Строительство и эксплуатация нефтяных и газовых скважин открытым забоем с использованием волновых технологий (проблемы, теоретические решения, промысловый опыт (11.10.2010)

Автор: Кузнецов Роман Юрьевич

где ( – частота колебаний; ( – плотность жидкости; rk – радиус кавитационной каверны; h – длина кавитационной каверны; Pго – давление растворенного в жидкости газа; Рv – давление насыщенных паров жидкости; n – показатель политропы; g – ускорение свободного падения; H – глубина установки ГДГВ; ( – коэффициент гидропотерь в ГДГВ; ( – скорость жидкости во входных отверстиях ГДГВ. Основная частота колебаний изменяется от 5 до 25 кГц, амплитуда колебаний ( от 0,01 до 0,15 МПа.

О положительных результатах применения данной технологии свидетельствуют результаты промышленных испытаний с целью интенсификации кислотной обработки на добывающих скважинах Лозолюкско-Зуринского месторождения, расположенного в Удмуртской Республике. На скважинах №№ 390, 1044, 1045, 1064, 1252 средний прирост добычи составил 0,7 т/сут при продолжительности эффекта 94 сут. Волновое воздействие на нагнетательных скважинах №№ 627, 628, 630, 1070, 1170 также дало положительный результат, и приемистость выросла в среднем по скважинам в два раза.

Волновое воздействие на нагнетательных скважинах №№ 76, 218 Абино-Украинского месторождения, расположенного в Краснодарском крае, также дало положительный результат, и приемистость выросла в среднем по скважинам в 2,16 раза.

3. Технология волнового воздействия на участки пласта большой площади. Наряду с обработкой призабойных зон пластов волновая технология также дает возможность оказывать воздействие на месторождение в целом. Для этого необходимо обеспечить выделение волновой энергии и ее поглощение нефтенасыщенным пластом. Соответствующие расчеты были проведены. Рассматривался круговой слой конечной толщины насыщенной жидкостью пористой среды, в центре которого располагался источник волн. Было установлено, что в зависимости от частоты поглощение энергии пластом изменяется. К тому же, для каждой толщины слоя существует частота, на которой поглощение энергии максимально. Эта частота зависит также от характеристик пористой среды и жидкости, ее насыщающей. Таким образом, зная реальные характеристики горных пород, типичных для данного месторождения, а также толщины нефтенасыщенных слоев, можно расчетным путем определить необходимые частоты волновых воздействий.

Перспективной является волновая обработка целых участков месторождения, занимающих площади до нескольких квадратных километров. Генератор устанавливается в одной из скважин выбранного участка месторождения, а воздействие осуществляется на окружающие скважины. Суть этого эффекта определяется параметрами волнового воздействия. Ключевым моментом такого рода волновых обработок являются выбор излучающей скважины, теоретический расчет параметров волнового воздействия (частоты, амплитуды, глубины установки генератора), которые должны быть резонансными. Описанная выше теория введения в резонанс нефтяных пластов позволяет рассчитать оптимальные значения этих характеристик для любого месторождения.

Для проведения площадных обработок предложено устройство, принцип действия которого основан на многократных падениях столбов жидкости и их ударах о дно скважины. Конструкция устройства предусматривает элементы традиционных штанговых насосов, используемых со станками-качалками.

При использовании устройства следует выбирать скважину, вокруг которой нет (по геологическим данным) препятствия для распространения волн по пласту. Опускать устройство предположительно лучше на уровень перфораций, но возможно и до забоя скважины. При этом высота столба жидкости в затрубном пространстве над устройством должна быть не меньше 500 м. Однако следует учитывать существующие ограничения на допустимую длину штанговой колонны и мощность станка-качалки с учетом дополнительной нагрузки.

Технология площадного волнового воздействия показала положительный результат при проведении промышленных испытаний на скважине

№ 314 Абино-Украинского месторождения. С целью увеличения производительности скважин-«соседок», работающих в миоценовых отложениях, на скважине № 314 произведено площадное волновое воздействие («накачка» энергии в нефтенасыщенный пласт). По результатам добычи в скважине-«соседке» № 82 до применения волнового воздействия и в период воздействия выявлено увеличение добычи нефти в 1,27 раза.

Эта технология основана на эффектах создания градиентов, превышающих в 10 и даже 100 раз градиенты вытеснения при площадном заводнении. Используется для площадной обработки залежей УВ, а также для включения в разработку экранированных заблокированных зон.

Основные выводы и рекомендации

Показано, что с целью интенсификации текущей добычи УВ и увеличения конечной нефтегазоотдачи пластов необходимо, кроме управления гидродинамическими процессами в системе «скважина ( пласт», направленно использовать геодинамические процессы, в частности способность массива горной породы реагировать на дополнительные силовые нагрузки любого типа, например определенным образом воспринимать накачку в пласт волновой энергии для вытеснения жидких УВ из заблокированных зон в сформированные дренажные каналы продуктивных пластов.

На основании обобщения большого промыслового материала и с учётом собственных разработок доказано, что заканчивать скважины способом «открытый забой» не только необходимо, но и возможно при соблюдении определенных условий, связанных с герметизацией башмака обсадной колонны, спускаемой в кровлю продуктивных горизонтов, с глубокой и долговременной изоляцией встречающихся водоносных пропластков, что позволяет решать следующие задачи:

контролировать прямыми методами возможные перетоки между пластами;

контролировать выработку запасов и обводненность скважинной продукции;

осуществлять адресную обработку (с помощью пакерных технологий) любого пропластка с целью выравнивания профиля притока или нагнетания, различного рода химобработки и т.п.;

обеспечивать максимально возможные притоки УВ к забою скважины;

достигать наибольшего эффекта при передаче волновой энергии по конкретному пласту с целью включения в разработку застойных и заблокированных зон.

Получила дальнейшее развитие теория нелинейных колебаний многофазных сред в пористой среде в части практического внедрения в процессах бурения основного ствола, вскрытия и разобщения пластов продуктивной толщи, освоения и волнового воздействия на приствольную и удаленную зоны добывающих и нагнетательных скважин.

Усовершенствованы волновые технологии, основанные на эффектах теории нелинейных колебаний, такие как:

технология управляемой струйно-волновой кольматации, основанная на использовании эффекта группирования разноплотностных частиц и увеличения их проникающей способности в капиллярные каналы в волновом поле;

технологии освоения, очистки приствольной и призабойной зон при текущем и капитальном ремонтах скважин, основанная на использовании гидродинамических генераторов III поколения с поличастотной волновой характеристикой и одновременным формированием в основной зоне генератора разряжения для втягивания твердых частиц из зоны загрязнения (продуктов очистки);

технология площадной обработки залежей УВ, основанная на эффектах создания градиентов, превышающих в 10 и даже 100 раз градиенты вытеснения при площадном заводнении. Технология предусматривает использование низкочастотных генераторов с приводом от станка-качалки.

В результате теоретического обоснования механизма образования заблокированных участков месторождения и практического подтверждения фактов их формирования (например Ромашкинское месторождение в Татарстане) выработана стратегия вовлечения в разработку таких участков накачкой волновой энергии в конкретный пласт или созданием больших градиентов в блокирующей зоне, направленных против основных гидродинамических потоков в пласте.

Для этого случая предлагается технология, согласно которой:

- низкочастотный генератор размещается в центре заблокированного участка;

- генераторы с поличастотной характеристикой размещаются в скважинах, находящихся близ закольматированной блокирующей зоны;

- производится одновременная площадная обработка всего пласта и призабойной зоны скважин, находящихся в блокирующей зоне, с резонансной частотой для скелета породы пласта и вмещающейся в нем жидкости.

Для формирования открытого забоя разработаны следующие технологии:

технология кольматации проницаемых пластов с применением гидроэлеватора со встроенным кольмататором НГ-3К;

технологии первичного вскрытия пластов продуктивной толщи в водонефтяных зонах с глубокой необратимой кольматацией встречающихся водоносных горизонтов.

7. Для обеспечения герметичности башмака обсадной колонны и герметизации заколонного пространства прошла промышленную апробацию технология обработки тампонажного раствора электрогидроимпульсным устройством в период превращения тампонажного раствора в камень.

8. Разработан комплекс технологий для формирования открытого забоя, обеспечивающего наилучшие условия передачи волновой энергии:

- технология изготовления щелей в скважине;

- технология формирования протяженных каналов фильтрации сверлящим перфоратором.

Основные результаты работы опубликованы в следующих

научных трудах:

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

Кузнецов Ю.С., Кузнецов Р.Ю., Кочетков Л.М., Матюшин П.Н. Теоретические аспекты гидромониторного разрушения породы затопленными струями применительно к щелевой разгрузке забоя // Известия вузов. Нефть и газ. – 1997. ( № 5. – С. 58-63.

Клещенко И.И., Кузнецов Р.Ю., Сухачев Ю.В. Способ управления водяным конусом при добыче нефти в условиях двухфазной фильтрации // Известия вузов. Нефть и газ. – 1998. ( № 6. – С. 21-26.


загрузка...