СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА Российский патент 2001 года по МПК E21B43/25 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, конкретно, к способам обработки призабойной зоны (ОПЗ)продуктивного пласта с применением забойных устройств ударно-волнового и имплозионного действия.

Известен способ обработки призабойной зоны добывающей скважины (патент N 2117145, E 21 В 43/25, Э.И. Сулейманов, Г.Г. Ганиев и др.), по которому вакуумно- импульсное (имплозионное) воздействие проводят при одновременной циклической закачке обрабатывающего раствора, при этом каждую порцию раствора продавливают нефтью по затрубному пространству в пласт, причем каждую последующую порцию обрабатывающего состава увеличивают на 1,15-1,25 по сравнению с объемом предыдущей порции обрабатывающего состава. Известный способ реализуется в режиме репрессии, т.е. когда забойное давление (Р_заб) больше, чем пластовое давление (Р_пл), поэтому обрабатывающий состав поступает из скважины в пласт. Поэтому эффективность способа ОПЗ снижается из-за возможности повторного загрязнения пористой среды призабойной зоны после пуска скважины в эксплуатацию. Продавленные в пласт кольматирующие вещества могут обратно возвратиться в призабойную зону и снизить приток нефти к скважине.

Способ обработки призабойной зоны нефтяного пласта включает спуск в скважину имплозионного устройства, расположение его в интервале обрабатываемого пласта, предварительную закачку в призабойную зону обрабатывающего состава, последующую продавку его в пласт и проведение очистки призабойной зоны при создании многократного имплозионного воздействия,
Имплозия - процесс создания специальным устройством мгновенной депрессии на пласт, обусловливает движение жидкости из пласта в скважину, способствует очистке призабойной зоны от загрязнений, а в отдельных случаях приводит к образованию (за счет сопровождающегося гидравлического удара) в материале пласта микротрещин.

Однако эффективность обработки пласта снижается из-за того, что процесс очистки призабойной зоны от парафина, смол, солей, глинистых частиц, мехпримесей, илистых отложений и других загрязнений происходит лишь чисто механическим путем за счет выноса пластового флюида в скважину. Большая часть загрязнений остается на стенках поровых каналов, в основном это адсорбированные частицы, пристенные гидрофильные слои, которые не могут выноситься пластовым флюидом даже при многократных депрессионных и гидравлических воздействиях, обусловленных эффектом имплозии. В результате не достигается потенциальная эффективность обработки ни за счет гидравлического удара, ни за счет депрессии. Кроме этого, очистка призабойной зоны пласта за счет эффекта имплозии при репрессионном режиме (Р_заб/Р_пл) осуществления малоэффективна, т.к. при этом в имплозионную камеру поступает не пластовый флюид, а жидкость с затрубного пространства, а частичная обработка обусловлена лишь сопровождающимся гидроударом. Отмеченные недостатки присущи имплозионным устройствам, спускаемым в скважину как на трубах, так и на кабеле.

Цель настоящего изобретения - повышение эффективности имплозионной обработки призабойной зоны пласта за счет дополнительного физико-химического и гидродинамического воздействия обрабатывающего состава на пласт.

Эта цель достигается тем, что в описываемом способе обработки призабойной зоны пласта, включающем спуск в скважину имплозионного устройства, расположение его в интервале обрабатываемого пласта, предварительную закачку в призабойную зону обрабатывающего состава, последующую продавку его в пласт и проведение очистки призабойной зоны при создании многократного имплозионного воздействия, до и после обработки призабойной зоны пласта определяют динамический уровень в затрубном пространстве в процессе гидродинамических исследований, после продавки обрабатывающего состава в пласт осуществляют его выдержку, а многократное имплозионное воздействие осуществляют при создании на забое скважины депрессионного режима уменьшением давления на забое меньше пластового методом снижения уровня жидкости в затрубном пространстве, при этом многократное имплозионное воздействие осуществляют до стабилизации динамического уровня в затрубном пространстве.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что отличительные признаки нового способа ОПЗ пласта являются необходимым и достаточным условием, характеризующим новизну объекта изобретения. В доступной нам научно-технической литературе и на практике заявляемый способ ОПЗ пласта не описан и не применялся, поэтому он отвечает критерию "новизна".

В заявляемом способе решена задача увеличения эффективности имплозионного воздействия на призабойную зону пласта не за счет конструктивных изменений имплозионного устройства (это известный путь, разработаны десятки устройств с максимально возможными показателями ударно-энергетических свойств), а за счет нового подхода - усиления свойств эффекта имплозии в активной, воздействующей на пласт жидкой среде в определенном режиме взаимодействия явлений. Последнее достигается за счет отличительных признаков (выполнения новых технологических операций) - четкое фиксирование динамического уровня в затрубном пространстве до и после обработки пласта (появляется возможность слежения и управления процессом во времени), выдержка обрабатывающего состава в пласте (дополнительное физико-химическое воздействие), а главное обеспечивают депрессионный режим воздействия на забое скважины методом снижения уровня жидкости в затрубном пространстве, а многократное имплозионное воздействие осуществляют до стабилизации динамического уровня. Обрабатывающий состав выполняет не просто функцию жидкой среды для передачи ударных волн от имплозионного устройства до пласта (этим характеризуются известные способы ОПЗ пласта), а сам служит активным воздействующим элементом в общей технологии обработки. Депрессионный режим обеспечивает гарантированное поступление обрабатывающего состава (вместе с загрязнениями) из пласта в полость скважины. Поэтому обрабатывающий состав значительно усиливает эффект имплозионного, ударно-волнового воздействия на призабойную зону пласта за счет дополнительного физико-химического и гидродинамического воздействия жидкой среды на пласт. Эффект имплозии накладывается на искусственную депрессию, и все это выполняется в активной обрабатывающей среде в динамическом режиме - в этом новизна и нетрадиционный изобретательский уровень решения. Достигается качественно новый технический эффект - имплозия, ранее характеризующаяся как мгновенная депрессия, приобретает непрерывный, как бы растянутый во времени процесс воздействия.

Отличительные признаки характеризуются следующим:
1. Предварительная выдержка в призабойной зоне пласта обрабатывающего состава является обязательным и необходимым элементом в предлагаемом способе. Эта операция позволяет производить предварительную подготовку объекта воздействия (загрязненная призабойная зона пласта) перед основным процессом очистки; это своеобразная операция "отмочки" грязного материала. Обрабатывающий состав (на основе углеводородных растворителей, ПАВ, смачивателей, диспергаторов, гидрофобизаторов и др. агентов) растворяет часть органических веществ (парафин, смолы и др.), способствует разупрочнению этих загрязнений, снижает их адсорбционную прочность с поверхностью поровых каналов, отмывает гидрофильные пленки; кислотосодержащие составы растворяют неорганические загрязнения, расширяют фильтрационные каналы в призабойной зоне пласта.

2. Проведение имплозионной обработки в среде движущегося из пласта в скважину (условие Р_заб<Р_пл) обрабатывающего состава позволяет синхронно оказывать ударное гидродинамическое (в практически мгновенном режиме депрессия-репрессия) и физико- химическое воздействие на объект очистки. В сущности предлагаемый режим можно характеризовать как своеобразное "полоскание" призабойной зоны пласта в обрабатывающем составе. При каждом имплозионном акте в движущемся обрабатывающем составе возникают знакопеременные градиенты давления, которые увеличивают эффект очистки пласта. При таком динамическом, пульсирующем режиме обрабатывающий состав полностью отмывает призабойную зону от всех загрязнений, увеличивает проницаемость за счет очистки фильтрационных каналов и образования новых каналов растворения.

В результате взаимоналожения эффектов проявляется синергизм (взаимоусиление) процессов физико-химического воздействия и импульсного, ударно-депрессионного воздействия на призабойную зону пласта, что обусловливает получение сверхсуммарного эффекта по глубине и качеству обработки пласта. Этот новый технический эффект проявляется в следующем: в 3-5 раз возрастает эффективность очистки пористого загрязненного материала, в 2-4 раза увеличивается глубина обработки пласта.

Вышеизложенные аргументы позволяют сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия" (изобретательский уровень).

Весь технологический процесс обработки пласта направлен на очистку призабойной зоны от органических и неорганических загрязнений, в добывающих скважинах - мелкодиспергированная и пленочная вода в порах, частицы парафина, смолы, соли, мехпримеси, а в нагнетательных скважинах - мелкодиспергированная нефть, мехпримеси, окалина, илистые образования и др. Поэтому большое значение имеет правильный подбор обрабатывающего состава (в зависимости от типа скважины, типа коллектора и др.), в среде которого производят ударно-имплозионное воздействие. Для нефтяных скважин по данному способу должны применяться углеводородные растворы определенных катионактивных ПАВ (в терригенных пластах) и кислотосодержащие составы (в карбонатных коллекторах). В нагнетательных скважинах должны применяться водные составы анионактивных и неионогенных ПАВ.

Имплозионное воздействие на пласт в среде обрабатывающего состава в динамическом режиме "отмочки" и "полоскания" позволяет достигать высокого отмывающего и очищающего эффекта. Данное утверждение обосновано результатами практических экспериментов на нефтедобывающих скважинах.

Пример выполнения способа.

Базовый (прототип) и предлагаемый способы ОПЗ пласта испытаны на нефтяных скважинах N 1581 и 1582 Бавлинского месторождения с практически одинаковыми геолого-техническими параметрами. Предыдущие ОПЗ с применением растворов ПАВ и углеводородных растворителей не дали положительного результата на обеих скважинах.

На скважине N 1581 была испытана известная технология ОПЗ пласта с применением имплозионного устройства в среде обрабатывающего состава объемом 8 м³ (смесь дистиллята с этилбензольной смесью с добавлением ПАВ) с частичной продавкой в пласт. На колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с внутренним диаметром 60,3 мм монтировали корпус имплозионного устройства, представляющий собой заглушенный корпус насоса НГН-56. Внутренний диаметр корпуса 56 мм, наружный диаметр 73 мм, длина корпуса 4750 мм, диаметр четырех перфорационных отверстий (прием устройства) по 19 мм. Оси отверстий выполнены на расстоянии от нижнего края плунжера в верхнем положении, равном 500 мм. Ход плунжера - 3000 мм. Длина плунжера - 3000 мм. Число циклов работы устройства - 6 качаний в минуту. Колонна штанг соединяет плунжер со станком- качалкой.

Глубина установки устройства - 1650 м при интервале перфорации 1646-1652 м. Устройство работает следующим образом. При ходе колонны штанг и связанного с ней плунжера вниз открываются клапаны насоса, при этом отверстия в корпусе перекрываются плунжером, а жидкость набирается в полость над плунжером. При ходе колонны штанг и связанного с ней плунжера вверх закрываются клапаны, жидкость подается в колонну НКТ, а отверстия в корпусе перекрыты плунжером. При этом в корпусе над плунжером создается разряжение. К моменту открытия отверстий происходит максимальное разряжение над плунжером. При открытии отверстий жидкость устремляется из призабойной зоны скважины в корпус. При этом в призабойной зоне создается импульсное разряжение, а затем импульсное давление (гидроудар).

Скважина работала в таком режиме 12 часов. Затем имплозионное устройство было поднято на поверхность, а в скважину спущен типовой насос НГН-43. До и после ОПЗ пласта на скважине N 1581 были проведены гидродинамические исследования, результаты которых приведены в табл. 1.

На скважине N 1582 проведены промысловые работы по испытанию нового способа ОПЗ пласта. До и после обработки определяли динамический уровень и другие параметры скважины в процессе гидродинамических исследований. На НКТ спустили корпус имплозионного устройства на глубину 1620 м (интервал перфорации 1618-1622 м). Конструкция имплозионного устройства аналогична вышеописанной.

По НКТ закачали 8 м³ углеводородного раствора ПАВ (состав,% об.: дистиллят - 25, этилбензольная фракция - 35, катионактивное ПАВ ("Тюмень") - 10, кубовые остатки бутиловых спиртов - 30). Продавили в затрубное пространство 3 м³ раствора, а частично (4 м³) продавили в пласт при давлении на агрегате 80-100 атм. Таким образом, интервал призабойной зоны пласта заполнили обрабатывающим составом. Через 2 часа выдержки обрабатывающего состава в пласте произвели снижение уровня жидкости в затрубном пространстве до 1300 м путем свабирования. Таким образом создали на забое скважины депрессионный режим (Р_заб<Р_пл). Спустили на штангах плунжер. Включили в работу станок-качалку. Число ходов плунжера - 6 качаний в минуту. Обработку пласта в режиме многократного имплозионного воздействия в среде обрабатывающего состава на притоке проводили до стабилизации динамического уровня на отметке 669 м в течение 8 часов. Таким образом стабилизация уровня в затрубье скважины является своеобразным сигналом окончания процесса ОПЗ пласта. Затем устройство было поднято на поверхность, а в скважину спущен рабочий насос НГН-43. Скважина была пущена в эксплуатацию. До и после ОПЗ пласта на скважине N 1582 были проведены гидродинамические исследования, результаты которых приведены в табл. 2.

Динамика величин технологических показателей работы скважины и характеристик пласта до и после ОПЗ по предлагаемому способу убедительно показывает высокую эффективность нового технического решения. Скважина N 1582, бывшая ранее в бездействующем фонде (как нерентабельная), после ОПЗ по новому способу увеличила продуктивность в 6,4 раза. Эффективность очистки призабойной зоны от загрязнений очень высокая, проницаемость увеличилась в 6,5 раза и практически достигла проницаемости удаленной зоны пласта. Глубина обработки достигла практически всего радиуса загрязненной зоны пласта. Эффективность нового способа выше известного в 2-4 раза.

Таким образом, предлагаемый способ ОПЗ пласта является высокоэффективным мероприятием по интенсификации нефтедобычи скважин, особенно малодебитного фонда, и может при широком промышленном внедрении принести существенный народно-хозяйственный эффект.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, конкретно к способам обработки призабойной зоны пластов с применением забойных устройств ударно-волнового и имплозионного действия. Способ включает спуск в скважину имплозионного устройства, расположение его в интервале обрабатываемого пласта, предварительную закачку в призабойную зону обрабатывающего состава, последующую продавку его в пласт и проведение очистки призабойной зоны при создании многократного имплозионного воздействия. До и после обработки призабойной зоны пласта определяют динамический уровень в затрубном пространстве в процессе гидродинамических исследований. После продавки обрабатывающего состава в пласт осуществляют его выдержку. Многократное имплозионное воздействие осуществляют при создании на забое скважины депрессионного режима уменьшением давления на забое меньше пластового методом снижения уровня жидкости в затрубном пространстве. Многократное имплозионное воздействие осуществляют до стабилизации динамического уровня в затрубном пространстве. Изобретение повышает эффективность очистки призабойной зоны пластов, что обусловливает пропорциональное увеличение продуктивности скважин, вывод их из простоя и достижение рентабельности их эксплуатации. 2 табл.

Способ обработки призабойной зоны пласта, включающий спуск в скважину имплозионного устройства, расположение его в интервале обрабатываемого пласта, предварительную закачку в призабойную зону обрабатывающего состава, последующую продавку его в пласт и проведение очистки призабойной зоны при создании многократного имплозионного воздействия, отличающийся тем, что до и после обработки призабойной зоны пласта определяют динамический уровень в затрубном пространстве в процессе гидродинамических исследований, после продавки обрабатывающего состава в пласт осуществляют его выдержку, многократное имплозионное воздействие осуществляют при создании на забое скважины депрессионного режима уменьшением давления на забое меньше пластового методом снижения уровня жидкости в затрубном пространстве, при этом многократное имплозионное воздействие осуществляют до стабилизации динамического уровня в затрубном пространстве.