Технология плазменно-импульсного воздействия с целью повышения нефтеотдачи пластов

Повышение нефтеотдачи пластов – увеличение степени извлечения нефти из недр – в настоящее и ближайшее десятилетия является одной из главных проблем энергообеспечения в Казахстане. Эффективность известных методов извлечения нефти обеспечивает конечный коэффициент нефтеотдачи в пределах 0,25 – 0,45, что явно недостаточно для увеличения ресурсов нефти. Остаточные запасы или не извлекаемые существующими промышленно освоенными методами разработки достигают примерно 55 – 75 % от первоначальных геологических запасов нефти в недрах и представляют собой большой резерв увеличения извлекаемых ресурсов с применением методов повышения нефтеотдачи пластов. В связи с этим повышение степени извлечения нефти из недр разрабатываемых месторождений за счет использования прогрессивных технологий воздействия на пласты является важной задачей для нашей страны.

Плазменно-импульсное воздействие – один из методов интенсификации добычи нефти, базирующийся на резонансных свойствах пласта. 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.

Источник колебаний по техническим параметрам полностью соответствует характеристикам, присущим нелинейным системам - энергоемкий, выделяет значительное количество энергии с высокой температурой (25000-28000 °С) за короткий промежуток времени (50-53 мкс), формирует ударную волну с избыточным давлением, многократно превышающим пластовое. За счет технологических ограничений ударная волна распространяется направленно через перфорационные отверстия по профилю каналов. Создаются вынужденные периодические колебания в окружающей среде (продуктивная залежь) со значительной амплитудой.

Плазменно-импульсное воздействие инициируется в естественных (реальных) геологических условиях без добавок химических реагентов при любой обводненности скважины, и способствует возникновению параметрического резонанса в целом в системе, при этом возмущенная среда не оказывает на источник колебаний никакого обратного воздействия.

Таким образом, генератор ПИВ является идеальным широкополосным (1-12000 Гц) нелинейным возбудителем. Вызываемые в продуктивном пласте резонансные колебания позволяют очистить существующие и сформировать новые фильтрационные каналы на удалении более 1500 метров 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 последующее охлаждение, а сжатие плазмы вызывает обратный приток в скважину через перфорационные отверстия, что на начальном этапе обработки скважины способствует выносу кольматирующих веществ в ствол скважины.

Область применения

  1. Вызов притока жидкости в скважину на этапе освоения в коллекторах любой геологической сложности.
  2. Увеличение дебита добывающих скважин при любой обводненности.
  3. Увеличение дебита добывающих скважин на месторождениях поздней стадии разработки.

Обводненность на них значительно снижается, а продуктивность повышается.

  1. Увеличение приемистости нагнетательных скважин на коллекторах любой сложности. 5 . Выравнивание профиля приемистости нагнетательных скважин.

Теоретическое обоснование

Ток высокого напряжения – 3000-5000 В – от батареи накопительных конденсаторов подается на электроды, которые замыкаются калиброванным проводником, что приводит к его взрыву и образованию плазмы в замкнутом пространстве.

Во время взрыва происходит освобождение энергии, переходящей в состояние сильно нагретого газа с очень высоким давлением, который, в свою очередь, с большой силой воздействует на окружающую среду, вызывая ее движение.

При электрическом разряде в жидкости через калиброванный металлический проводник образуется плазменный канал. Сам проводник превращается в газ (пар), в котором происходит повышение давления, плотности и температуры среды, то есть образуется взрывная волна.

Резкий скачкообразный переход вещества из исходного состояния в состояние с очень высоким давлением и температурой представляет собой ударную волну, которая распространяется со сверхзвуковой скоростью.

Передний фронт ударной волны, имеющий избыточное давление, передает состояние движения от одного слоя к другому. В результате область, охваченная воздействием, быстро расширяется.

При взрыве в жидкой среде максимальное давление достигается в момент сжатия среды в ударной волне.

При распространении взрывной волны в твердых упругих средах ударный фронт сравнительно быстро исчезает, и взрывная волна превращается в ряд последовательных колебаний, распространяющихся со скоростью упругих волн.

Упругость пласта

Упругие свойства горных пород характеризуются модулем объемной упругости и зависят от минералогического состава, структуры, глубины залегания коллектора, величины прилагаемой нагрузки.

Продуктивная залежь, представляющая собой газожидкостную двухфазную среду, находящуюся в упругом состоянии в термобарических условиях пласта, слоиста, при этом каждый слой имеет свою частоту (нелинейная система).

В залежи постоянно идут незатухающие колебания, поддерживаемые внешними источниками энергии (солнечно-лунные приливы, удаленные землетрясения и т.д.).

Эти колебания происходят в нелинейной диссипативной (неравновесной) среде, вид и свойства которых определяются самой системой (автоколебательный режим).

Совокупность направлений, в которых распространяется поле упругих колебаний, определяется направляющими свойствами коллектора, в частности, его расчлененностью, а его затухание определяется резонансными свойствами каждого слоя.

Таким образом, продуктивная залежь является нелинейным осциллятором (совокупность колебаний) в неравновесной среде.

ПИВ создает благоприятные условия, способствующие миграции нефти и газа в породах различной проницаемости. Образуются новые трещины и каналы в целиках, линзах, тупиковых зонах между скважинами, а также в порах обводненного пласта.

Плазменно-импульсное воздействие на продуктивную залежь можно рассматривать как «взаимодействие нелинейного широкополосного идеального возбудителя с нелинейным осциллятором».

В неравновесной среде даже незначительные возмущения вызывают непропорционально большие результаты.

При совпадении амплитудно-частотных характеристик широкополосного источника возбуждения (плазменный импульс) с круговой частотой нелинейного осциллятора (продуктивная залежь) возникает эффект параметрического резонанса.

Оценка эффективности обработки скважин

Для оценки эффективности обработки скважины после пуска её в эксплуатацию регистрируются динамика промысловых параметров и данные геофизического контроля параметров пласта, в течение всего времени изменившегося режима в обработанной скважине.

Основные принципы определения повышения приемистости и выравнивания профиля приемистости:

  • сопоставление базовой и фактической приемистости скважины;
  • сопоставление базовой и фактической приемистости пропластков;
  • расчёт базовой приемистости производится по фактическим данным периода эксплуатации, предшествующего внедрению технологии обработки;
  • повышение приемистости от внедрения технологии определяется по каждой обработанной скважине;
  • выравнивание профиля приемистости от внедрения технологии определяется на основе данных ПГИ по относительной приемистости пропластков до и после обработки скважины.

Основные принципы определения дополнительной добычи нефти:

  • сопоставление базовой и фактически добытой нефти;
  • расчёт базовой добычи нефти производится по фактическим данным периода эксплуатации, предшествующего внедрению технологии обработки;
  • базовая добыча нефти на прогнозный период определяется по расчётным данным по каждой скважине участка;
  • прирост добычи нефти от внедрения технологии определяется суммированием показателей как со знаком «плюс», так и со знаком «минус» по каждой обработанной скважине и скважинам, находящимся в зоне влияния воздействия.

Особенности применяемой технологии

  • 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.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Максютин А. В. Экспериментальные исследования реологических свойств высоковязкой нефти при упругом волновом воздействии // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. - 2009. - № 5. - С.4 - 8
  2. Молчанов А. А. Интенсификация притока высоковязких нефтей с применением скважинного упругого воздействия на продуктивные пласты. - Казань: Изд-во «Фэн», 2007. - С. 417- 420
  3. Материалы сайта компании Novas Energy Services

 

Год: 2011
Город: Алматы