|
Qж, м3/сут. |
Qн, т/сут. |
||||
|
Гидродинамические |
Возврат |
Башкирско-Серпуховский |
7,3 |
1,7 |
1566 |
|
Физические |
Бурение 2-го ствола |
2,4 |
0,4 |
366 |
|
|
Химические |
РИР |
- |
- |
- |
|
|
ВИР |
- |
- |
- |
||
|
Тепловые |
ТГХВ |
- |
- |
- |
|
|
Интенсификация |
СКО |
13,8 |
7 |
315 |
|
|
Перестрел |
12,6 |
5,8 |
348 |
||
|
Дострел |
- |
- |
- |
По данным таблицы видно, что наибольший прирост дебита имеет солянокислотная обработка (СКО). Остальные методы имеют малый прирост либо не используются вообще!
Кислотные обработки скважин, составляющие основу химических методов, нашли наиболее широкое применение вследствие своей сравнительной простоты, дешевизны, доступности реагентов и часто встречающихся благоприятных условий для их проведения.
Основной компонент кислотных растворов, применяемых при воздействии на призабойную зону пласта, — соляная кислота.
При обработке скважин к раствору соляной кислоты добавляют следующие реагенты.Ингибиторы—вещества, снижающие коррозионное воздействие кислоты на оборудование, с помощью которого раствор кислоты транспортируют, перекачивают и хранят.
Различают несколько видов обработки скважин соляной кислотой: кислотные ванны, простые кислотные обработки, обработки под давлением, кислотные обработки через гидромониторные насадки, пенокислотные обработки, газокислотные и другие. На промыслах наиболее широко применяются первые три.
Кислотные ванны применяются в скважинах с открытым стволом для очистки забоя и стенок от загрязняющих веществ — цементной и глинистой корки, смолистых веществ, парафина, продуктов коррозии и др. для скважин, забой которых обсажен колонной и перфорирован, кислотные ванны проводить не рекомендуют.
Простые кислотные обработки являются наиболее распространенным видом химического воздействия и осуществляются с обязательной продавкой кислоты в пласт. Они предназначены для химического воздействия на поровое пространство призабойвой зоны пласта и очистки его от загрязняющего материала.
Кислотная обработка под давлением. При простых солянокислотных обработках кислота проникает преимущественно в высокопроницаемые пропластки, увеличивая и без того хорошую их проницаемость. Низкопроницаемые прослои остаются неохваченными. Для устранения этого недостатка, обусловленного слоистой неоднородностью пласта, применяют кислотные обработки под давлением. Для этого четко выраженные высокопроницаемые пропластки перед закачкой кислоты временно изолируются пакерами или блокируются высоковязкими эмульсиями типа кислота в нефти. При последующей закачке кислотного раствора под давлением происходит глубокое проникновение кислоты в пласт и достигается более полный охват кислотным воздействием низкопроницаемых пропластков и участков, повышая, тем самым, эффективность обработки. Давление нагнетания или продавки кислоты в пласт повышается в таких случаях до 15-30 МПа.