Опыт практического применения плазменно-импульсного воздействия на нефтеносные пласты

Ufa State Petroleum Technological University

Russian Federation, Ufa

EXPERIENCE OF PRACTICAL APPLICATION OF PLASMA AND PULSE INFLUENCE ON PETROLEUM PLASTES

Плазменно-импульсное воздействие (ПИВ) является одним из методов интенсификации добычи нефти, который основывается на резонансных свойствах пласта. Достоинствами ПИВ является: увеличение проницаемости призабойной зоны скважины, улучшение гидродинамической связи нефтяного пласта с забоем скважины, очистка пор и создание новых микротрещин в фильтрационных каналах пласта и призабойной зоне скважины.

Плазма представляет собой полностью ионизованный газ, который образован из нейтральных молекул и заряженных ионов. Важнейшая особенность плазмы - квазинейтральность (объемная плотность положительно заряженных ее частиц равна объемной плотности отрицательно заряженных) [1]. Считают, что плазма - это четвертое состояние вещества. Причина в том, что особенно при воздействии магнитных и электрических полей, она ведет себя довольно необычно.

В 1923 году американские физики Лэнгмюр и Тонкс ввели термин «плазма» при описании квазинейтрального ионизованного газа. До этого времени слово означало бесцветный компонент крови или живых тканей. В 1993 году группой российских ученых под руководством доктора технических наук, профессора, заведующего кафедрой Санкт-Петербургского Государственного горного института А.А. Молчанова совместно со специалистами Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры (НИИЭФА) Санкт-Петербурга была разработана конструкция плазменно-импульсного канала и рассчитаны алгоритмы импульсов, воздействующие на пласт в целом, а не только на призабойную зону [1].

Для того чтобы воздействовать на призабойную зону источник упругих колебаний в скважине должен быть достаточно мощным, чтобы произошло разрушение закольматированного пространства, но сохранилось цементное кольцо. В 2011 году с целью решить эти задачи команда российских инженеров подает заявку на вступление в Фонд «Сколково», проходит жесткий отбор и проект получает гранд, благодаря чему к решению проблем подключаются ведущие специалисты, а также удается привлечь зарубежных партнеров.

Результатом стала разработка генератора ПИВ, способного работать в наклонных скважинах с горизонтальным окончанием [2]. Источник колебаний за короткий промежуток времени 50-55 мкс под высокой температурой до 28000^ выделяет огромное количество энергии, формируя ударные волны с избыточным давлением, намного превышающим пластовое. На расстоянии более 1500 метров от очага воздействия резонансные колебания очищают существующие и создают новые фильтрационные каналы. Плазма, мгновенно расширяясь, создает ударную волну, затем охлаждается, а сжатие плазмы создает обратный приток через перфорационные отверстия в скважину, в следствии чего кольматирующие вещества выносятся в ствол скважины [2]. Область применения источника колебаний обширна, его применяют для того чтобы: на этапе освоения в коллекторе любой геологической сложности вызвать приток жидкости в скважину, при любой обводненности увеличить дебит добывающих скважин ( в том числе на месторождениях, находящихся на поздней стадии разработки), на коллекторах любой сложности увеличить приемистость нагнетательных скважин, выравнить профиль приемистости нагнетательных скважин.

Для того чтобы выбрать скважины и обосновать технологию воздействия на призабойную зону необходимо проанализировать причины и механизм ухудшения призабойной зоны при вскрытии продуктивного пласта, заканчивании скважины, ее освоении и при дальнейшей эксплуатации. Основные причины снижения проницаемости призабойной зоны при эксплуатации скважины: проникают жидкости глушения или жидкости промывки, образуются водонефтяные эмульсии, выпадают асфальто-смоло-парафиновые составляющие нефти, при глушении скважин механические примеси и продукты коррозии металлов проникают в призабойную зону. Выбор скважины для обработки определяет величина остаточной нефтенасыщенности и близость к забою добывающей скважины остаточных запасов нефти.

Технология плазменно-импульсного воздействия имеет немало преимуществ. Она экологически чиста; дает возможность без добавки реагента работать в естественных геологических условиях; используется при любой обводненности; увеличивает дебит нефти добывающих и приемистость нагнетательных скважин на месторождениях поздней стадии разработки и вне зависимости от предыдущего назначения, соответственно; улучшает проницаемость продуктивных пластов; положительно воздействует на соседние с обрабатываемой скважиной; не опасна в эксплуатации; проводится в короткий промежуток времени ( в течении суток).

Как и любая технология, плазменно-импульсное воздействие имеет и недостатки: до 120 градусов Цельсия рабочей температуры, до 400 атмосфер давление окружающей среды, до 5 километров рабочей глубины, 6-24 месяца эффекта, смыкание трещин в фильтрационных каналах после проведения ПИВ, так как в них не закачивается проппант.

Эта технология имеет опыт практического применения в различных частях мира. В России плазменно-импульсная технология проверена на месторождениях, представленных карбонатными и терригенными коллекторами и тяжелыми нефтями, в различных геолого-технических условиях (Западная Сибирь, Тимано-Печора и т.д.). Например, в 2011-2012 годах при опытно-промышленных работах в Западной Сибири среднее увеличение дебита по нефти при среднем базовом дебите до воздействия 8,5 т/сут составило 87%. Количество успешных скважино-операций превысило 82%. Чаще всего под обработку предоставлялись скважины с упавшим эффектом от ГРП. Эффект от воздействия на Самотлорском месторождении составил 257% (№ скв. 8170, дебит скважины по нефти до воздействия 8,4 м3/сут, после воздействия 30 м3/сут), на Туймазинском 68% (№ скв. 3288, до – 2,8 м3/сут, после – 4,7 м3/сут) [3].