СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ Российский патент 2007 года по МПК E21B43/263 

Изобретение относится к средствам для добычи нефти.

В настоящее время применяются методы повышения нефтеотдачи пласта, направленные на очистку призабойной зоны скважины, создания в прискважинной зоне обрабатываемого пласта трещин и полостей, т.е. создание локального разрыва пласта.

Способ воздействия на пласт пороховыми газами основан на механическом, тепловом и химическом воздействии газов на горные породы и насыщающие их флюиды. Для использования способа применяют пороховые газогенераторы давления ПГД.БК-100 М, ПГД.БК-150 и аккумуляторы давления АДС-150 [1].

Известен способ воздействия на пласт, включающий сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания деталей оснастки для сбора секций заряда через центральный канал каждой секции заряда и стягивания их вплотную друг к другу деталями оснастки [2]. В качестве воспламенительной секции заряда используют опорную трубу с пиротехническими воспламенителями. Спускают устройство в скважину и устанавливают его выше интервала перфорации на 2-4 метра. Поджигают воспламенительные секции, которые прожигают стенки труб, и поджигают воспламенительную секцию заряда, а от нее основные секции заряда. Горение заряда происходит с канала. Боковая поверхность заряда имеет защитное покрытие, предохраняющее заряд от трения и ударов о колонну.

Применение этого способа не всегда дает положительный эффект. Это связано с тем, что секции заряды закреплены тросами, что может привести к аварийной ситуации. Элементы тросов, защитное покрытие, соединительные узлы заряда остаются в скважине. Установка заряда в скважине выше интервала перфорации приводит к тому, что на обрабатываемый пласт воздействует давление скважинной жидкости, которой передается энергия газов. Это не позволяет создать мощный импульс давления на пласт.

Известен способ газогидравлического воздействия на пласт [3], включающий сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания составной штанги через центральный канал каждой секции заряда, стягивания и поджатия секции заряда вплотную друг к другу. Для того чтобы осуществить импульсное воздействие на пласт с высокой температурой и давлением, осуществляют горение секций заряда по всей поверхности, для этого используют бескорпусной заряд, конфигурацию центрального канала секций заряда принимают с развитой поверхностью.

В качестве наиболее близкого аналога принят способ газогидравлического воздействия на пласт [4], включающий проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания составной штанги через центральный канал каждой секции заряда, стягивания и поджатия секции заряда вплотную друг к другу. Для осуществления импульсного воздействия на пласт с высокой температурой и давлением осуществляют горение секций заряда по всей поверхности, для этого используют бескорпусной заряд, конфигурацию центрального канала секций заряда принимают с развитой поверхностью. Устанавливают заряд в интервале перфорации и осуществляют сжигание пороховых секций заряда с образованием горячих пороховых газов и созданием импульса давления, воздействующих на пласт. При этом при быстро протекающих процессах горения заряда осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени и регистрацию характеристик режима работы заряда. Импульсное воздействие на пласт с высокой температурой и давлением подтверждено результатами их измерения во время проведения воздействия на скважине и составляет в среднем 0,3 секунды.

Этот способ внедрен и успешно применяется на нефтегазовых месторождениях. По анализу эффективности работы нефтяных скважин после обработки получают дополнительную добычу нефти в среднем в течение года. К недостаткам всех вышеуказанных способов можно отнести то, что они направлены на очистку призабойной зоны скважины, создание в прискважинной зоне обрабатываемого пласта трещин и полостей, т.е. создание локального разрыва пласта. Применение методов воздействия на пласт за пределами призабойной зоны в межскважинном пространстве пласта представляется проблематичным.

Техническим результатом изобретения является возможность не только очистить призабойную зону пласта и создать локальный разрыв пласта в прискважинной зоне, но и воздействовать на пласт в межскважинном пространстве с целью повышения проницаемости пласта, повышения коэффициента извлекаемости нефти из пластов, обладающих разными характеристиками по проницаемости, вовлечения в процесс разработки неотработанных участков пласта, повышения пластового давления, что особенно актуально на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами, сложными по строению, в заключительной стадии разработки.

Необходимый технический результат достигается тем, что в способе воздействия на пласт, включающем проведение глубокопроникающей перфорации в интервале обрабатываемого пласта, установку секционного заряда в интервале перфорации, сжигание пороховых секций заряда с образованием горячих пороховых газов и созданием импульса давления, воздействующих на пласт, при этом при быстропротекающих процессах горения заряда осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени и регистрацию характеристик режима работы заряда согласно изобретению на месторождениях поздней стадии разработки с трудноизвлекаемыми запасами повышают проницаемость пласта в межскважинном пространстве, повышают коэффициент извлекаемости нефти из пластов, обладающих разными характеристиками по проницаемости, вовлекают в процесс разработки неотработанные участки пласта, повышают пластовое давление, для этого осуществляют выбор гидродинамически обособленного участка месторождения, определяют плотность сети скважин, осуществляют выбор скважин на участке, доставку во все выбранные скважины в интервалы перфорации секционных зарядов с блоками электроники контроля и регистрации характеристик режима работы заряда и производят синхронное воздействие на межскважинное пространство эксплуатируемого пласта в выбранных скважинах, при этом во всех скважинах осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени, регистрацию температуры и давления в собственной скважине и, кроме того, измеряют импульсы давления, пришедшие из всех скважин, в которых проводилось синхронное воздействие на межскважинное пространство, все импульсы давления сопоставляют, маркируют, по времени прихода импульсов давления рассчитывают скорость прохождения импульсов давления между каждой скважиной, а по амплитудам импульсов - их затухание в межскважинном пространстве между скважинами, накладывают эти данные на план расположения скважин и выделяют локальные участки с наименьшей проницаемостью пласта, например, неотработанную часть пласта или участок пласта, отличающийся характеристиками по проницаемости, а синхронное воздействие на эксплуатируемый пласт в выбранных скважинах при повторных воздействиях осуществляют таким образом, чтобы импульсы давления от всех скважин приходили к выбранному локальному участку пласта в одно время, осуществляют повторную регистрацию блоками электроники, а по изменению замеров при первом воздействии и при втором воздействии судят об изменении проницаемости в межскважинном пространстве пласта и необходимости последующих воздействий на пласт.

Кроме того, осуществляют мощное межскважинное воздействие на пласт, для этого при выборе скважин на участке месторождения включают одну или несколько скважин, подлежащих ликвидации/консервации, в которых массу сжигаемых секций заряда увеличивают по сравнению с другими скважинами, после проведения работ скважину исследуют и принимают решение о ее ликвидации/консервации или о запуске в работу.

Кроме того, в межскважинном пространстве пласта выбираются несколько локальных участков, и воздействие осуществляют поочередно, нацеленное на каждый из участков отдельно.

Способ осуществляют следующим образом. На месторождении с трудноизвлекаемыми запасами или месторождении поздней стадии разработки осуществляют выбор гидродинамически обособленного участка месторождения. Изучают и анализируют всю имеющуюся геолого-геофизическую информацию, данные опробования керна, гидродинамические характеристик пласта и насыщающие коллектор флюиды, данные о степени неоднородности пласта в межскважинном пространстве и неоднородности насыщающих его жидкостей. Для анализа используют информацию о том, есть ли остаточные запасы нефти, находятся ли они во всем межскважинном пространстве пласта или в локальных участках (линзах). На основе совокупного анализа на гидродинамически обособленном участке месторождения осуществляют выбор скважин, в которых будет осуществляться воздействие, например, выбирают нагнетательную скважину и добывающие скважины, находящиеся в одном очаге с нагнетательной скважиной. Определяют тип порохового заряда. Если необходимо создать мощное импульсное воздействие на пласт, то выбирают бескорпусной секционный заряд для газогидравлического воздействия на пласт, включающий секции заряда с центральным каналом, конфигурация которого имеет форму с развитой поверхность горения для обеспечения заданного времени горения и давления для гидроразрыва пласта, и оснастку, представляющую собой составную штангу, пропущенную через центральный канал каждой секции заряда. Определяют количество массы сжигаемого заряда, который необходим в конкретных геолого-технических условиях для воздействия на пласт. При этом учитывают мощность пласта, глубину залегания (плотность сети) скважин, в которых будет осуществляться воздействие. Необходимо учитывать техническое состояние скважин, в которых планируется проведение работ. Если техническое состояние скважины позволяет использование ее для дальнейшей работы, то при определении массы сжигаемого заряда необходимо помнить о том, чтобы не нарушить цементное кольцо скважины. Для достижения в межскважинном участке пласта воздействия большей мощности, необходимо либо увеличить массу зарядов (количество секций), либо количество последовательных операций синхронных воздействий, либо увеличить количество (плотность сети) скважин, в которых проводить синхронное воздействие. При этом в участии работы по воздействию на межскважинное пространства пласта могут быть вовлечены скважины, подлежащие ликвидации (консервации), в которых массу сжигаемых секций заряда можно увеличить, чтобы добиться мощного межскважинного воздействия на пласт. В этом случае после проведения работ скважина будет ликвидирована (законсервирована), но осуществленное межскважинное воздействие позволит рентабельно работать оставшимся скважинам. На основе совокупного анализа осуществляют выбор системы размещения и плотности сети скважин, в которых будет производиться синхронное воздействие на пласт.

Во все выбранные скважины в интервал воздействия устанавливаются заряды с блоками электроники контроля и регистрации характеристик режима работы заряда (температуры, давления и др.). Осуществляется синхронное воздействие на межскважинное пространство пласта, т.е. одновременно во всех выбранных скважинах поджигаются секции зарядов, и импульсы давления одновременно воздействуют на пласт. При быстропротекающих процессах горения зарядов, составляющих десятые доли секунды, во всех скважинах осуществляется визуальный контроль в режиме реального времени и регистрация температуры и давления во времени. Таким образом осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени и регистрацию характеристик режима работы заряда. По графикам изменения температуры и давления во времени судят о том, остались пороховые газы в скважинной жидкости, или через перфорационные отверстия попали в пласт, насколько мощный импульс давления попал в пласт. Кроме измерения импульса давления, созданного в собственной скважине, измеряют импульсы давления, пришедшие из скважин, в которых проводилось синхронное воздействие. Так, например, если для синхронного воздействия на межскважинное пространство пласта было выбрано 5 скважин, то в каждой скважине измеряется импульс давления в собственной скважине и импульсы давления, пришедшие из 4 скважин. При сопоставлении всех импульсов они маркируются - определяется, какой из импульсов пришел от какой скважины. Так как расстояние между скважинами известно, то по времени прихода импульсов из скважин, в которых проводилось синхронное воздействие, рассчитывается скорость прохождения импульсов давлений, пришедших из каждой скважины. Так, например, если в работе участвует 5 скважин, то получаем 20 замеров скоростей прохождения импульсов давлений в межскважинном пространстве по 10 направлениям между скважинами. По амплитудам импульсов определяем затухание импульсов давления в межскважинном пространстве между каждой скважиной. При наложении этих данных на план расположения скважин можно в межскважинном пространстве выделить участок (или участки) пласта, характеризующиеся наименьшей скоростью затухания и высокой скоростью прохождения импульса давления, которые характеризуются наименьшей проницаемостью пласта. Таким образом, можно выделить в межскважинном пространстве локальный участок, не вовлеченный (или менее всего вовлеченный) в процесс добычи нефти. После этого повторяют операцию воздействия на межскважинное пространство пласта, но уже нацеленное на локальный участок с наименьшей проницаемостью, который определили в результате проведения первой операции. Для этого в скважины устанавливают заряды с блоками электроники, определяют расстояние от участка пласта до каждой скважины, рассчитывают время прихода импульса давления от каждой скважины до выбранного участка пласта и поджигают заряды в скважинах не одновременно, а с задержкой, так, чтобы импульсы давления от всех скважин одновременно достигли выбранного участка пласта, т.е. синхронизируют задержку поджига зарядов. В результате сложения импульсов давления, пришедших одновременно от всех скважин в выделенный локальный участок пласта с наименьшей проницаемостью, осуществляется его разрыхление, повышается пористость, вследствие чего локальный участок пласта вовлекается в разработку. Таким образом, повышается коэффициент извлекаемости нефти из пластов, обладающих разными характеристиками по проницаемости. При этом снова в каждой скважине осуществляется регистрация импульсов давления, по которым судят об изменении проницаемости в межскважинном пространстве после первого и второго воздействия, и определяется необходимость дополнительного воздействия.

Если межскважинное пространство, на которое будет произведено воздействие, имеет большую протяженность или сложное по строению - имеется несколько участков с наименьшей проницаемостью, то в межскважинном пространстве пласта выбираются отдельные участи, и воздействие осуществляют поочередно, нацеленное на каждый из участков отдельно.

При использовании в работе скважин, подлежащих ликвидации по техническим, экологическим причинам, после проведения работ ее ликвидируют. При этом мощное межскважинное воздействие на пласт, которого добились тем, что, не опасаясь за техническое состояние скважины, увеличили массу сжигаемых секций заряда (количество секций), позволит более рентабельно работать другим скважинам. Если же скважина подлежала консервации из-за низкой рентабельности, то после проведения работ скважину исследуют и принимают решение о ее консервации или о запуске в работу.

Воздействие, осуществляемое при горение пороховых зарядов, это не только механическое воздействие импульса давления, температуры, химического воздействия, но и осуществление разгрузки узлов напряжения в скелете нефтяного пласта с созданием зон разуплотнения, образованием микротрещиноватости, что приводит к деформации скелета пласта и, как следствие, повышению пластового давления и проницаемости пласта.

Применение поочередного проведения воздействия во всех выбранных скважинах (в нашем примере в 5 скважинах поочередно) позволило бы суммировать результат воздействия в прискважинных зонах, но не достичь эффекта воздействия в межскважинном пространстве. Одновременное (синхронное) воздействие рассчитано на все межскважинное пространство или нацелено на отдельные его участки, позволяет не только очистить призабойную зону пласта и осуществить локальный разрыв пласта в прискважинной зоне, но и добыть остаточные запасы нефти и подключить к добыче отдельные неотработанные участки, находящиеся в межскважинном пространстве пласта.

Источники информации

1. Прострелочно-взрывная аппаратура: Справочник / Л.Я.Фридляндер, В.А.Афанасьев, Л.С.Воробьев и др. Под ред. Л.Я.Фридляндера. - 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: Недра, 1990, Раздел 4. Пороховые генераторы и аккумуляторы давления, стр.107-108.

2. Прострелочно-взрывная аппаратура: Справочник / Л.Я.Фридляндер, В.А.Афанасьев, Л.С.Воробьев и др. Под ред. Л.Я.Фридляндера. - 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: Недра, 1990, Раздел 4.1. Пороховые генераторы давления, стр.109-112.

3. Патент на изобретение РФ №2187633. Способ газогидравлического воздействия на пласт. Патентообладатель Падерин М.Г., по заявке №2001123722, приоритет от 28.08.2001, авторы Падерин М.Г., Ефанов Н.М., Падерина Н.Г.

4. Патент на изобретение РФ №2183741. Способ газогидравлического воздействия на пласт. Патентообладатель Падерин М.Г., по заявке №2001123983, приоритет от 31.08.2001, авторы Падерин М.Г., Ефанов Н.М., Падерина Н.Г.

Использование: при эксплуатации нефтяных скважин. Обеспечивает возможность воздействовать на пласт в межскважинном пространстве для повышения проницаемости пласта, повышения коэффициента извлекаемости нефти из пластов, обладающих разными характеристиками по проницаемости. Сущность изобретения: способ включает проведение перфорации в интервале обрабатываемого пласта, установку секционного заряда в интервале перфорации, сжигание пороховых секций заряда с образованием горячих пороховых газов, созданием импульса давления, воздействующих на пласт, осуществлением контроля горения секций заряда в режиме реального времени и регистрацией характеристик режима работы заряда. Согласно изобретению на месторождениях поздней стадии разработки с трудноизвлекаемыми запасами вовлекают в процесс разработки неотработанные участки пласта. Для этого осуществляют выбор гидродинамически обособленного участка или участков месторождения и поочередно воздействуют на каждый участок, для чего определяют плотность сети скважин, выбирают скважины для воздействия на пласт, осуществляют доставку во все выбранные скважины участка в интервалы перфорации секционных зарядов с блоками электроники контроля и регистрации характеристик режима работы заряда и производят синхронное воздействие на межскважинное пространство эксплуатируемого пласта в выбранных скважинах. При этом во всех скважинах осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени, регистрацию температуры и давления в собственной скважине и, кроме того, измеряют импульсы давления, пришедшие из всех скважин, в которых проводилось синхронное воздействие на межскважинное пространство. Все импульсы давления сопоставляют и маркируют по времени их прихода, рассчитывают скорость прохождения импульсов давления между каждой скважиной, а по амплитудам импульсов - их затухание в межскважинном пространстве. Накладывают эти данные на план расположении скважин и выделяют локальные участки с наименьшей проницаемостью пласта. Осуществляют повторное синхронное воздействия на пласт в выбранных скважинах таким образом, чтобы импульсы давления от всех скважин приходили к выбранному локальному участку пласта в одно время. Осуществляют повторную регистрацию блоками электроники импульсов давления и по изменению данных замеров при первом и втором воздействиях судят об изменении проницаемости в межскважинном пространстве пласта и необходимости последующих воздействий на пласт. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ воздействия на пласт, включающий проведение перфорации в интервале обрабатываемого пласта, установку секционного заряда в интервале перфорации, сжигание пороховых секций заряда с образованием горячих пороховых газов, созданием импульса давления, воздействующих на пласт, осуществлением контроля горения секций заряда в режиме реального времени и регистрацией характеристик режима работы заряда, отличающийся тем, что на месторождениях поздней стадии разработки с трудноизвлекаемыми запасами вовлекают в процесс разработки неотработанные участки пласта, для чего осуществляют выбор гидродинамически обособленного участка или участков месторождения и поочередно воздействуют на каждый участок, для чего определяют плотность сети скважин, выбирают скважины для воздействия на пласт, осуществляют доставку во все выбранные скважины участка в интервалы перфорации секционных зарядов с блоками электроники контроля и регистрации характеристик режима работы заряда и производят синхронное воздействие на межскважинное пространство эксплуатируемого пласта в выбранных скважинах, при этом во всех скважинах осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени, регистрацию температуры и давления в собственной скважине и, кроме того, измеряют импульсы давления, пришедшие из всех скважин, в которых проводилось синхронное воздействие на межскважинное пространство, все импульсы давления сопоставляют и маркируют по времени их прихода, рассчитывают скорость прохождения импульсов давления между каждой скважиной, а по амплитудам импульсов - их затухание в межскважинном пространстве, накладывают эти данные на план расположении скважин и выделяют локальные участки с наименьшей проницаемостью пласта, осуществляют повторное синхронное воздействия на пласт в выбранных скважинах таким образом, чтобы импульсы давления от всех скважин приходили к выбранному локальному участку пласта в одно время, осуществляют повторную регистрацию блоками электроники импульсов давления и по изменению данных замеров при первом и втором воздействиях судят об изменении проницаемости в межскважинном пространстве пласта и необходимости последующих воздействий на пласт.2. Способ по п.1 отличающийся тем, что осуществляют мощное межскважинное воздействие на пласт, для этого при выборе скважин на участке месторождения включают одну или несколько скважин, подлежащих ликвидации или консервации, в которых массу сжигаемых секций заряда увеличивают по сравнению с другими скважинами, после проведения работ скважину исследуют и принимают решение о ее ликвидации или консервации или о запуске в работу.