USD 71.2298

+0.35

EUR 80.2689

-0.14

BRENT 43.27

0

AИ-92 43.26

+0.05

AИ-95 47.33

+0.05

AИ-98 52.88

+0.01

ДТ 47.8

+0.02

1509

Газодинамический разрыв

В настоящее время разработаны и применяются разнообразные методы повышения производительности скважин, основанные на физическом и химическом воздействии на пласт

Газодинамический разрыв

ИА Neftegaz.RU. Производительность нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин определяется качественным состоянием призабойной зоны пласта (ПЗП), которое характеризуется главным образом его проницаемостью, т.е. способностью фильтровать к забою скважины добываемые углеводороды.

Естественная проницаемость продуктивного пласта значительно ухудшается еще на стадии первичного строительства скважины, на которой происходит кольматация призабойной зоны скважины буровыми и цементировочными растворами.

В период эксплуатации скважины происходит кольматация ПЗП продуктами разрушения пласта, выпадения конденсата и асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО), что приводит к дальнейшему снижению проницаемости продуктивного пласта.

Методы повышения производительности скважин

В настоящее время разработаны и применяются разнообразные методы повышения производительности скважин, основанные на физическом и химическом воздействии на пласт: тепловые, кислотные, щелочные обработки или их комбинации.

Отдельно, как наиболее эффективный метод, позиционируется гидравлический разрыв пласта (ГРП).

Однако этот метод ограничен в применении, особенно на нефтяных месторождениях с высоким содержанием парафина и угрозой последующего увеличения обводненности пласта.

Газодинамические методы повышения производительности скважин

Наиболее эффективным методом стимулирования скважин является газодинамический разрыв пласта с применением горюче-окислительных составов (ГОС) и пороховых генераторов давления (ПГД).

Данная технология позволяет осуществить не только механическое, но также термическое и физико-химическое воздействие на призабойную зону.

К тому же при сгорании зажигательное устройство и горюче-окислительный состав полностью превращаются в газообразные продукты.

Технология газодинамического разрыва пласта предназначена для воздействия на призабойную зону пласта как добывающих, так нагнетательных и разведочных скважин с гидростатическим давлением не менее 10 МПа и пластовой температурой не более 150°С.

Газодинамический разрыв пласта с применением горюче-окислительных составов (ГОС)

Основные преимущества данной технологии состоят в том, что она позволяет в широких пределах изменять динамику нагружения горных пород и создавать напряженное состояние в пласте со скоростью 10-106 МПа/с.

В результате образующиеся трещины не требуют закрепления.

Это обусловлено свойствами горных пород при высокоскоростных нагрузках необратимо деформироваться.

В настоящее время наиболее совершенные системы гидроразрыва пласта обеспечивают скорости нагружения горных пород не более 1 МПа/с, чем обусловлена необходимость закрепления трещин.

Однако, для эффективного инициирования трещинообразования в нефтяных и газовых коллекторах значение указанного параметра должно быть 102-105 МПа/с.

89.jpg

Метод предусматривает закачивание и сжигание в скважине в зоне продуктивного пласта жидких горюче-окислительных составов с целью создания в пласте одной или нескольких протяженных трещин под действием высокого давления газообразных продуктов.

Объем горюче-окислительного состава, закачиваемого в скважину, определяется геолого-техническими условиями обрабатываемых объектов и обычно составляет 0,7-1,5 м3.

Состав горюче-окислительных составов (ГОС):

  • 50-60 % минерального окислителя,
  • 10-20 % органического водорастворимого горючего,
  • 30-35 % воды (как растворителя 2х первых компонентов).
Технология газодинамического разрыва пласта с применением ГОС--.jpg

Температура в зоне горения ГОС превышает 10000°С, а избыточное давление может достигать 60 МПа.

Продолжительность положительной фазы импульса создаваемого давления изменяется от 5 до 10 с, в зависимости от термобарических условий скважины и количества горюче-окислительного состава.

В качестве воспламенителя применяются специальные мало-габаритные зажигательные устройства, спускаемые через насосно-компрессорные трубы.

ЭТАПЫ газодинамического разрыва пласта с применением ГОС

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАЗРЫВ ПЛАСТА ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ В 3 ЭТАПА:

  • Происходит собственно разрыв пласта давлением, создаваемым газообразными продуктами сгорания горюче-окислительного состава и образованием «техногенных» трещин.
  • Осуществляется воздействие на породы пласта температурой и циклическими колебаниями столба жидкости в скважине, возникающими после сгорания горюче-окислительного состава и порохового генератора, что приводит к очистке созданных трещин и перфорационных отверстий от обломков пород, расплавленных углеводородных соединений и продуктов химических реакций. Длительность импульсного воздействия составляет не менее 10 с.
  • Циклическое воздействие колеблющегося столба жидкости способствует очистке поровых каналов.
Технология газодинамического разрыва пласта с применением ГОС

Газодинамический разрыв пласта характеризуется небольшой продолжительностью и возможностью регулирования величины воздействия.

Считается, что технология газодинамического разрыва пласта приводит к образованию трещин протяженностью до 30 м с остаточным раскрытием до 3 мм.

Технология газодинамического разрыва пласта сочетает в себе преимущества механического, термического и физико-химического воздействия.

Технология позволит создать не только протяженные трещины, но и произвести очистку призабойной зоны пласта от фильтрата бурового раствора, а также осуществить термодеструкцию керогена в прискважинной зоне, что не только увеличит дебит добывающих, но и позволит включить в работу значительный процент бездействующих скважин.

Термогазохимическое воздействие (ТГХВ) на пласт

Метод газодинамического разрыва пласта включает в себя технологию термогазохимического воздействия (ТГХВ) на пласт, разработанную в Институте горной механики (ВНИМИ, Санкт-Петербург) и Институте прикладной химии (ГИПХ, Санкт-Петербург) и защищенную патентами РФ №№ 2100584, 2328594, 2168008 .

В 2008 г. были проведены опытно-промышленные работы по ТГХВ с применением горючих окислительных составов на водной основе в скважинах Восточно-Сургутского и Быстринского месторождений.

Суммарный дебит скважин по нефти увеличился с 21,1 т/сут. до 41, 7 т/сут.

Работы были продолжены в 2009 г. в горизонтальных скважинах и скважинах с боковыми горизонтальными стволами, в которых другие химические и механические методы обработки призабойной зоны пласта не дали ожидаемого результата.

В 2х скважинах Восточно-Сургутского месторождения, эксплуатирующих пласт ЮС-2, проведенные ранее работы по гидроразрыву пласта были отмечены как не эффективные.

В скважине № 3001 ГРП проводили дважды в 2004 г. и в 2005 г., однако результат оказался ниже ожидаемого.

После проведения ТГХВ в ноябре 2008 г. дебит скважины по жидкости увеличился с 20 до 30 м3/сутки, по нефти – с 11,4 до 15,3 т/сут.

По скважине № 582 результат ГРП (сентябрь 2008г.) признан неуспешным: вместо расчетных 52 т в пласт вошло только 3,6 т проппанта.

После проведения в ноябре 2008 г. ТГХВ дебит скважины по жидкости вырос с 5 до 12 м3/сут., по нефти – с 3,5 до 8,7 т/сут.

Суммарный дебит 10-ти скважин (из общего количества 14), где ТГХВ признаны эффективными, до проведения воздействия составлял 54,3 т/сут. нефти, после воздействия составлял 127,5 т/сут.

Длительность эффекта от ТГХВ варьируется от 92 до 669 суток (данные ТО СургутНИПИнефть).

Способ энергетического разрыва пласта (ЭнРП)

Термогазохимическое воздействие на пласт с помощью водных горючих окислительных составов лежит в основе стимулирования нефтяных скважин способом энергетического разрыва пласта (ЭнРП), разработанного в Институте химической физики РАН (г. Москва) и защищенного патентами РФ № 2154733 и № 2178073.

Способ ЭнРП реализуется в 3х версиях:

  • Версия 1 (одностадийный ЭнРП): предназначена для стимулирования скважин с высоким пластовым давлением (приведенная депрессия ∆ Р/Н < 25-30 атм/км ),
  • Версия 2 (двустадийный ЭнРП с кислотной обработкой): предназначена для стимулирования скважин с низким пластовым давлением в карбонатных коллекторах,
  • Версия 3 (Двустадийный ЭнРП с проппантом): предназначена для стимулирования скважин с низким пластовым давлением в терригенных коллекторах.
Способ энергетического разрыва пласта Версия 1 (одностадийный ЭнРП)

Версия предназначена для стимулирования скважин с высоким пластовым давлением (приведенная депрессия ∆ Р/Н < 25-30 атм/км ).

Обработка скважин по Версии 1 приводит к образованию разрывов пласта.

Для увеличения притока нефти необходимо, чтобы разрывы не смыкались в процессе эксплуатации скважин.

Силы, стремящиеся сомкнуть разрывы, возникают при фильтрации нефти к разрывам.

Эти силы пропорциональны разнице давлений нефти в пласте и в скважине, т.е. депрессии ∆ Р.

Подвижкам пласта при смыкании препятствуют силы трения, пропорциональные горному давлению, возрастающему с увеличением вертикальной глубины скважины Н.

При этом отношение смыкающих сил и сил препятствующих смыканию, пропорционально параметру ∆Р/Н, названному приведенная депрессия.

При малом значении ∆ Р/Н разрывы не смыкаются, с ростом ∆Р/Н до критических значений происходит смыкание разрывов.

Версия показывает увеличения дебита нефти на 100% и более в скважинах с высоким давлением нефти в пласте (фонтанирующие или газлифтные скважины).

В скважинах с низким пластовым давлением, в которых ток нефти осуществляется принудительно с помощью насосов (механизированные скважины) эффективность Версии 1 не превышает 15%.

Причина недостаточной эффективности ЭнРП связана со смыканием образованных разрывов в процессе эксплуатации скважин с низким пластовым давлением (приведенная депрессия ∆ Р/Н >30 атм/км).

Способ энергетического разрыва пласта Версия 2 (двустадийный ЭнРП с кислотной обработкой):

Версия предназначена для стимулирования скважин с низким пластовым давлением в карбонатных коллекторах.

Использование насосов в механизированных скважинах приводит к значительному понижению уровня нефти в скважине (большой приведенной депрессия ∆Р/Н > 30 атм/км).

Последнее вызывает подвижки пласта и смыкание разрывов.

Для повышения эффективности ЭнРП в механизированных скважинах необходимо выполнить обработку разрывов, предотвращающую их смыкание.

Для карбонатных коллекторов эффективна кислотная обработка.

Кислота увеличивает объем разрывов и обеспечивает их сохранение после завершения подвижки пласта.

Стимулирование выполняется в 2 стадии.

На 1й стадии создают разрывы пласта по Версии 1.

На 2й – созданные разрывы обрабатывают кислотой.

Способ энергетического разрыва пласта Версия 3 (Двустадийный ЭнРП с проппантом)

Версия предназначена для стимулирования скважин с низким пластовым давлением в терригенных коллекторах.

Для повышения эффективности ЭнРП в механизированных скважинах с терригенными коллекторами необходима фиксация разрывов проппантом.

Стимулирование таких скважин выполняется в 2 стадии.

На 1й стадии создают разрывы пласта по Версии 1.

На 2й – в созданные разрывы закачивают гель с проппантом.

В отличие от гидроразрыва пласта гель закачивается в уже созданные разрывы при малом давлении (десятки атмосфер), что позволяет использовать для закачки стандартное оборудование, тогда как в ГРП закачка осуществляется при давлении в сотни атмосфер, необходимом для разрыва пласта и требует использования дорогостоящего нестандартного оборудования.

Ограничения метода газодинамического разрыва пласта с применением ГОС на водной основе

Газодинамический (ТГХВ) и энергетический методы разрыва пласта основаны на применении горючих окислительных составов на водной основе и отличаются лишь способом инициирования ГОС (пороховые генераторы давления, детонирующие шнуры, воспламенители).

Эти методы стимулирования скважин весьма эффективны при невысокой стоимости, однако до настоящего времени не получили широкого применения в нефтегазодобыче.

Одной из причин этому является использование в качестве горюче-окислительных составов водных растворов аммиачной селитры и водорастворимого горючего компонента (спирты, карбамид и т.п.).

Технические параметры указанных ГОС (достигаемая при горении температура и давление, скорость нагружения горных пород) определяются поддержанием оптимального рецептурного состава.

Осуществить это при использовании водных растворов ГОС в условиях обводненных скважин весьма затруднительно.

Горюче-окислительные составы на основе обратных эмульсий

Принципиально иная ситуация возникает при использовании горюче-окислительных составов в виде обратных эмульсий («вода в масле»), представляющих собой дисперсию водного раствора селитр в углеводородном компоненте.

Получение таких эмульсий может быть организовано на оборудовании, которое используется для приготовления гиброфобно-эмульсионных буровых растворов на углеводородной основе.

Горюче-окислительные составы в виде обратных эмульсий имеют ряд преимуществ по сравнению с водными растворами ГОС:

  • Водоустойчивость, что обеспечивает постоянство состава и требуемые физико-химические параметры,

  • Возможность регулировки плотности и вязкости в заданных пределах,

  • Включение в состав ГОС компонентов, обеспечивающих при термогазохимическом воздействии на пласт щелочную или кислотную обработку ПЗП,

  • Высокую стабильность и низкую температуру замерзания обратных эмульсий,

  • Получение качественных горюче-окислительных составов в виде обратных эмульсий обеспечиваются применением специальных эмульгаторов обратных эмульсий.





Система Orphus