Материал: Методы интенсификации добычи нефти на Первомайском месторождении

ГРП - технологический процесс увеличения проницаемости призабойной зоны продуктивного пласта за счет образования трещин или расширения и углубления в нем естественных трещин. Для этого в ПЗП закачивается жидкость под высоким давлением, превышающим горное давление и прочностные свойства породы пласта. В образовавшиеся при этом трещины вместе с жидкостью закачивается отсортированный кварцевый песок, чтобы не сомкнулись трещины после снятия давления на пласт.

ГРП происходит, как правило, при давлении ниже полного горного давления для глубоких скважин и равным или несколько большим, чем полное горное давление, для скважин небольшой глубины. Чаще всего давление разрыва на забое скважины превышает в 1,5 - 2 раза гидростатическое давление (давление, оказываемое покоящейся жидкостью).

Трещины, образовавшиеся в процессе ГРП шириной 2 - 4 мм, могут достигать в длину несколько десятков метров и, соединяясь между собой и с другими трещинами, значительно увеличивают проницаемость призабойной зоны продуктивного пласта. ГРП является одним из эффективных способов повышения дебитов скважин. Дебиты скважин после ГРП увеличиваются в 2 и более раза. Однако в промысловой практике имеются случаи увеличения дебитов нефти по скважинам после ГРП в десятки и более раз. ГРП не только интенсифицирует выработку запасов, находящихся в зоне дренирования скважины (дренаж - удаление воды с участка), но и зачастую существенно расширяет эту зону, приобщая к выработке слабодренируемые пропластки, за счет чего увеличивается конечное извлечение.

ГРП применяется:

·        для интенсификации добычи нефти из скважин с сильно загрязненной призабойной зоной за счет создания трещин;

·        с целью обеспечения гидростатической связи скважины с системой естественных трещин пласта и расширения зоны дренирования;

·        для ввода в разработку низкопроницаемых залежей и перевода забалансовых запасов нефти в промышленные (к забалансовым относятся запасы <#"887656.files/image011.gif">

Рисунок 8. Арматура 2АУ-700: 1 - трубная головка (крестовина);  2 - патрубок; 3 - устьевая головка с сальником; 4 - пробковый кран

Рисунок 9. Схема расположения оборудования при ГРП: 1 - насосные агрегаты 4АН-700 или 5АН-700; 2 - пескосмесительные агрегаты типа 3ПА или 4ПА; 3 - автоцистерны для перевозки жидкостей ЦР-20; 4 - песковозы; 5 агрегаты для перевозки блока манифольда 1БМ-700; 6 -арматура устья 1АУ-700 или 2АУ-700; 7 - станция контроля и управления процессом (расходомеры, манометры и радиосвязь)

Рисунок 10. Насосный агрегат для ГРП 4АН-700: 1 - автомобиль КрАЗ-257; 2 - кабина управления; 3 - силовой агрегат; 4 - коробка скоростей; 5 - муфта сцепления; 6 - насосный агрегат; 7 - выкидной маинфольд; 8 - соединительные трубы высокого давления

Насосные агрегаты 4АН-700 (рисунок 10) и 5АН-700 изготавливаются в износостойком исполнении, монтируется на шасси трехосных грузовых автомобилей КРАЗ-257, максимальное давление этих агрегатов 70 Мпа при подаче 6 л/с. В качестве привода силовому агрегату используется дизельный двигатель мощностью 588 кВт. Двигатель установлен на платформе автомобиля и через коробку скоростей связан с приводным валом силового насоса.

Рисунок 11. Пескосмесительный агрегат ЗПА: 1 - центробежный насос 4ПС; 2 - силовой блок двигателя ГАЗ-51; 3 - смесительное устройство; 4 - наклонный шнек; 5 - бункер для песка; 6 - приемный трубопровод; 7 - раздаточный трубопровод; 8 - автомобиль КрАЗ-257

Для смешивания жидкости-пескосмесителя с песком (или другим наполнителем) применяются пескосмесительные установки типа 3ПА (рисунок 11) или 4ПА, смонтированные на автомобилях с высокой проходимостью. Смешение песка с жидкостью и подача смеси на прием насосных агрегатов механизированы.

Пескосмесительный агрегат 4ПА имеет грузоподъемность 50 т. Агрегат оборудован загрузочным шнеком. В этих агрегатах готовится смесь песка с жидкостью необходимой концентрации.

Перевозка жидкостей, потребных при ГРП, осуществляется в автоцистернах. При ГРП чаще используются автоцистерны ЦР-20, которые монтируются на автоцистернах 4МЗАП-552 и транспортируются сдельными тягачами КРАЗ-258. Кроме автоцистерны на шасси прицепа монтируется двигатель ГАЗ-51, центробежный насос 8К-18 и трехплунжерный насос 1В. Насосы приводятся в действие через коробку скоростей и редукторы от двигателя ГАЗ-51. Цистерна имеет емкость 17 м3, поплавковый указатель уровня и змеевик для подогрева жидкости с помощью паропередвижной установки в зимнее время. Трехплунжерный насос 1В снабжен воздушным компрессором, имеет подачу 13 л/с, максимальное давление 1,5 Мпа при 140 ходах в минуту. Центробежный насос 8К-18 имеет подачу 60 - 10 л/с (по воде), напор до 20 м и предназначен для подачи жидкости в пескосмесительный агрегат. Блок манифольда 1БМ-700 высокого давления (70 МПа) с подъемной стрелой для погрузки и разгрузки деталей манифльда предназначается для обвязки выкидных линий нескольких насосных агрегатов высокого давления и присоединения их к арматуре устья скважины.

Манифольдный блок транспортируется на специально изготавливаемой платформе вездеходного автомобиля. Для дистанционного контроля за процессом ГРП применяется станция контроля и управления. Эта станция комплектуется контрольно-измерительной и регистрирующей дистанционной аппаратурой, а также громкоговорителями и усилителями для звуковой и телефонной связи с отдельными агрегатами и исполнителями. Для соблюдения техники безопасности все агрегаты оснащаются искрогасителями и располагаются радиаторами от скважины, чтобы можно было беспрепятственно отъехать при аварийной или пожарной безопасности. Это особенно важно, когда ГРП проводится с использованием жидкостей на нефтяной основе.

В последнее время применяются агрегаты для перевозки наполнителя и подачи его с помощью шнековых винтов ко второму специальному агрегату-смесителю, снабженному шнековыми винтами, насосом, подающим жидкость-песконоситель в смесительную камеру, и различными дополнительными механизмами, автоматизирующими дозировку жидкости и наполнителя в зависимости от требуемой концентрации и темпов закачки песконосителя в скважину. Бункерный агрегат и смесительная машина монтируется на шасси тяжелогрузных автомобилей. Совершенствуются и создаются новые технологии ГРП. Вместе с этим совершенствуются и создаются новые, более эффективные агрегаты и оборудование для ГРП.

.5 Механические методы воздействия на пласт

.5.1 Использование взрывных веществ

К ним относятся:

·        Пулевая перфорация;

·        Кумулятивная перфорация;

·        Общее торпедирование;

·        Направленное торпедирование;

·        Направленная перфорация взрывными снарядами.

При недостаточной нефтеотдачи можно повторно произвести обычную перфорацию пулевым перфоратором. Для повышения ее эффективности скважину заполняют жидкостями, не загрязняющими вновь созданные перфорационные отверстия.

При наличии твердых и плотных пород можно торпедировать продуктивный пласт взрывчатым веществом, спускаемым в интервал залегания пласта в гильзах, оснащенных электрическими взрывателями. Гильзы изготавливают из металла, асбеста или пластмассы. В качестве взрывчатых веществ наиболее часто применяют нитроглицерин, динамит, тротил и т.п. Взрыв может создать в продуктивном пласте каверна и трещины. Таким образом, увеличивается проницаемость пласта в зоне с большим радиусом (создание микро- и макротрещин, которые могут распространяться на десятки метров).

Направленное торпедирование можно осуществить за счет соответствующей формы снаряда и вставок на пути взрывной волны. В зависимости от необходимости можно использовать торпеды: бокового рассеянного действия, бокового сосредоточенного действия и вертикального действия.

Перфораторы с взрывными снарядами создают круглые отверстия в колонне и цементном камне, проникая в породу и взрываясь, образуют каверны и трещины.

Кумулятивный перфоратор состоит из устройства, в ячейках которого содержатся снаряды кумулятивного действия. Каждая ячейка с противоположной стороны взрывателя оснащена выемкой соответствующего профиля (например, в форме конуса). Таким образом, газообразные продукты взрыва распространяются вдоль оси заряда в виде мощной струи, которая создает в колонне, цементе и породе канал соответствующего направления.

2.5.2 Гидропескоструйная перфорация <#"887656.files/image015.gif"> <#"887656.files/image016.gif"> <#"887656.files/image017.gif">

Рисунок 14. Гидравлический вибратор золотникового типа: 1 - ствол - стакан со щелевыми прорезями на образующей цилиндра; 2 - цилиндрический золотник; 3 - шариковые опоры

В корпусе ГВЗ жестко на резьбе закреплен ствол (1), имеющий щелевые отверстия по образующей цилиндра. На стволе, на подшипнике качения свободно вращается цилиндрический золотник (2), так же имеющий щелевые отверстия, выполненные под углом к образующей. Золотник устанавливается на шариковых опорах (3).

При прокачке золотник вращается и периодически открывает или закрывает проход потоку жидкости, в результате создаются небольшие гидравлические удары, число которых может быть доведено до 30 000 в минуту. В качестве рабочей жидкости применяют нефть, раствор соляной кислоты, керосин или их смеси.

3. Специальный раздел

.1 Устройство для разрыва пласта

Устройство для разрыва пласта относится к средствам для добычи нефти.

Известны способы воздействия на ПЗП для повышения притока, в которых для образования трещин используется сила взрыва порохового заряда в стволе скважины. При взрыве заряда, установленного в скважине против продуктивного пласта, образуется каверна, увеличивающая диаметр скважины и сеть трещин, расходящихся от скважины в радиальном направлении (ГРП).

На том же принципе воздействия на пласт основано использование порохового заряда замедленного действия (ракетного топлива). Напротив перфорированного интервала устанавливается цилиндр, заполненный твердым топливом. При поджигании топлива происходит взрыв длительностью 40 мс, в результате которого образуется большое количество углекислого газа. Давления углекислого газа достаточно для образования в окружающей породе длинных трещин (ГРП). Методы повышения производительности скважин, основанные на использовании силы взрыва, далеко не всегда приносят ожидаемый эффект и часто приводят к повреждению обсадной колонны или разрушению скважин. Кроме того, при использовании быстрогорящих зарядов в нефтяном пласте образуются вертикальные трещины, которые иногда не имеют сообщения с зной перфорации, что снижает эффект. Известны случаи спекания поверхностного слоя пласта, что приводит к снижению коллекторских свойств образованию кольматационного экрана. Продукты разрушения пласта перекрывают перфорационные отверстия, что также является отрицательным фактором. Конструкции известных газогенераторов также обладают рядом недостатков.

Корпусные, у которых топливо находится в металлическом корпусе с отверстиями для выхода газа, могут изменять поперечные размеры за счет нагрева корпуса и высокого давления внутри него, что приводит к аварийным ситуациям. Кроме того, может происходить поджег топлива выходящими газами через выше находящиеся отверстия, что отрицательно сказывается на динамике горения, то есть не обеспечивается торцевое горение.

Безкорпусные, у которых топливо находится в картонной гильзе, не обеспечивают направления струи газа, а иногда разрушаются от вибрации, создаваемой в процессе горения образующимися газами. В них трудно создать условия для торцевого горения заряда, что также отрицательно сказывается на качестве обработки пласта.

К общему недостатку известных термогазогенераторов можно отнести самопроизвольное перемещение по стволу скважины из-за несбалансированных потоков газа и создание реактивных составляющих.

Для увеличения эффекта ГРП при помощи пороховых газогенераторов в скважину закачивают различные химические реагенты, такие как ПАВ, кислоты, щелочи и т.д. Закачку производят по колонне НКТ, и реагент заполняет весь объем скважины.

При использовании кислот и щелочей интенсивному разрушению подвергаются обсадные трубы, колонна НКТ и вспомогательное оборудование.

При использовании гидрокислотного способа обработки требуется большое количество реагента, при этом невозможно создать высокую концентрацию кислоты и других активных реагентов. Процесс обработки занимает много времени, что увеличивает простой скважины. Большие сложности возникают при утилизации отработанного реагента.

Известно устройство для очистки призабойной зоны скважины, которое состоит из герметичного корпуса имплозионной камеры с клапаном и механизма открытия клапана. Имплозионная камера заполнена атмосферным воздухом. Для повышения притока камеру устанавливают в непосредственной близости от перфорированной зоны пласта. После открытия клапана происходит быстрое заполнение камеры скважинной и пластовой жидкостью. При этом в зоне, примыкающей к прибору, возникает сначала резкое снижение гидростатического давления, а затем его повышение, возникающее от движения столба жидкости, и в дальнейшем наблюдается затухающий колебательный процесс. Возникающие при этом перепады давления осуществляют очистку поровых каналов в пласте. Данная технология намного дешевле и безопаснее методов, основанных на использовании силы взрыва, но длительность и эффективность процесса воздействия на пласт зависит от емкости камеры и скорости ее заполнения жидкостью. При большой плотности и низкой проницаемости пород продуктивного пласта, технология имплозионной обработки пласта может вообще не дать должного эффекта. Использование имплозионного метода при помощи имплозионного устройства, спускаемого на каротажном кабеле, резко сокращает трудозатраты и время на обработку скважины, но имеет и недостатки, связанные с ограниченными прочностными свойствами кабеля. Известные устройства производят забор флюида с нижнего конца имплозионной камеры, таким образом создавая реактивное усилие, направленное на растяжение кабеля. Указанный недостаток ограничивает возможности имплозионного метода в кабельном варианте, так как невозможно увеличить объем камеры больше допустимой прочности используемого кабеля. По той же причине ограничена и скорость заполнения камеры пластовой и скважинной жидкостью.

За прототип может быть выбран способ и устройство для гидроразрыва горных пород, включающий заполнение продуктивной зоны пенообразующим раствором, создание высокого давления путем воздействия на стенки скважины продуктами сгорания с образованием в призабойной зоне пены высокого давления.

Устройство для применения этого способа представляет собой термогазогенератор, состоящий из корпуса, в нижней части которого размещены пороховые заряды, а выше расположена камера догорания с сопловидными отверстиями и пакерным механизмом, который приводится в действие газами, образовавшимися при сгорании пороховых зарядов замедленного действия. Устройство доставляется в обрабатываемый интервал на каротажном кабеле.

Недостатками этого способа является возможность перемещения устройства вверх по скважине под действием избыточного давления создаваемого газами в призабойной зоне, а также разрушения пакера и уплотнительных элементов в пакерном механизме под действием высокой температуры газа. Кроме того, использование НКТ для закачивания пенообразующих растворов в зону обработки приводит к простою скважины и дополнительным затратам на оплату этих услуг.