Нефтесервисная компания
телефон: +7 (495) 225 62 40 | e-mail:
Рус
Eng

Get Adobe Flash player

Пресса о нас

Oil&Gas Journal #9(22) 2008, Рубрика «Акцент номера», «Плазменно-импульсное воздействие» с. 42

Oil&Gas Journal #9(22) 2008, Рубрика «Акцент номера», «Плазменно-импульсное воздействие» с. 42

  ПЛАЗМЕННО-ИМПУЛЬСНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

на продуктивные пласты  

Группа российских ученых, возглавляемая профессором Санкт-Петербургского Государственного горного института А.А. Молчановым, в состав которой входят ученые из Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры (НИИЭФА), разработала и внедрила в промышленное производство технологию и аппаратуру плазменно-импульсного воздействия на продуктивные пласты с целью увеличения нефтеотдачи.

Технология плазменно-импульсного воздействия (ПИВ) защищена патентами РФ. В ее основу положены принципы нелинейных систем, к которым относятся системы со значительным энергосодержанием и энерговыделением, высокоскоростные, высокотемпературные процессы, колебания и волны со значительной амплитудой. Многочисленные исследования применения различных скважинных преобразователей упругих колебаний, изучение эффекта Юткина для интенсификации режима работы нефтяных скважин показали перспективы использования плазменного канала за счет взрыва калиброванного проводника и возникновения излучающего импульса, который содержит спектр частот от долей герц до нескольких десятков килогерц. При этом частота импульсов и месторасположение источника колебаний рассчитываются таким образом, чтобы продуктивный пласт возбудился на собственной частоте, а дальность распространения сигнала составляла бы сотни метров.

Особенностью технологии является воздействие не только на призабойную зону, но и на пласт в целом, благодаря глубокому проникновению сейсмоакустической волны в продуктивную залежь.

При этом в пласте происходят следующие процессы:

  • разогрев прискважинной зоны;
  • ускорение (до 1000 раз) гравитационной агрегации нефти и газа;
  • увеличение относительных фазовых проницаемостей для нефти в большей степени, чем для воды;
  • увеличение (в десятки раз) скорости и полноты капиллярного вытеснения нефти водой;
  • возникновение сейсмоакустической эмиссии в породах коллектора, сопровождающейся образованием микротрещин;
  • изменение напряженного состояния горных пород коллектора и связанное с этим изменение структуры порового пространства.

ПРИНЦИП РАБОТЫ 

Схема плазменно-импульсного вощдействия на призабойную скважины и пласт

Рис. 1. Схема плазменно-импульсного вощдействия на призабойную скважины и пласт

Плазменно-импульсное воздействие (ПИВ) инициирует резонансные колебания в продуктивных пластах с целью усиления миграции нефти в направлении добывающих скважин. Ток высокого напряжения 3 000 В подается на электроды, которые замыкаются калиброванным проводником, что приводит к его взрыву и образованию плазмы в замкнутом пространстве. Освобождение значительного количества направленной энергии создает ряд последовательных эффектов .

  • выделение тепла (температуры порядка 25 000-28 000 оС при длительности 50-53 микросекунды);
  • формирование ударной волны со значительным избыточным давлением, многократно превышающим пластовое;
  • за счет технологических ограничений ударная волна через перфорационные отверстия распространяется направленно по профилю каналов;
  • при многократных повторениях ударная волна, воздействуя на твердый скелет пласта в упругой газожидкой среде, вызывает продольные и поперечные (сдвиговые) волны, которые превращаются в ряд последовательных упругих колебаний с частотой от 1 до 12 000 Гц;
  • коллектор, находясь в упругом состоянии, представляет собой совокупность колебательных систем; в результате последовательные импульсы вызывают собственные колебания пластов на резонансных частотах.

Среди условий, ограничивающих применение технологии ПИВ необходимо указать следующие:

  • наличие пластового давления;
  • температура в скважине не выше 120 оС;
  • глубина скважины до 4 000 км.

Вызываемые в продуктивном пласте резонансные колебания позволяют очистить существующие и сформировать новые фильтрационные каналы на удалении до 1 500 мм от очага воздействия.

Кроме масштабного воздействия, создание плазмы позволяет решать и локальные задачи по очистке призабойной зоны скважин.

Мгновенное расширение плазмы создает ударную волну, и последующие охлаждение и сжатие плазмы вызывают обратный приток в скважину через перфорационные отверстия, что на начальном этапе обработки скважины способствует выносу кольматирующих веществ в ствол скважины.

ГЕНЕРАТОР ПИВ

Схема применения ПИВ

Рис. 2. Схема применения ПИВ

Обработка эксплуатационных скважин производится плазменно-импульсным генератором [рис. 2], спускаемым в скважину на стандартном трехжильном кабеле ГК-3 с помощью геофизической лебедки каротажного подъемника. По геофизическому кабелю осуществляется питание скважинной аппаратуры электрическим током (220 В), управление работой глубинного блока и контроль режима работы аппаратуры и параметров обработки скважин. Время обработки и количество импульсов воздействия на пласт определяется мощностью, параметрами продуктивного интервала, геологическими особенностями залежи.

Обработка скважин проводится, как правило, во время капитального или профилактического ремонта скважин и занимает всего 8-10 часов после извлечения из скважины насоса и насосно-компрессорных труб. Данная технология позволяет не только повысить в несколько раз или восстановить дебит эксплуатационных скважин, но и за счет снижения поверхностного натяжения на границе фаз «нефть-вода» снизить водосодержание в продукции скважины, увеличить нефтеотдачу пласта. Учитывая, что за счет направленного излучения упругой энергии глубина ее проникновения в пласт достигает несколько сотен метров и более, при обработке эксплуатационной скважины упругое воздействие воспринимают также соседние скважины.

ЭФФЕКТЫ ПИВ

Зона действия ПИВ

Рис. 3. Зона действия ПИВ

Заметный эффект наблюдается при обработке плазменным методом воздействия нагнетательной скважины. Сфокусированная упругая энергия, направленная в пласт, очищает каналы и улучшает приемистость нагнетательной скважины в облучаемой части пласта. А поскольку глубина воздействия составляет сотни метров и более, эффект воздействия воспринимают соседние добывающие скважины [рис. 3].

Имеющиеся наработки свидетельствуют, что в терригенных коллекторах реагируют скважины на расстоянии 250-300 метров друг от друга, а в карбонатных коллекторах, обладающих большим модулем объемной упругости, положительным дебитом откликаются скважины на расстоянии от 700 до 1500 метров. При этом, как правило, обводненность на всех скважинах значительно снижается.

Использование данной технологии позволяет увеличить нефтеотдачу продуктивных пластов и месторождений, в том числе месторождений, находящихся в поздней стадии разработки.

Отличительной особенностью данного метода является его высокая эффективность при экономичности, безопасности и экологической чистоте.

Технология показала высокую эффективность как в песчано-глинистых, так и в сложных карбонатных трещинных коллекторах.

АПРОБАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ В КАЗАХСТАНЕ

Технология ПИВ была применена в мае 2007 года на одном из сложных месторождений Казахстана, характерной особенностью которого являются: высокая расчлененность; повышенный газовый фактор; слабопроницаемые песчано-глинистые нефтенасыщенные породы; алевролиты с плотноглинистыми пропластками; нефтенасыщенность с ухудшенными коллекторными свойствами.

При этом эффективные мощности пластов, как правило, отсутствуют.

К сожалению, мы не можем дать конкретные промыслово-геофизические характеристики по объекту разработки и скважинам, а также использовать в материалах статьи другие специфические данные, так как связаны договором конфиденциальности. Тем не менее, должны поблагодарить наших казахских партнеров за предоставление максимально полной информации как по месторождению, так и по скважинам, что позволило построить достаточно полную адресную модель плазменно-импульсного воздействия на продуктивные пласты.

С учетом вышеизложенного обозначим условно: скважина № 1 – нагнетательная; скважина № 2 – добывающая, обработанная ПИВ технологией; скважины № 3 и № 4 – реагирующие добывающие.

Расстояние между нагнетательной, обработанной и реагирующими скважинами составляло от 150 до 300 метров.

Приемистость скважины № 1 с февраля по март 2007 года составила 24 м3/сут. при давлении нагнетания 90-92 атм. Технология ПИВ на данной скважине была применена не в полном объеме, поскольку во время транспортировки и неоднократной перевалки аппаратуры, контрольный модуль был поврежден. В результате, хотя и удалось увеличить приемистость скважины в 2 раза (48 м3/сут. при том же давлении), она оказалась ниже порога чувствительности прибора РГД (< 100 м3/сут.).

После ремонта аппаратуры технологией ПИВ была обработана скважина № 2, имевшая параметры:

Qж – 16 м3/сут.

Qн – 9,1 м3/сут.

обводненность – 32 %

Ндин – 743 м

Рзаб – 60,4 атм.

После применения технологии ПИВ скважина № 2 зафонтанировала. Замеры в течение двух месяцев показали повышение динамического уровня (Ндин) – 367; 384; 477; 343 метров; Рзаб – 83,5; 83,4; 72,8; 82,1 атм.

Таким образом, коэффициент продуктивности увеличился на 54,8 % при снижении обводненности в среднем с 32 до 26 %.

До обработки Кпр = Qж / (Рпл – Рзаб) = 16 / (12,5 – 6,04) = 2,48.

После обработки Кпр = Qж / (Рпл – Рзаб) = 17,3 / (12,5 – 7,99) = 3,84.

В положительную сторону прослеживалась динамика изменения режима на скважинах № 3 и № 4. Следует отметить, что на скважине № 3 постоянно возникали проблемы с насосом, тем не менее за 75 дней наблюдений среднесуточный дебит на ней повысился на 1,2 т/сут.

Наиболее эффективно отреагировала скважина № 4, имевшая до обработки параметры Qж – 60 м3/сут., Qн – 35 м3/сут., обводненность – 30 %. За 79 дней наблюдения за изменением режима дополнительный среднесуточный дебит по нефти на этой скважине составил 7,3 тонн.

Обратил на себя внимание тот факт, что обводненность снизилась на всех скважинах. За период наблюдения 79 суток дополнительно добыто 661,4 тонны нефти.

Применение ПИВ технологии в Казахстане показали ее высокую эффективность даже на слабопроницаемых терригенных коллекторах, а также позволило внести определенные коррективы в создание адресной модели воздействия.


Возврат к списку

Как это работает?
При использовании плазменно-импульсного воздействия увеличивается проницаемость призабойной зоны скважины, увеличивается гидродинамическая связь нефтяного пласта с забоем скважины за счет очистки старых и создания новых фильтрационных каналов, происходит очищение порового пространства и формирование новых микротрещин в призабойной зоне скважины и фильтрационных каналах пласта.
Особенности
  • Экологическая чистота, работает в естественных геологических условиях скважин без добавок реагентов;
  • Плазменно-импульсное воздействие (ПИВ) используется при любой обводненности;
  • Улучшает проницаемость прискважинной зоны добывающих и нагнетательных скважин, и продуктивных пластов в целом;
  • Значительно увеличивает дебит нефти на скважинах эксплуатируемых на месторождениях поздней стадии разработки;
  • Кратно увеличивает приемистость нагнетательных скважин вне зависимости от их предыдущего назначения;
  • Воздействует на соседние с обрабатываемой скважины, которые откликаются положительным дебитом;
  • Технология дает положительные результаты на месторождениях в коллекторах любой геологической сложности;
  • Безопасна в эксплуатации;
  • Сокращает период освоения новой скважины и срок вывода ее на режим эксплуатации.
статистика