Технология обработки нефтяных скважин воздействием термогазоимпульсных давлений

Yunusov A. I.

master's student

Ufa state petroleum technical University

Russia, Ufa

Scientific supervisor: V. I. Pavlyuchenko associate Professor of the Department " Development and operation of gas and gas condensate fields»

Ufa state petroleum technical University

Russia, Ufa

PROCESSING TECHNOLOGY OF OIL WELLS

THE INFLUENCE OF TEMPERATURE AND PRESSURE PULSE GAS

Достижение высоких темпов добычи углеводородов при наиболее полном извлечении её из недр, является важной научно-технической проблемой в области разработки месторождений.

Большинство месторождений страны перешли на позднюю стадию разработки, что значительно осложняет решение проблемы эффективной разработки месторождений. Дальнейшее развитие добычи нефти, которое перемещается в труднодоступные районы Сибири требует привлечения больших трудовых и материально-технических ресурсов. При существующих способах разработки месторождений более половины установленных запасов остается в недрах. Методам обработки призабойной зоны скважин принадлежит важная роль в решении задач по обеспечению высоких темпов добычи нефти при наиболее полном извлечении ее из недр.

Метод обработки призабойной зоны пласта газоимпульсным воздействием получил широкое распространение в последние годы. В существующем методе используется газоимпульсный генератор, заполненный на устье скважины газообразным азотом под давлением 60120 МПа. Генератор, представляет собой герметичный толстостенный цилиндр, спускаемый на каротажном кабеле в скважину и устанавливаемый в интервале продуктивного пласта. После спуска генератора в зону обработки, производится срабатывание клапана и кратковременная импульсная подача газа через имеющиеся сопла со скоростью, превосходящей скорость звука. Происходит селективная обработка намеченных точек в интервалах перфорации импульсами высокого давления.

Существующий на сегодняшний день газоимпульсный генератор имеет недостатки, к которым относятся: опасность работ по заправлению генератора газом высокого давления, при этом инертный газ не обладает теплотворной способностью - температурой, способствующей расплавлению и удалению из призабойной зоны асфальтено-смолистых и парафиновых отложений. Система разгерметизации сопловых отверстий является сложной и ненадежной.

Термогазоимпульсный генератор с твердым, при сгорании не взрывоопасным топливом, обладает высокой эффективностью импульсной обработки скважин, за счет создания более глубоких трещин в призабойной зоне пласта и увеличения ее проницаемости, надежностью и безопасностью эксплуатации, а также упрощенной конструкцией. В качестве рабочего агента используют газогенерирующий сгораемый композиционный материал на основе азида натрия и окислителя в виде окисла железа. Открытие сопел осуществляется одной мембраной, что обеспечивает высокую надежность срабатывания (Рис.1).

1 – корпус, 2 – рабочий агент, 3 - элемент инициирования, 4 – мембрана, 5 – штуцер, 6 – сопловое отверстие 7 – винтовой шток

Рис.1 – Термогазоимпульсный генератор

Высокая газогенерирующая способность предлагаемого рабочего агента позволяет повысить эффективность обработки призабойной зоны скважины за счет создания более высоких параметров импульсного воздействия. Наибольшая амплитуда импульсов составляет 1,2-1,35 горного давления обрабатываемого пласта, продолжительность импульсов до 1 минуты и частота за это время не менее 13-15 импульсов, и в конечном итоге повышение КПД рабочего агента. Микротрещины при импульсной обработке пласта образуются, как известно, даже при давлениях, составляющих 1,1-1,2 горного давления пласта, а более глубокие и протяженные трещины в пласте – при давлениях, равных 1,31,35 горного давления. Более высокая интенсивность (частота до 13-15 импульсов) и продолжительность импульсных давлений до 1 минуты способствует развитию и раскрытию создаваемых и уже имеющихся трещин в призабойной зоне пласта, нагреву, расплавлению и выносу из трещин призабойной зоны пласта асфальтено-смолистых и парафиновых отложений, повышая тем самым фильтрационно-емкостные свойства пласта. Температура газов составляет 650-700 оС при выходе газообразных продуктов горения рабочего агента из сопел генератора, и при взаимодействии с жидкостью в скважине она не превышает температуры кипения этой жидкости. Последняя в условиях скважинного давления 10-

15 МПа составляет 300-350 оС, что достаточно для нагрева и расплавления асфальтено-смолистых и парафиновых отложений, так как температура плавления этих отложений не превышает 60-70 оС.

Новшевством в данной разработке является то, что в виде единого блока выполнены рабочий агент и элемент его инициирования, а в виде мембраны выполнен разрывной элемент, круглой формы и закрепленный посредством располагаемого в нижней части корпуса генератора штуцера, в котором выполнены также сопловые отверстия и винтовой шток с возможностью перемещения его в сторону мембраны, ее раскрытия и сброса давления газов в корпусе генератора на дневной поверхности.

С помощью аппаратуры регистрации с высокой разрешающей способностью в работе, кроме вышеуказанного интервала импульсного воздействия с амплитудой 1,11-1,36 горного давления и продолжительностью импульсов до 1 минуты, установлено, что перед этим воздействием в скважинных условиях создаются весьма кратковременные, по крайней мере, четыре импульса давления, первая амплитуда которого равна около 74 МПА и сравнима с начальным давлением, создающимся в генераторе при сгорании твердотопливного рабочего агента. Частота создаваемых импульсов составляет при этом около 10-3 сек.

Процесс термогазоимпульсного воздействия происходит, в две стадии. На первой стадии, стадии кратковременного импульсного воздействия, сразу (через ~ 0,005 с) при истечении газообразных продуктов из сопел создается удар и многократное отражение ударных волн от стенки эксплуатационной колонны. Амплитуда создаваемых на данной стадии импульсов, многократно превышает горное давление, из-за кратковременности, вероятно, в интервале обработки пласта они могут создать только микротрещины, способствовать разрушению кольматирующего материала, переводя его во взвешенное состояние, а также уменьшить вязкость флюидов.

В результате образования и пульсации газового пузыря, создаются импульсы давления на второй стадии. Амплитуды имеют сравнительно меньшие величины, их продолжительность (до одной минуты), протекает в режиме волн нагрузки-разгрузки, что может привести к расширению микротрещин, проникновению нагретых газов в перфорационные каналы и расплавлению асфальтено-смолистых и парафиновых отложений.