СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ НИЗКОПРОНИЦАЕМЫХ КОЛЛЕКТОРОВ Российский патент 2008 года по МПК E21B43/25 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области повышения производительности нефтедобывающих и нагнетательных скважин, вскрывших высотемпературные низкопроницаемые коллекторы, в том числе алевролитоглинистые и песчаноглинистые коллекторы юрских отложений.

Известен способ обработки призабойной зоны (ОПЗ) пласта низкопроницаемых коллекторов путем последовательной закачки в пласт воды, кислотного состава и буферных жидкостей на основе водных растворов поверхностно-активных веществ, выдержки на реагирование, закачки щелочного состава и повторной выдержки на реагирование (патент РФ №2106484, 10.03.1998). Недостатками способа являются сложность и высокая продолжительность его осуществления, а также низкая эффективность воздействия при пластовых температурах более 85-90°С на высокоглинистые низкопроницаемые коллектора. При выдержке указанных коллекторов на реакции с кислотой при отмеченных температурах происходит интенсивный процесс вторичного осадкообразования, причем объем вторичных осадков может кратно превышать объем растворенной кислотой породы. В результате обработка пласта приводит к снижению его проницаемости, то есть к снижению продуктивности скважины.

Известен способ ОПЗ высокотемпературных низкопроницаемых алевролитоглинистых коллекторов путем последовательной закачки в пласт буферных жидкостей, минеральной и органической кислоты, основанный на динамическом режиме воздействия без выдержки скважины на реакции с закаченными реагентами (патент РФ №2191260, кл. Е21В 43/27, опубл. 20.10.2002, Бюл. №29) - прототип. Наибольшую эффективность этот способ проявляет, если закачку реагентов в пласт и откачку их из зоны обработки проводят в режиме попеременных репрессий и депрессий на пласт с помощью глубинного пневматического насоса замещения. Недостатком способа является то, что режим попеременных репрессий и депрессий на пласт в нем может осуществляться только в конце обработки при продавке в глубину пласта не реакционноспособного кислотного состава, а нейтральной буферной или продавочной жидкости, то есть способ исключает гидродинамическую закачку в пласт кислоты. Кроме того, в известном способе закачка реагентов в призабойную зону осуществляется по межтрубному пространству скважины между насосно-компрессорными трубами (НКТ) и эксплуатационной колонной, а это, во-первых, ограничивает давление нагнетания реагентов в пласт до максимально допустимого для опрессовки эксплуатационной колонны (не превышающего 9,0-10,0 МПа), а во-вторых, приводит к разбавлению в межтрубном пространстве закачиваемых реагентов находящейся в нем жидкостью.

Задачей изобретения является повышение эффективности кислотной ОПЗ высокотемпературных низкопроницаемых алевролито, а также песчано-глинистых коллекторов за счет предупреждения процессов вторичного осадко- и гелеобразования продуктов реакции при более интенсивном процессе реакции кислоты с породой пласта и более полном удалении отработанного раствора и продуктов реакции из зоны воздействия.

Решение указанной задачи обеспечивается тем, что в способе ОПЗ высокотемпературных низкопроницаемых коллекторов путем последовательной закачки в пласт кислотного состава и буферных жидкостей и вызова притока без выдержки скважины на реакции обработку производят в два и более циклов закачки и извлечения реагентов, увеличивая каждый раз радиус обработки на 40-70 см, причем закачку кислотных составов и буферных жидкостей осуществляют каждый раз в гидроимпульсном режиме с амплитудой гидроударов на пласт 2,0-10,0 МПа, а вызов притока - в режиме циклической депрессии, обеспечивающей максимальную продуктивность пласта после каждого цикла обработки; при этом воздействие на пласт осуществляется за одну спускоподъемную операцию оборудования и инструмента.

Таким образом, принципиальные различия известного и заявляемого способа, а также преимущества последнего заключаются в том, что:

во-первых, обработку производят в несколько циклов закачки и извлечения реагентов, увеличивая каждый раз радиус воздействия. Это каждый раз снижает давление закачки, так как с увеличением радиуса обработки площадь фильтрации увеличивается пропорционально его квадрату. Кроме того, несмотря на безостановочный динамический режим закачки без выдержки скважины на реакции в процессе продавки кислоты все-таки образуются продукты вторичного осадко- и гелеобразования, снижающие проницаемость коллектора уже в процессе его обработки. Своевременный вынос их из зоны воздействия при ступенчатой обработке значительно повышает эффективность ОПЗ, особенно в низкопроницаемых заглинизированных коллекторах;

во-вторых, закачку в пласт кислоты, а также буферных и других жидкостей осуществляют в гидроимпульсном режиме, а извлечение закачанных реагентов - в режиме циклической депрессии, обеспечивающей максимальную продуктивность пласта после каждого цикла (ступени) воздействия. При этом обе операции, т.е. закачку и вызов притока, производят через насосно-компрессорные трубы. Это позволяет увеличить давление закачки до 22,0-25,0 МПа и практически исключает разбавление реагентов;

и в-третьих, воздействие на пласт в несколько циклов осуществляют за одну спускоподъемную операцию оборудования и инструмента. Это значительно сокращает продолжительность и стоимость работ.

В условиях скважины способ осуществляют следующим образом.

В скважину до глубины интервала перфорации на насосно-компрессорных трубах (фиг.1) спускают компоновку оборудования, включающую:

1) аккумулятор импульсного давления;

2) пакер;

3) циркуляционный клапан;

4) струйный насос.

Производят посадку и, при необходимости, опрессовку пакера (2). Приподнятием НКТ открывают циркуляционный клапан (3).

При открытом циркуляционном клапане (3) насосным агрегатом, например - ЦА-320, в НКТ на циркуляцию последовательно закачивают рабочие реагенты - буферную жидкость и/или кислоту и доводят до глубины установки циркуляционного клапана (3). Допуском НКТ закрывают циркуляционный клапан. Закачкой в НКТ буферной или продавочной жидкости рабочие реагенты продавливают в призабойную зону пласта (ПЗП) на глубину 40-70 см в гидроимпульсном режиме с амплитудой гидроударов 2,0-10,0 МПа. Гидроудары при этом создают аккумулятором импульсного давления (1). Сразу после закачки рабочих реагентов в ПЗП насосный агрегат переключают на межтрубное пространство скважины и закачкой в него жидкости, например подтоварной воды, струйным насосом (4) производят откачку жидкости из ПЗП. Струйный насос при этом обеспечивает режим циклической депрессии. Скважину отрабатывают на приток в объеме, равном или превышающем объем закачанных в ПЗП рабочих реагентов. После этого приподнятием НКТ открывают циркуляционный клапан (3) и производят второй цикл воздействия описанным выше образом. Во втором цикле объем рабочих реагентов увеличивают из расчета увеличения радиуса их закачки в ПЗП на 40-70 см глубже, чем в предыдущем случае. Необходимое для эффективного воздействия количество циклов определяют по приемистости скважины, а также по объему притока жидкости из пласта после каждого цикла воздействия.

При достижении требуемой приемистости или дебита скважины обработку прекращают. Приподнятием НКТ открывают циркуляционный клапан, срывают пакер и производят подъем компоновки оборудования на поверхность. Таким образом, обработку производят за одну спускоподъемную операцию оборудования и инструмента.

В качестве генератора импульсного давления может использоваться, например, устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону скважин (П. №29333, оп. 10.05.2003, бюл. №13) или любое другое устройство аналогичного назначения; в качестве пакера - любой, например механический, пакер, посадку и распакеровку которого производят вращением колонны НКТ; в качестве циркуляционного клапана - клапан любой конструкции, обеспечивающий открытие и закрытие сообщающего НКТ и межтрубное пространство отверстия приподнятием или допуском НКТ при посаженном пакере; в качестве струйного насоса - насос любой конструкции, обеспечивающий свободную прокачку через него рабочих реагентов и продавочной жидкости при их закачке по НКТ в пласт и приводимый в работу закачкой жидкости в межтрубное пространство скважины.

Предложенная в заявляемом способе цикличность, а также глубина обработки пласта и ее нарастание в каждом цикле воздействия на 40-70 см соответствуют следующим положениям. Общеизвестно, что призабойная зона пласта наиболее сильно загрязняется и кольматируется при бурении, вторичном вскрытии, глушении, промывках и других работах в скважине в непосредственной близи от ствола на расстоянии 5-40 см - в зависимости от проницаемости коллектора. Загрязнения, обусловленные осаждением в ПЗП глинистых частиц, солей, тяжелых асфальто-смолистых и парафинистых компонентов нефти, выносимых из пласта потоком притекающей к скважине жидкости, сосредоточены в более удаленной зоне от ствола на расстоянии до 70 см и более, вплоть до нескольких метров - также в зависимости от проницаемости коллектора. Таким образом, наиболее эффективной глубиной обработки, затрагивающей обе указанные зоны, является воздействие на расстоянии до 70 см и более от ствола скважины. Выше отмечалось, что в низкопроницаемых коллекторах своевременный вынос из зоны воздействия продуктов реакции значительно повышает эффективность ОПЗ. Отсюда вытекает рациональность ступенчатой или циклической обработки: первоначальная очистка ПЗП на расстоянии от 40 до 70 см с удалением из этой зоны продуктов реакции и последующие циклы очистки более удаленных зон вплоть до 1-го и более метров с приращением радиуса воздействия каждый раз на аналогичную величину.

Указанная в заявляемом способе амплитуда гидроударов на пласт в момент закачки рабочих реагентов 2,0-10,0 МПа является оптимальной, что подтверждено лабораторными исследованиями на керновом материале продуктивных пластов. При закачке в колонки кернов кислотных составов по упомянутому выше патенту (РФ №2191260 С2, кл. 7 Е21В 43/27) в статическом режиме, то есть при постоянном давлении, равном 4,0 МПа, их проницаемость увеличивалась в 1,2-1,3 раза. Кратковременное резкое увеличение давления на 2,0 МПа, осуществляемое в процессе закачки несколько раз, привело к увеличению проницаемости в 1,4 раза; на 6,0 МПа - в 1,8 раз; а на 10,0 МПА - в 2,6 раза. В последнем случае после воздействия на керн в нем образовались микротрещины, особенно заметные на входе кислоты в модель пласта. Увеличение амплитуды скачков давления до 12,0 МПа привело к интенсивному трещинообразованию и практически к разрушению породы керна. Таким образом, импульсные гидроудары с амплитудой 2,0-10,0 МПа способствуют повышению эффективности кислотного воздействия и являются оптимальными.

Отмеченный в заявляемом способе циклический, то есть меняющийся во времени, режим депрессии в момент вызова притока и извлечения из пласта продуктов реакции вызывает изменение режима, в частности турбулизацию потока в ПЗП. Это снижает вероятность осаждения и закрепления на стенках пор породы вторичных осадков. Величина депрессии при этом в каждом цикле должна достигать значений, обеспечивающих максимальный приток, то есть максимальную продуктивность пласта, достигнутую при воздействии рабочими реагентами. Величина депрессии не может быть указана численно, так как в каждой скважине в зависимости от проницаемости коллектора и вязкости насыщающей его жидкости ее оптимальное значение изменяется. При этом недостаточная величина депрессии не обеспечит требуемую для эффективной очистки ПЗП скорость потока жидкости, а слишком высокая может привести к негативному эффекту, например, сужению пор и закрытию трещин при создании в ПЗП порового давления значительно ниже горного. То есть величина депрессии должна быть оптимальной, а именно обеспечивающей максимальный приток. Требуемая депрессия может быть создана инжекторными устройствами, например, струйным насосом. Теоретически струйный насос может создать сколь угодно низкое забойное давление, то есть не ограниченно высокую депрессию на пласт. Однако фактически при достижении какой-то максимальной депрессии, выше которой пласт в силу своих характеристик уже не может обеспечить более интенсивный приток, автоматически происходит срыв подачи насоса, он начинает работать "вхолостую" и депрессия снижается. Таким образом, устройство типа струйного насоса автоматически, без задания численного значения депрессии, обеспечивает требуемое условие заявляемого способа.

Эффективность предложенного способа подтверждена опытными работами на скважине №2617 Нивагальского месторождения. Скважиной вскрыт нефтеносный пласт ЮВ₁ с температурой в ПЗП 94,5°С, представленный в интервале перфорации 2788-2799 м глинизированными песчаными и алевролитовыми пропластками со средней проницаемостью 0,0081 мкм². До проведения ОПЗ скважина эксплуатировалась с дебитом жидкости 3,8 м³/сут и обводненностью 7%; коэффициент продуктивности составлял 0,07 м³/сут·атм.

Для ОПЗ в скважину на глубину 2795 м спустили на НКТ компоновку оборудования, включающую снизу вверх:

1) аккумулятор импульсного давления;

2) пакер;

3) циркуляционный клапан;

4) струйный насос.

Причем струйный насос оборудован сквозным эксцентричным отверстием с клапаном, обеспечивающим свободную прокачку через насос рабочих реагентов и продавочной жидкости при их закачке по НКТ в пласт, и обратным клапаном, приводящим насос в работу закачкой жидкости в межтрубное пространство скважины.

Кроме этого, внизу компоновки был установлен автономный прибор регистрации забойного давления. Через указанную компоновку в описанной выше последовательности было осуществлено два цикла закачки в ПЗП и извлечения кислотных растворов и буферных жидкостей. В качестве основного кислотного состава использовался водный раствор 8%-ной соляной и 1%-ной плавиковой кислот, а в качестве буферного продавочного раствора - водный раствор 5%-ной борной кислоты. В первом цикле в пласт был закачан 1 м³ указанных рабочих реагентов, а во втором - 6 м³. При средней пористости пласта 18% это соответствует радиусу воздействия в первом цикле 40 см, а во втором - 110 см, то есть на 70 см глубже.

На фиг.2 в качестве примера приведены параметры второго цикла закачки и извлечения реагентов, зарегистрированные прибором. Точка 1 кривой записи забойного давления соответствует его стабилизации на уровне пластового, равного 26,5 МПа, после первого цикла обработки. Точка 2 отмечает рост забойного давления до 28,4 МПа при закачке в НКТ и доводке до забоя при открытом циркуляционном клапане кислотного раствора и буферной жидкости. В точке 3 к моменту закрытия циркуляционного клапана давление стабилизируется на уровне 27,3 МПа, при котором пласт практически не принимает. В промежутке между точками 3 и 8 осуществлялась гидроимпульсная закачка реагентов в пласт. Продавка основного кислотного состава проводилась гидроударами с максимальным давлением в призабойной зоне в точках 4 и 5 соответственно 34,8 и 35,6 МПа, а буферной жидкости в точках 6 и 7 - 31,6 и 30,2 МПа. На диаграмме в этот момент отмечается серия гидроударов на пласт с амплитудами: от уровня точки 3 до точки 4 - 7,5 МПа, от 3 до 5 - 8,3 МПа, от 3 до 6 и 7 соответственно 4,3 и 2,9 МПа. Таким образом, закачка рабочих реагентов в ПЗП осуществлена в гидроимпульсном режиме с амплитудами гидроударов 2,9-8,3 МПа. Следует отметить, что в процессе закачки, особенно в конце от точки 5 к точке 8, наблюдается довольно резкое и существенное снижение давления продавки. Это объясняется применением именно импульсного гидроударного воздействия, эффективность которого значительно выше в сравнении с обычным стабильным режимом закачки.

Правее точки 8 диаграмма представляет запись режима вызова притока и отработки скважины после закачки реагентов. Насосный агрегат ЦА-320 был переключен на межтрубное пространство и сразу, не выдерживая скважину на реакции, осуществлен вызов притока. В начальный момент забойное давление в точке 8 равнялось пластовому - 26,5 МПа. По мере откачки жидкости струйным насосом оно снижалось и достигло уровня 18,8 МПа в точке 9, то есть депрессия на пласт в этот момент составила 7,7 МПа. На кривой записи между точками 8 и 9 наблюдается три пика роста забойного давления. Они объясняются срывами подачи струйного насоса в моменты достижения соответствующих максимальных депрессий, при которых пласт не мог обеспечить более интенсивный приток. При удалении кольматирующих слоев и очистке пласта вблизи ствола скважины фильтрующая способность призабойной зоны увеличивалась, струйный насос восстанавливал подачу, забойное давление вновь снижалось и пласт работал с большей производительностью. В точках 10; 12 и 14 наблюдаются минимумы забойных давлений в пределах 19,0-19,4 МПа или максимумы депрессий на уровне 7,5-7,1 МПа, при которых также происходили срывы подач струйного насоса. После очередного цикла декольматации ПЗП в точках 11; 13 и 15 работа насоса возобновлялась, и жидкость с забоя подавалась на устье скважины. Стабилизация забойного давления, соответствующего 20,7 МПа, в правой части диаграммы на уровне точки 16, свидетельствует об очистке коллектора призабойной зоны после воздействия и стабилизации притока из пласта. В этот момент дебит скважины составлял 10-11 м³/сут, и воздействие было прекращено.

После ОПЗ описанным способом скважина эксплуатируется с устойчивым дебитом жидкости 12,5 м³/сут и обводненностью 8%; коэффициент продуктивности составляет 0,37 м³/сут·атм.

Таким образом, предложенный способ динамической обработки призабойной зоны высокотемпературных низкопроницаемых коллекторов обладает высокой эффективностью и позволяет кратно увеличить продуктивность скважин.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к разработке высотемпературных низкопроницаемых коллекторов, в том числе алевролитоглинистых и песчаноглинистых коллекторов юрских отложений. Обеспечивает повышение производительности нефтедобывающих и нагнетательных скважин, предупреждение процессов вторичного осадко- и гелеобразования продуктов реакции при более интенсивном процессе реакции кислоты с породой пласта и более полном удалении отработанного раствора и продуктов реакции из зоны воздействия. В способе путем последовательной закачки в пласт кислотного состава и буферных жидкостей и вызова притока без выдержки скважины на реакции обработку производят в два и более циклов закачки и извлечения реагентов, увеличивая каждый раз радиус обработки на 40-70 см. Закачку кислотных составов и буферных жидкостей осуществляют каждый раз в гидроимпульсном режиме с амплитудой гидроударов на пласт 2,0-10,0 МПа, а вызов притока - в режиме циклической депрессии, обеспечивающей максимальную продуктивность пласта после каждого цикла обработки. Воздействие на пласт осуществляется за одну спускоподъемную операцию оборудования и инструмента. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ динамической обработки призабойной зоны высокотемпературных низкопроницаемых коллекторов путем последовательной закачки в пласт кислотного состава и буферных жидкостей и вызова притока без выдержки скважины на реакцию, отличающийся тем, что обработку производят в два и более циклов закачки и извлечения реагентов, увеличивая каждый раз радиус обработки на 40-70 см, закачку осуществляют в гидроимпульсном режиме с амплитудой гидроударов на пласт 2,0-10,0 МПа, а вызов притока - в режиме циклической депрессии, обеспечивающей максимальную продуктивность пласта после каждого цикла его обработки.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку производят за одну спуско-подъемную операцию оборудования и инструмента.