Анализ методов интенсификации газовых скважин

      При стационарной обработке повышенная температура жидкости в скважине и ПЗС поддерживается в течение  длительного времени за счет непрерывного прогрева или прогрева через небольшие промежутки времени. Поддержание температуры на требуемом уровне предотвращает отложение парафино-асфальтеносмолистых веществ на поверхности пор пласта и снижение коэффициента продуктивности скважины, одновременно достигается уменьшение вязкости поступающей в скважину нефти.

      В качестве источника тепла наиболее часто используются скважинные электронагреватели мощностью 10-30 кВт. Нагревательный элемент имеет три U - образные трубчатые элемента   из красной меди диаметром 11 мм, наполненные плавленной окисью магния. В трубках расположена спираль из нехромовой проволоки. Сверху нагревательные элементы закрыты кожухом.

      В верхней части электронагревателя монтируется термопара, подключаемая к сигнальным жилам кабеля, с помощью  которой регистрируется на поверхности забойная температура и весь процесс прогреве. На устье скважины кабель-канат подключается к станции управления и автотрансформатору, который подсоединяется к промысловой низковольтной (380 В) сети.

      Для периодического прогрева ПЗС создана самоходная установка электропрогрева скважин СУЭПС-120 на базе автомашины повышенной проходимости ЗИЛ-157Е. На машине смонтирована каротажная лебедка с барабаном и приводом от двигателе. На барабан наматывается кабель-канат КТНГ-10 длинной 1200 м. с наружным диаметром 18 мм.

      В комплект установки СУЭПС-1200 входят три прицепа для обслуживания трех скважин, а также вспомогательное оборудование, состоящее из устьевого ручного подъемника, треноги блока-баланса, устьевых зажимов кабеля и другого оборудования.

      Мощность  электронагревателей, продолжительность  операции и соответственно количество введенного тепла зависят от требуемой  температуры прогрева. Минимальная  температура прогрева определяется температурой плавления парафино-асфальтеносмолистых веществ, борьба с осложнениями которых и составляет задачу данного процесса. Максимальная температура прогрева ограничивается возможным повреждением цементного камня за обсадной колонной и возможностью образования кокса при повышенных температурах.

      При этих условиях максимальная температура  может быть ограничена пределом 150-175 ⁰С.

      Вывод точной формулы для расчета нагревания пласта с учетом потерь тепла в  окружающие породы представляет сложную  математическую задачу. В связи с этим предложены приближенные формулы для расчета процесса электронагрева и графики. Результаты расчетов по ним удовлетворительно совпадают с практическими наблюдениями.

      Из-за ряда серьезных недостатков забойные горелки и паро-газо-генераторы пока не нашли широкого применения.

      При конвективном методе теплового воздействия  в качестве теплоносителей наиболее широко применяются насыщенный пар  и горячая вода. Причем, наиболее эффективным рабочим агентом  является сухой насыщенный пар высокого давления 8-15 МПа при температуре 200° С и выше.

      Тепловая обработка ПЗС циклической закачкой пара, как правило, показывает большую эффективность, чем электропрогрев, но только в сравнительно малых глубинах. При закачке пара количество тепловой энергии, введенной в пласт, зависит от глубины забоя так как от устья до забоя происходят тепловые потери. Поэтому циклические, паротепловые обработки целесообразно проводить в месторождениях с глубиной залегания продуктивного пласта до 1000 м, содержащих нефти вязкостью более 50 мПа*с в пластовых условиях. Если нефть маловязкая, то она должна быть высокопарафиновой.

      Для паротепловой обработки ПЗС используются передвижные парогенераторные установки, отечественные ППГУ-4/120М, ДКВР-10/39 и  зарубежные "Такаума", К S К и др. Обычно одна парогенераторная, как было отмечено, в качестве теплоносителя используют и сырую нефть, конденсат (газолин), керосин и дизелъное топливо.

      Практикой установлено, что для прогрева ПЗС  требуется 15-30                                                                     м³ теплоносителя, нагретого до 90-95 ⁰С в паропередвижных установках или электронагревателях. Отсюда ясно, что в высокотемпературных скважинах обработка горячей нефтью не может быть применена.

      Для закачивания теплоносителя используют обычные насосные агрегаты.

      ПЗС может нагреваться при циркуляции теплоносителя и продавливании  его в пласт. В первом случае теплоноситель  закачивают через затрубное пространство. При этом растворяется часть парафина на стенках эксплуатационной колонны и парафино-асфальтено-смолистые вещества в призабойной зоне пласта и они вытесняются до приема насоса. Этот способ прост, так как не требует остановки скважины. Однако прокачивание теплоносителя через затрубное пространство сопровождается большим расходом тепла на нагрев эксплуатационной колонны и не оказывает достаточного теплового воздействия на призабойную зону.

      При втором способе из скважины извлекают  подземное оборудование, спускают НКТ (иногда с пакером) и по ним продавливают в пласт теплоноситель. Затем в скважину опускают глубинный насос и расплавленные отложения выносятся на поверхность вместе с нефтью при откачке жидкости. Недостатки этого способа - необходимость остановки скважины и привлечение к работе бригады подземного ремонта. Однако, эффективность этого способа выше, чем первого.

      На  промыслах применяют также комбинированный  способ обработки. Вначале очищают НКТ путем закачивания теплоносителя в затрубное пространство при работающей скважине. Затем извлекают насосные штанги с конусом насоса, через НКТ в скважину закачивают 10-12 м³ теплоносителя с добавками ПАВ в количестве 80 -100 кг. После 6-7 ч выдержки спускают насосные штанги с конусом, и скважину пускают в эксплуатацию. Такая обработка наиболее эффективная среди тепловых методов.

      Конечная  технологическая эффективность обработки ПЗС горячей нефтью определяется степенью увеличения дебита нефти в добывающих скважинах. 
 
 
 

      5. Волновые методы  воздействия на  призабойную зону  скважин.[1] 

      5.1. Вибрационная обработка ПЗС.[1]

      Вибрационная  обработка - воздействие на ПЗС пульсирующими давлением и скоростью движения жидкости в затрубном пространстве. Благодаря наличию жидкости в порах породы обрабатываемого пласта по нему распространяются не только создаваемые искусственно колебания, но и возникают отраженные волны. Путем подбора частоты колебания давления можно добиться резонанса (синхронности, равенства) распространения обеих волн, в результате чего возникнут нарушения в пористой среде из-за ее неоднородности, т.е. увеличится проводимость пласта. В ПЗС, находящейся вблизи к источнику создаваемых воздействий, будут происходить наибольшие нарушения.

      Вибровоздействие  способствует также снижению вязкости и поверхностного натяжения нефти на границе с водой, разрушению структуры в нефти.

      Вибровоздейотвие  на ПЗО применяется для увеличения притока нефти в добывающих скважинах, приемистости нагнетательных скважин, повышения аффективности ГРП и кислотных обработок.

      Вибровоздействие  рекомендуется проводить в скважинах, в которых призабойная зона ухудшена в процессе вскрытия пласта; в низкопроницаемых и глинистых пластах; перед кислотной обработкой, ГРП или обработкой ПАВ. 

      Не  рекомендуется проводить вибровоздействие в технически неисправных скважинах, в скважинах, расположенных вблизи от ВНК, сильно поглощающих жидкость и имеющих низкие пластовые давления. При значительном превышении пластового давления над гидростатическим вибровоздействие оказывается также неэффективным из-за невозможности обеспечения оптимального режима работы вибратора.

      В качестве рабочей жидкости при вибровоздействии в нефтяных скважинах используется нефть, соляная кислота, керосин и их смеси; в водонагнетательных скважинах - вода, соляная кислота и другие жидкости на водной основе.

      Для проведения вибровоздействия в скважину на НКТ спускается вибратор, а устье  оборудуется специальным устьевым оборудованием. Существуют вибраторы золотникового типа и гидроударники. Гидравлические вибраторы золотникового типа (ВГЗ) ГВЗ-85, ГВЗ-135 создают колебания давления вследствие периодического перекрытия золотником потока рабочей жидкости.

      Частота гидравлических ударов зависит от числа  щелей в золотнике и его оборотов. ГВЗ могут создавать колебательные движения с частотой до 3ОООО Гц. Разработаны шланговые вибраторы, в также вибраторы гидравлические шиберные.

      Основными технологическими параметрами вибровоздействия являются расход и давление закачиваемой рабочей жидкости для данного типоразмера вибратора. С увеличением расхода жидкости амплитуда колебаний давления в эатрубном пространстве увеличивается. Соответственно увеличивается частота колебаний давления.

      Перед вибровоздействием скважину исследуют: определяют дебит, забойное и пластовое  давления, содержание воды в добываемой продукции, коэффициенты продуктивности и приемистости.

      По  данным исследований составляется план работ. В плане приводятся геолого-промысловые данные о скважине и технологическая схема проведения операции, включающая в себя глубину спуска вибратора и диаметр НКТ; объемы рабочей и продавочной жидкостей; ориентировочная величина ожидаемого давления; число и мощность агрегатов, исследовательные работы и темп закачивания жидкостей.

При планировании параметров технологии вибровоздействия важно знать, какие нагрузки и напряжения испытывает НКТ во время работы вибратора и как будет изменяться среднее давление в зависимости от расхода рабочей жидкости. 

ГВЗ спускают на НКТ и устанавливают против запланированной для обработки  части продуктивного пласта. Место  соединения вибратора с НКТ стопорят или заваривают для исключения самопроизвольного отворачивания в процессе работы. Над вибратором помещают фильтр для исключения попадания в него твердых частиц. Обвязывают устье скважин с наземным оборудованием. Число агрегатов и их тип устанавливают в зависимости от вида рабочей жидкости и типа вибратора. Объем рабочей жидкости на одну обработку составляет 80-100 м³, время обработки - 5-8 час. При давлениях 40-50 МПа применяют пакеры.

      Вибратор  запускают в работу путем прокачивания в течение 5-8 мин рабочей жидкости расходом 5-10 л/с. Затем расход постепенно увеличивают и доводят до оптимального значения для данного типа вибратора.

      Рабочую жидкость начинают закачивать в НКТ  при открытом затрубном пространстве. После появления циркуляции через  затрубное пространство его закрывают. Закачивают в скважину весь объем  рабочей жидкости, а затем продавочную жидкость. С увеличением давления закачивания на устье свыше 30 МПа и при резком возрастании давления в затрубном пространстве его открывают. При этом рабочуо жидкость направляют в специальную емкость для дальнейшего использования. 

      5.2. Электрогидравлическое воздействие на ПЗП.[1]

      Физическая  суть этого метода заключается в  следующем. Если на паре электродов, погруженных  в жидкость, создать высокое электрическое  напряжение, то происходит мгновенное выделение высококонцентрированной энергии в виде ударных, электромагнитных, тепловых и других видов излучений.

      Результаты  лабораторных и промысловых исследований показывают, что такое воздействие на призабойную зону скважины при одновременном дренировании жидкости из пласта очень эффективно. Продуктивность скважины возрастает в несколько раз.

      Независимо  от конкретного назначения установки  для получения электрогидравлического эффекта генератор импульсных токов, состоит из трансформаторно-выпрямительного устройства, высоковольтного электроконденсатора (10-50 кВ), разрядного устройства и межэлектродного промежутка, где происходит электрический разряд в жидкости.

      Резкое  увеличение силы тока в разрядном  канале предопределяет величину импульса давления и зависит от параметров разрядного контура: индуктивности, емкости конденсатора, межэлектродного расстояния и напряжения. Мощность современных разрядов составляет 10-100 МВт. Токи разряда достигают 10-250 кА, а плотность тока в канале электрического разряда составляет 10⁶ А/см² и больше. Плотность энергии, выделяющейся в канале разряда, сопоставима с плотностью энергии взрывчатых веществ и доходит до 5 кДж/см³.

      Таким образом, электрогидравлическое воздействие  на ПЗП заключается в том, что  в интервале продуктивного пласта как добывающих, так и нагнетательных скважин специально формируются высоковольтные периодические электрические разряды в жидкости. При этом периодические гидравлические импульсы давления, сопровождаемые кавитационным ударами, достигнув стенки скважины, создают микротрещины, разрушают и смещают закупоривающие частицы и способствуют выносу их из поровых канатов. Электромагнитное, тепловое поля оказывают тепловое воздействие на ПЗС, расплавляют осевшие в поровых каналах асфальто-смолопарафиновые вещества и способствуют выносу их из призабойной зоны пласта. Все эти процессы должны привести к восстановлению или же улучшению фильтрационных свойств пористой среды в призабойной зоне.