Газодинамическое воздействие на призабойную зону пласта

Еще один метод воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта с целью установления надежной гидродинамической связи скважины с пластом является разрыв пласта продуктами горения порохового заряда. Под воздействием давления жидкости и газа, равного или превышающего горное, горные породы необратимо деформируются. Способ разрыва пласта пороховыми газами основан на механическом, тепловом и химическом воздействии газов на горные породы и насыщающие их флюиды. С целью разрыва пласта и термогазохимического воздействия на его прискважинную зону применяют пороховые генераторы давления ПГД. БК-100М, ПГД.БК-150 (рис. 3.12) и аккумуляторы давления АДС-5.

Пороховой генератор давления ПГД.БК 100М (А), пороховой генератор давления ПГД.БК-150 (Б)

Рис. 3.12. Пороховой генератор давления ПГД.БК 100М (А), пороховой генератор давления ПГД.БК-150 (Б): а: 1 - крешерный прибор; 2 - кабель; 3 - наконечник; 4 - основной заряд;

  • 5 - воспламенитепьный заряд; 6 - кабельная головка; 7 - пиропатрон;
  • 8 - опорная труба; 9 - пусковой пиротехнический воспламенитель;
  • 10 - уплотнение; 11 - заглушка; 12 - трос; 13 - гайка, б: 1 - крешерный прибор; 2 - кабель; 3 - кабельная головка; 4 - прокладка;
  • 5 - пороховой заряд; 6 - пусковой пиротехнический воспламенитель; 7 - штуцер; 8 - уплотнение; 9 - заглушка; 10 - наконечник; 11 и 12 - винт и гайка

Известны пороховые аккумуляторы давления АДС-5 и АДС-6 (рис. 3.13), различающиеся конструкцией порохового заряда.

Аккумуляторы давления АДС-5 (а), АДС-6 (б)

Рис. 3.13. Аккумуляторы давления АДС-5 (а), АДС-6 (б):

  • 1 - скоба; 2 - канат; 3 - провод; 4 - проволока; 5 - крышка; 6 - обойма;
  • 7 - спираль накаливания; 8 - воспламеняющий пороховой заряд АДС-6В; 9 - втулка; 10 - пороховой заряд АДС-5; 11 - поддон; 12 - сгорающий пороховой заряд АДС-6С

Пороховой заряд АДС-5 - бесканальный. Аккумулятор давления АДС-6 состоит из воспламеняющих и сгорающих пороховых зарядов. Пороховые заряды не имеют герметичной оболочки и находятся в контакте со скважинной жидкостью. На боковой поверхности пороховых зарядов находятся диаметрально противоположные пазы, куда укладывают стальной канат, предназначенный для сборки и спуска гирлянды пороховых зарядов в скважину. С целью предохранения от ударов и трения об обсадную колонну пороховые заряды в нижней части снабжены поддоном, в верхней - обоймой. Нижняя обойма служит для установки нижнего порохового заряда.

Аккумуляторы давления типа АДС медленногорящие и не создают давлений, превышающих горное, а используются для термогазохимической обработки пласта

Заряд газогенератора, состоящий из нескольких соединенных между собой пороховых секций заряда, имеющих цилиндрическую форму с центральным каналом круглого сечения, смонтирован на опорной трубе из алюминиевого сплава. Резьбы и проточки на концах опорной трубы позволяют соединять между собой необходимое число секций порохового заряда с помощью штуцеров. Внутри опорных труб размещены пиротехнические воспламенители. В нижней части опорная труба загерметизирована заглушкой и закреплена наконечником, в верхней - кабельной головкой однократного использования с опорной шайбой. В головке расположен пиропатрон, уплотнительные детали, наконечник, прокладка. По всей поверхности заряд покрыт защитным покрытием - гидроизоляционным составом, а по наружной боковой поверхности - дополнительным покрытием, предохраняющим заряд от трения и ударов о колонну.

Генератор работает следующим образом. При подаче по кабелю электрического импульса срабатывает пиропатрон, который поджигает пусковые воспламенители, расположенные в каналах всех опорных труб. Образующиеся продукты сгорания пусковых воспламенителей прожигают стенки труб и воспламеняют пороховые заряды по поверхности, находящиеся в контакте с трубами.

Использование этих устройств не всегда дает положительный эффект. Это связано с тем, что защитное покрытие, соединительные узлы, опорные трубы остаются в скважине, что ведет к засорению скважины. При небольшой глубине забоя от зоны перфорации необходима дополнительная очистка скважины для повторного вскрытия пласта и установки насоса. Имеет место перехлест кабеля. За время горения заряда столб жидкости поднимается на 15-20 метров, что может привести к разрушению обсадной колонны из-за перепада давления в скважине и заколонном пространстве, превышающей ее прочность. В устройстве не предусмотрено измерение характеристик режима работы заряда и реакции призабойной зоны на газодинамическое воздействие.

Недостатки газодинамического воздействия:

  • • метод не всегда дает успех;
  • • возможно возгорание скважины;
  • • необходимо удаление насоса из скважины.

В процессе строительства и эксплуатации нефтегазодобывающих скважин происходит загрязнение прискважинной зоны пласта (ПЗП) компонентами буровых и тампонажных растворов, солевыми отложениями, асфальтосмолистыми веществами и другими твердыми частицами, вызывающее ухудшение фильтрационных свойств горных пород и снижение потенциальных и текущих дебитов скважин.

Указанные изменения свойств пласта в околоскважинной зоне и сопровождающие их физико-химические процессы при определенных условиях могут приводить к полному прекращению притока флюидов к скважине, блокировать часть извлекаемых запасов и существенным образом влиять на конечную нефтеотдачу разрабатываемых залежей.

В связи с наблюдаемым падением дебита скважин практически во всех нефтегазодобывающих регионах России и вводом в эксплуатацию месторождений со сложными горно-геологическими и гидродинамическими условиями вопросы интенсификации добычи углеводородного сырья приобретают все более важное значение и требуют дальнейшего совершенствования и создания широкого спектра технологий, направленных на восстановление и увеличение проницаемости ПЗП.

В качестве одного из путей решения поставленной проблемы предлагается использовать энергию взрывчатых материалов для газодинамической обработки призабойных зон скважин. Метод основан на разрыве пласта импульсным силовым воздействием высокоэнергетических продуктов горения твердотопливных и жидких горючеокислительных составов (ГОС).

По механизму воздействия на пласт и результирующей картине трещинообразования указанный метод существенно отличается от применяемых на практике (гидроразрыв пласта (ГРП), ударно-вибрационные воздействия, электрогидравлические разряды, электромагнитные и акустические поля и др.). Основные преимущества метода состоят в том, что он позволяет в широких пределах изменять динамику нагружения горных пород и создавать напряженное состояние в пласте со скоростью 101-106 МПа/c. Самые совершенные системы ГРП обеспечивают скорости нагружения горных пород не более 1 МПа/c. Для эффективного инициирования трещинообразования в нефтяных и газовых коллекторах величина указанного параметра должна быть в пределах 102-104 МПа/с.

При газодинамическом нагружении спад давления в скважине происходит в форме пульсации репрессионно-депрессионных воздействий в течение времени, значительно превышающего время горения топливных систем. В результате, пласт подвергается механическому, термическому и физико-химическому воздействию.

Механическое воздействие создает в около скважинном массиве разветвленную систему остаточных трещин протяженностью от 1,5 до 50м и более, производит разрушение водонефтяных барьеров, очистку прискважинной зоны от продуктов химических реакций и песчано-глинистых частиц. Образующиеся при этом трещины не требуют закрепления. Это обусловлено свойствами горных пород необратимо деформироваться при высокоскоростных динамических нагрузках.

Для реализации метода разработаны необходимая номенклатура технических средств, пороховые генераторы давления (ПГД) различного назначения и методология проведения технологических операций с ними в различных геолого-технических условиях нефтяных и газовых скважин.

Регистрирующая аппаратура. Для разрыва пласта в колонне и в открытом стволе скважины наиболее широко в настоящее время применяются ПГДБК-100М, ПГРИ-100, ПГДБК-150. Конструктивное устройство таких генераторов показано на рис. 3.12. С использованием генераторов ПГРИ-100 разработаны способ и технология воздействия на пласт пульсирующим давлением пороховых газов.

Выводы

Паротепловое воздействие на призабойную зону преследует цель прогрева ограниченной площади пласта, направленного на увеличение продуктивности скважин. При этом улучшаются фильтрационные характеристики, снижается вязкость нефти, увеличивается подвижность нефти, активизируется режим растворенного газа.

Процесс внутрипластового горения (ВГ) - способ разработки и метод повышения нефтеотдачи продуктивных пластов, основанный на использовании энергии, полученной при частичном сжигании тяжелых фракций нефти (кокса) в пластовых условиях при нагнетании окислителя (воздуха) с поверхности. Это сложное, быстро протекающее превращение, сопровождаемое выделением теплоты, используется для интенсификации добычи нефти и увеличения нефтеотдачи в основном на залежах нефти с вязкостью более 30 мПа с.

Метод воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта с целью установления надежной гидродинамической связи скважины с пластом является разрыв пласта продуктами горения порохового заряда. Под воздействием давления жидкости и газа, равного или превышающего горное, горные породы необратимо деформируются. Способ разрыва пласта пороховыми газами основан на механическом, тепловом и химическом воздействии газов на горные породы и насыщающие их флюиды.

Вопросы для самоконтроля

  • 1. Создает ли механическое воздействие в околоскважинном массиве разветвленную систему остаточных трещин большой протяженност?
  • 2. На чем основывается процесс внутрипластового горения (ВГ)?
  • 3. Как происходит увеличение дебита при паротепловом воздействии на призабойную зону?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >