книги / Управление продуктивностью скважин

пород. При однократном ГРП нескольких пластов трещины появляются лишь в одном пласте. Ограничение поступления жидкости разрыва в образующиеся трещины за счет применения эластичных шариков и др. способствует образованию новых трещин и увеличению ранее образованных. Конфигурация трещин может быть сложной.

При выборе скважин для проведения ГРП следует учитывать, что [45]:

–проведение гидроразрыва пластов, находящихся на поздней стадии эксплуатации, обычно экономически неэффективно;

–в добывающих скважинах, дающих продукцию с высоким содержанием воды или газа, проводить ГРП нецелесообразно;

–для недопущения прорывов по трещинам газа или воды необходимы естественные барьеры толщиной не менее 4–6 м, отделяющие продуктивный пласт от газоили водонасыщенных пластов.

Гидравлический разрыв пласта должен применяться после всестороннего и тщательного изучения объекта. Эффективность ГРП может существенно снизиться из-за следующих причин [11]:

–ухода жидкости разрыва в соседние пласты из-за некачественного цементирования обсадной эксплуатационной колонны;

–соединения газовой и водяной частей пласта с нефтяной залежью, особенно в наклонно направленных и горизонтальных скважинах;

–ухода жидкости разрыва по системе открытых тектонических трещин без образования новых трещин в продуктивной части пласта;

–вредного влияния полимерных компонентов жидкости

разрыва на проницаемость стенок образующихся трещин и проппанта;

121

–трудности заполнения тонких (узких) трещин расклинивающим материалом.

Сучетом изложенного разработаны критерии выбора скважин для проведения ГРП:

1. Для низкопроницаемых коллекторов (ГРП обеспечивает увеличение фильтрационной поверхности) должны соблюдаться следующие критерии:

–эффективная толщина пласта не менее 5 м;

–отсутствие в продукции скважин газа из газовой шапки,

атакже закачиваемой или законтурной воды;

–продуктивный пласт, подвергаемый ГРП, отделен от других проницаемых пластов непроницаемыми разделами толщиной более 8–10 м;

–удаленность скважины от ГНК и ВНК по простиранию пласта превышает расстояние между добывающими скважинами;

–выработка нефти в районе скважины не превышает 20 %;

–расчлененность продуктивного интервала, подвергаемого ГРП, – не более 3–5;

–скважина технически исправна, состояние эксплуатационной колонны и сцепление цементного камня с колонной и породой удовлетворительные в интервале выше и ниже фильтра на 50 м;

–проницаемость пласта не более 0,03 мкм2 при вязкости нефти в пластовых условиях не более 5 мПа·с.

2. В коллекторах средней и низкой проницаемости, где ГРП применяется для интенсификации добычи нефти за счет ликвидации повышенных фильтрационных сопротивлений в призабойной зоне, должны соблюдаться следующие критерии:

–продуктивность скважины значительно ниже продуктивности окружающих скважин;

–наличие скин-эффекта по КВД;

–обводненность продукции скважин не превышает 20 %.

122

Создание одной, даже протяженной трещины не решает задачу эффективного дренирования пласта, нужна система трещин.

Следует иметь в виду, что низкая продуктивность скважины может быть связана с ухудшением проницаемости призабойной зоны пласта и, в частности, фазовой проницаемости для нефти. Снижение проницаемости ПЗП происходит не только при вскрытии пласта, но и в процессе эксплуатации скважины. В таких случаях очисткой ПЗП от кольматанта можно восстановить продуктивность скважины и без проведения ГРП, который в таких условиях является экономически неоправданным.

Гидроразрыв пластов в нагнетательных скважинах должен проектироваться с учетом возможного направления и размеров создаваемых трещин. Образование магистральных трещин, обеспечивая необходимую интенсивность закачки воды в пласт, может привести к разрезанию нефтяной залежи на отдельные части таким образом, что произойдет интенсивное обводнение продукции добывающих скважин.

Анализ результатов внедрения ГРП на месторождениях Пермского края показывает, что этот метод обычно применяют в одиночно выбираемых добывающих скважинах. Общепринятый подход к оценке эффективности гидроразрыва состоит в анализе динамики добычи нефти только обработанных скважин. При этом за базовые принимаются дебиты до ГРП, а дополнительная добыча рассчитывается как разница между фактической и базовой добычей по данной скважине. При принятии решения о проведении ГРП в скважине часто не рассматривается эффективность этого мероприятия с учетом всей пластовой системы и расстановки добывающих и нагнетательных скважин.

На рис. 4.6 и 4.7 показано изменение коэффициентов продуктивности и приемистости скважин после проведения ГРП в зависимости от значений этих коэффициентов до проведения

123

4.3. Акустическое воздействие

Увеличение продуктивности скважин методом акустического воздействия связано с разрушением под действием интенсивного акустического поля микрокаркаса из частиц органического и минерального происхождения в поровом пространстве продуктивных коллекторов, в первую очередь в порах, выполняющих функцию каналов фильтрации пластовых флюидов.

Акустическое воздействие оценивается как наиболее эффективный метод для декольматации призабойной зоны, так как в реальных условиях микро- и макронеоднородного строения коллекторов даже незначительные по мощности колебания среды приводят к эффективному разрушению кольматанта и восстановлению проницаемости ПЗП [15]. Одновременно очищаются отверстия фильтра и перфорации, при этом не происходит нарушения обсадных колонн, ослабления конструкции скважины и прочности цементного камня. Акустическое воздействие на водонефтенасыщенные горные породы приводит к увеличению их проницаемости, связанному с деструкцией приповерхностного двойного электрического слоя воды за счет периодических относительных движений скелета и флюида. В акустическом поле снижается также вязкость структурированных нефтей в результате разупорядочения периодической структуры.

По данным гидродинамических исследований установлено, что в скважинах, где проводилось акустическое воздействие, отмечается значительное улучшение состояния призабойных зон пласта по толщине работающих пропластков с увеличением проницаемости, гидропроводности и коэффициентов продуктивности [19]. Экономическая оценка свидетельствует о высокой рентабельности акустического метода.

Результаты проведения акустического воздействия на Талинском месторождении (Западная Сибирь) показали [25]: при-

125

рост дебитов скважин после обработки обратно пропорционален обводненности; увеличенный обработкой дебит сохраняется при воздействии звуковым полем, прекращение воздействия, как правило, возвращает скважину на исходный малодебитный режим; максимальное увеличение дебитов отмечено в скважинах с низкой обводненностью; получены приросты дебитов до 30 % и более. Для скважин, оборудованных установками электроцентробежных насосов, применение модульного акустического резонатора-генератора уменьшает вредное влияние газа, создает псевдожидкостную систему и увеличивает производительность насосов и межремонтный период работы скважин до 50 %.

4.4.Вторичное вскрытие пласта, повторная

идополнительная перфорация

Для сообщения обсаженной скважины с продуктивным пластом (после первичного вскрытия в процессе бурения) производят перфорационные работы – вторичное вскрытие пласта.

В процессе эксплуатации скважины, выполнения в ней различных работ по подземному ремонту гидродинамическая связь скважины с пластом может существенно ухудшиться, и для ее восстановления проводится повторная, а в случае необходимости приобщения к работе в скважине новых интервалов пласта – дополнительная перфорация.

Методы и технологии, применяемые для перфорации скважин, можно разделить на следующие:

1.Взрывные (пулевая, торпедная, кумулятивная перфо-

рация).

2.Гидродинамические (гидропескоструйная перфорация).

3.Механические (с использованием сверлящего перфоратора).

4.Химические (вскрытие происходит за счет химической реакции).

126

Учитывая характер напряженного состояния массива горной породы у стенок скважины, наиболее эффективна система перфорационных каналов щелевой формы, вскрывающих стенки трубы эксплуатационной колонны, цементного кольца и горную породу в радиальном направлении.

Щелевая форма перфорационного канала является наиболее гидродинамически совершенной, обеспечивающей максимальную продуктивность скважины, особенно если канал перекрывает всю толщину пласта. Кумулятивная перфорация не обеспечивает столь совершенной гидродинамической связи продуктивного пласта со скважиной. Размеры (по диаметру) создаваемых в эксплуатационной колонне отверстий при кумулятивной перфорации не превышают в среднем 4–5 мм; значительная часть зарядов срабатывает неэффективно, без образования сквозных каналов в эксплуатационной колонне. Кроме того, создаваемые при кумулятивной перфорации высокие ударные нагрузки (до 28 МПа) и увеличение температуры до 3000 °С могут вызвать разрушение крепи скважин и кольматацию стенок перфорационных каналов.

Образование щелей в прискважинной зоне становится возможным благодаря применению гидропескоструйной перфорации. Гидропескоструйный способ вскрытия пласта обеспечивает сохранение естественной проницаемости пород, не приводит к уплотнению пород в зоне перфорации, не деформирует цементный камень и колонну и обладает большей глубиной проникновения в пласт по сравнению с другими видами перфорации.

Гидропескоструйная перфорация относится не только к методам вторичного вскрытия, но и к эффективным методам воздействия на призабойные зоны пластов с целью управления продуктивностью или приемистостью. Основой гидропескоструйной перфорации является использование кинетической энергии жидкостно-песчаных струй, формируемых в насадках специального аппарата – гидропескоструйного перфоратора.

127

Высокоскоростные жидкостно-песчаные струи обладают абразивным действием, что позволяет направленно и эффективно воздействовать на обсадную колонну, цементный камень и горные породы, создавая в них каналы различной ориентации.

Выполнить перфорационный канал в виде продольной щели возможно методом гидромеханической щелевой перфорации без использования абразива и наземного оборудования с высоким рабочим давлением. Суть технологии заключается в том, что специальный перфоратор, спущенный в скважину на насосно-компрессорных трубах, формирует продольную щель путем вдавливания в стенку обсадной трубы режущего накат-

возможную ошибку, связанную с привязкой перфоратора к заданному интервалу геофизическим методом, так как привязка и сам процесс образования щели в эксплуатационной колонне происходят за один спуск. Технологические возможности гидромеханической щелевой перфорации позволяют вскрыть пласт с использованием любой жидкости, которая не нарушает его коллекторских свойств (на практике – нефти). При создании в горной породе вдоль щели путем гидромониторного воздействия продольной выработки существенно повышается площадь фильтрации и снижается скорость истечения флюида в призабойной зоне, которая является основной причиной разрушения коллектора и пескопроявления. Особенность конструкции перфоратора позволяет эксплуатировать скважину сразу после прорезания щели, не поднимая его на поверхность.

4.5. Импульсно-ударное воздействие

Технология импульсно-ударного воздействия основана на использовании эффекта ударной волны и сопутствующих ей

128

вибровоздействия, имплозионного и гидроимпульсного воздействия, разрыва пласта давлением пороховых газов.

Разрыв пласта давлением пороховых газов происходит за счет создания на локальном участке в призабойной зоне высокого давления, действующего в течение короткого промежутка времени. Возникающие аномальные напряжения, не успевая перераспределиться, приводят к необратимой деформации горных пород и появлению остаточных трещин разуплотнений, которые после снижения аномального избыточного давления остаются в раскрытом состоянии.

Вибрационное воздействие на ПЗП достигается за счет генерирования в скважине колебаний, распространяющихся через ее акустически прозрачные стенки в окружающую горную породу и последующего возбуждения резонансных колебаний в ПЗП с выделением внутренней энергии напряженного состояния пород (вторичное акустическое излучение). Первичные колебания в совокупности с этим излучением изменяют структурные свойства пластовых флюидов, а также фильтрационные характеристики пласта вокруг скважины.

Гидроимпульсное воздействие (ГИВ) основывается на им-

пульсном дренировании пластов, при котором разрушаются экраны из кольматирующего каналы фильтрации материала

иразблокируются зоны, насыщенные нефтью и пластовой водой. Эффективность ГИВ зависит от выбора рабочего агента

ирежима обработки скважины. Нагрузка на пласт при ГИВ не должна быть чрезмерной, вызывающей разрушение горной породы в ПЗП.

Впоследнее время в отечественной и зарубежной нефтепромысловой практике все большее применение находят волновые процессы: начиная от сейсморазведки месторождений

ипрострелочно-взрывных работ в скважинах до промысловой очистки буровых растворов и сточных вод от мехпримесей.

Успешность волновых методов воздействия на пласт зависит от того, насколько точно определены: а) условия их приме-

129

нения, включая коллекторские свойства пластов, физико-хими- ческие характеристики насыщающих пласт флюидов; б) технологические параметры режимов ведения процесса, частота и амплитуда волновых колебаний. Следует отметить, что при волновом воздействии можно получить и отрицательные последствия, такие как разрушение обсадных труб и цементного кольца, особенно при использовании взрывчатых веществ.

4.6. Радиальное бурение

Радиальное бурение (РБ) – одно из перспективных направлений применения технологии воздействия на пласт. Суть технологии – глубокое вскрытие карбонатных и терригенных пластов большим количеством каналов протяженностью до 100 м, в том числе продуктивных пластов, предварительно изолированных под большим давлением тампонажными материалами.

Принцип технологии основан на гидроэрозионном разрушении твердых пород. При проведении РБ в скважину в интервал вскрытия спускается отклоняющий башмак, имеющий специальный канал-проток для прохождения инструмента (фрезы) и гибкого шланга. Далее работы проводятся с помощью мобильной установки радиального бурения RDS.

С помощью фрезы, приводимой в движение забойным двигателем, спускаемым в скважину на гибкой трубе, осуществляется фрезеровка отверстия в эксплуатационной колонне (рис. 4.8). Далее на гибкой трубе в скважину спускается компоновка для проходки радиального канала, состоящая из гидромониторной (струйной) насадки, которая закреплена на конце шланга высокого давления. Насосом высокого давления по гибкой трубе подается жидкость, струя которой, вырываясь из сопла под большим давлением, производит разрушение породы и проходку по пласту.

130