Импульсно-реагентная обработка призабойной зоны пласта (ПЗП) предназначена для повышения производительности добывающих и приемистости нагнетательных скважин и основана на совместном использовании электроразрядного импульсного воздействия (ЭР) и синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ) типа ВРК-21 или НМК-21.
При электроразрядном импульсном воздействии на ПЗП происходит увеличение ее проницаемости и очистка фильтрующих поверхностей забоев скважин, достигаемых за счет:
■ разрушения твердых отложений в зоне перфорации;
■ развития существующих трещин и создания новых трещинных каналов;
верхности, так как растворы с реагентом не могут глубоко проникнуть в призабойную зону пласта из-за ее недостаточной проницаемости.
Поэтому нами были исследованы физические особенности изменения фильтрационных характеристик (пористости и проницаемости) различных по своему составу пористых насыщенных сред при совместном влиянии электрического разряда и растворов НМК-21 и ВРК-21.
Работа выполнялась на экспериментальном стенде, моделирующем условия скважины. Энергетическая часть стенда включает в себя пульт управления и генератор импульсных токов. Технологическая часть включает в себя камеру высокого давления со встроенным кернодержате-лем, в котором создается всесторонний обжим керна, и введенную
реализовывать различные сочетания геостатического, пластового и гидростатического давлений.
В экспериментах использованы керны песчаников и карбонатов, вырезанные перпендикулярно оси из скважинных кернов прямых круговых цилиндров. Керны пород-коллекторов, диаметром 310-2 м и длиной 410-2 м, экстрагировались и определялась их пористость и проницаемость, затем они насыщались нефтью и высушивались при температуре 70°С до постоянного веса, после чего определяли пористость и проницаемость «загрязненного» керна.
Для исследований были отобраны керны песчаников и карбонатов с одинаковой начальной пористостью т ^ 15% и проницаемостью к ^ 31014 м2, после загрязнения АСПО
ИМПУЛЬСНО-РЕАГЕНТНАЯ ОБРАБОТКА ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА ДОБЫВАЮЩИХ И НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН
■ удаления и выноса загрязняющих веществ.
Однако, как показали результаты работ в различных геолого-технических условиях эксплуатации скважин и проведенные лабораторные исследования, электроразрядная технология не всегда обеспечивает необходимый положительный эффект, в частности, это относится к низкопроницаемым породам со сниженной проницаемостью за счет выпадения в них асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО), что обусловлено вязко-пластичными свойствами АСПО [2].
Для удаления АСПО из призабой-ной зоны пласта в мировой практике широко применяются различные ПАВ. В последние годы в нефтедобывающей промышленности для этой цели нашли широкое применение многофункциональные синтетические ПАВ типа МЛ-80, ВРК-21 или НМК-21 (зимняя форма). Однако, в низкопроницаемых коллекторах удается очистить от АСПО только насосно-компрессорные трубы, промысловое оборудование и лишь небольшой слой перфорированной по-
внутрь камеры электродную систему, предназначенную для передачи энергии емкостного накопителя в рабочую среду и соответственно формирующую разряд. Стенд снабжен гидросистемой, включающей в себя установку УИПК, которая позволяет осуществить фильтрацию жидкости через керн с постоянным расходом, независимо от работы электроразрядного источника. Стенд позволяет
пористость снизилась до ~2%, а проницаемость до ~0,2-10-15 м2.
В качестве рабочей среды нами были использованы водные растворы многофункциональных композиций ПАВ ВРК-21 и НМК-21 концентрацией 0,3%, являющейся оптимальной для обработки пористой среды и отмыва АСПО.
Исходные параметры разрядного контура подбирались так, чтобы со-
k„/k
1/ /J^-o
21
u
20
40
мин.
60
с.и. толоконский,
Н.М. ШЕРСТНЕВ
ОАО «ВНИИнефть им. акад. АЛ.Крыпова»
О.Н.СИЗОНЕНКО, И.С. ШВЕЦ
ИИПТ НАН Украины
Рис. 1.
Динамика изменения проницаемости пород при комплексном воздействии
1 — песчаник, ЭР + водный раствор НМК-21;
2 — карбонат, ЭР + водный раствор НМК-21
7-8 2003
33
Рис. 2.
Влияние электроразрядной обработки на моющую способность раствора НМК-21
1 — 0,1% раствор НМК-21, разрядная
камера;
2 — 0,3% раствор НМК-21, разрядная
камера
84
1
ответствовать реально существующим в электроразрядных скважин-ных устройствах типа «Скиф».
Установлено, что также подтверждает результаты исследований, изложенные в работе [1], что эффективность моющего действия применительно к АСПО ВРК-21 и для песчаников, и для карбонатов выше, чем у НМК-21, приблизительно на 20%. Стабилизация проницаемости пород происходит ~ через 30 — 40 мин., как при воздействии НМК-21, так и ВРК-21. После установления процесса фильтрации водных растворов- реагентов через керн начинали проводить электроразрядную обработку до момента стабилизации потока, что позволило нам оценить эффективность воздействия различного количества импульсов сжатия в их среде. Фильтрация продолжалась, отмечался рост проницаемости и дальнейшая стабилизация потока. Комплексное воздействие электрического разряда и реагента (водного раствора НМК-21), используемого в качестве рабочей среды, приводит к синергетическому эффекту в увеличении проницаемости пород, что наглядно представлено на рис. 1, где Ак/к = (кп-к)/к. Как видим из этого рисунка, эффект от комплексного воздействия в 2 раза превысил сум-
му эффектов для каждой составляющей. Проницаемость песчаников при электроразрядной обработке изменяется существенней, чем у карбонатов.
Синергизм от комплексной обработки, на наш взгляд, обусловлен несколькими факторами. Во-первых, было установлено, что высоковольтный импульсный разряд в растворах ПАВ позволяет увеличить эффективность отмывающей способности. На рис. 2 представлена зависимость эффективности отмыва АСПО 0,1% и 0,3% водным раствором НМК-21 и тем же раствором, подвергнутым электроразрядной обработке. Оценка моющей способности реагента от АСПО выполнялась по разработанной во ВНИИ методике определения моющей и ингибирующей способности реагентов с использованием «холодного» цилиндра [1].
На наш взгляд, эффективность растворов повышается в результате их активации при высоковольтных электрических разрядах за счет газообразования и последующего пе-нообразования в результате их перемешивания в присутствии пенообразователя (неионогенных ПАВ). Полученные нами данные по электроразрядной обработке 0,3% раствора НМК-21, позволившей достичь более
Рис. 3.
Эффективность изменения пористости кернов при ЭР в различных средах
1 — песчаник, ВНЭ+НМК-21;
2 — карбонат, ВНЭ+НМК-21;
3 — песчаник, 0,3%
НМК-21;
4 — карбонат, 0,3%
НМК-21
э, ■ 100
80
60
40
20
1__,—^^^ г
—----
50
100
150
200
90% эффективности отмыва АСПО (рис. 2), были подтверждены результатами по восстановлению пористости кернов до 90% (рис. 3). А как известно, отмыв АСПО улучшается в результате лучшей адсорбции ПАВ на твердой поверхности, что, по нашему мнению, может происходить за счет образования пузырьков пены.
Подтверждением этому факту также служит увеличение эффекта изменения проницаемости пород при добавке 0,3% раствора НМК-21 в среде водонефтяной эмульсии (ВНЭ) (рис. 4). В среде ВНЭ газообразование начинается практически с первых же импульсов, за счет разложения среды плазменным каналом. Молекулы пенообразователя, адсор-бируясь на газовых пузырьках, укрепляют гидратные слои у их оболочки, что приводит к увеличению механической стойкости оболочек пузырьков и препятствует их разрушению при столкновении. Перемешивание газожидкостной среды при наличии в ней пенообразователя приводит к ее вспениванию. Пузырьки пены сразу попадают непосредственно в поры породы вместе с фильтрационным потоком и адсорбируются на поверхности пор, покрытой слоем АСПО.
Следующим важнейшим фактором, приводящим в конечном итоге к росту фильтрационных характеристик пород коллектора, является, по нашему мнению, импульсный возвратно-поступательный характер воздействия активированного раствора ПАВ. Волна давления на этапе сжатия направляет раствор ПАВ в пористую среду, а на этапе разряжения эта жидкость движется в обратном направлении. Такое многократное возвратно-поступательное движение раствора в пористой среде стимулирует отмыв отложений, так называемый эффект «стирки», способствующий созданию синергети-ческого эффекта в пористых насыщенных средах.
Насыщение породы жидкостью из скважины существенно влияет и на ее механические характеристики. Это влияние заключается не только в том, что поровое давление определяет величину эффективных напряжений, приводит к изменению объема порового пространства и проницаемости породы, но также в том, что в условиях насыщения существенными становятся факторы, имеющие физическую или химическую природу. Один из них — возникновение сложных поверхностных явлений на границе раздела фаз (прежде всего, адсорбции). Появление ад-
34
7-8/ 2003
сорбционного слоя в порах и микротрещинах вызывает расклинивающий эффект, приводящий к уменьшению сопротивления пород деформированию и разрушению. Установленное нами существенное изменение пористости (рис. 3) позволяет высказать гипотезу о дилатансион-ном разуплотнении породы. Как известно, прирост пористости численно равен необратимой составляющей объемной деформации разуплотнения и проницаемости породы
Адсорбция активированного ПАВ на отмытой от АСПО породе препятствует последующему росту кристаллов АСПО и прилипанию их к поверхности, способствуя тем самым увеличению времени эффекта воздействия; адсорбция активированного ПАВ на кристаллах АСПО в нефти, находящейся в порах, приводит к разрушению ее структурного каркаса, улучшая ее подвижность при фильтрации (снижается предельное напряжение сдвига, напряжение сдвига и динамическая вязкость); адсорбция активированного
троразрядной технологии интенсификации притока нефти в скважину.
Промысловые испытания комплексной технологии (ЭР+ПАВ) проведены на двух добывающих скважинах Богдановского месторождения (Украина) и
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.