Анализ методов интенсификации газовых скважин

      Агрегат для электрогидравлического воздействия  на ПЗС включает забойный генератор  электрогидравлических импульсов высокого давления, трос-кабель, передвижной каротажный подъемник СКН7-1 для спуска и подъема генератора и пульта управления.

      Забойный  генератор спускается в скважину на трос-кабеле и подвешивается в  интервале перфорации продуктивного  пласта. В процессе обработки генератор можно перемещать, что обеспечивает возможность направленного воздействия на пласт.

      Пульт управления предназначен для подключения  агрегата в промысловую электрическую  сеть, регулирования напряжения электрического тока с преобразованием его частоты с 60 на 400 Гц и дистанционного управления и контроля за процессом.

      Электрическая энергия, подаваемая через трансформаторновыпрямительное  устройство, накапливается в высоковольтном силовом конденсаторе. При периодическом срабатывании управляемого разрядника на электродах создается напряжение и происходит электрогидравлический разряд.

      Одна  из особенностей технологии проведения электрогидравлического воздействия - его высокая селективность, заключающая  в поинтервальной обработке пласте в зависимости от свойств и состояния коллектора.

      Объектом  воздействия могут быть как нефтяные, так и нагнетателные скважины. Выбранный объект должен отличаться низкой проницаемостью и неоднородностью строения. Как показали лабораторные и промысловые исследования, чем выше степень неоднородности обрабатываемого пласта, тем эффективнее результат воздействия. 

      5.3.. Термоакустическое воздействие.[1]

      Сущность  термоакустического воздействия заключается  в том, что ПЗС подвергается одновременно нагреву (создается тепловое поле) и колебательным давлениям (акустическое поле).

      Термоакустическое воздействие многократно увеличивает  радиус прогретой зоны за счет увеличения температуропроводности, способствует интенсивному разрушению и выносу из пласта парафина, глинистого раствора и его фильтрата, попавших в призабойную зону в процессе бурении и ремонта скважин гидратов газа и солей.

      Циклическое термоакустическое воздействие  целесообразно применять на месторождениях, содержащих тяжелые высоковязкие (более 50 мПа*с), высокопарафиновые и асфальтосмолитые нефти. Радиус загрязненной зоны должен достигать 3-8 м. Толщина обрабатываемых пластов должна быть не менее 3 м; пластовое давление и температура соответственно 25 Мпа и 60 ⁰С; обводненность продукции до 60 %; призабойная зона должна быть устойчивой; глубина скважин до 2500 м; растояние нагнетательной скважины не менее 50 м для исключения возможности прорыва воды в обрабатываемую скважину.

      В комплекс аппаратуры для термоакустического воздействия входит: наземный ультразвуковой генератор с блоком автоматической подстройки частоты в пределах от 10 до 20 кГц; кабель КБПК; секционный термоакустический излучатель.

      При прохождении волн (акустического  поля) через горную породу часть  энергии переходит и тепло, т.е. происходит тепловое воздействие на пласт. Поэтому интенсивность акустического поля непрерывно уменьшается в процессе его распространения. Такое затухание волны, связанное с переходом части энергии в тепло, называется поглощением.

      Степень поглощения зависит от частоты акустического поля: низкочастотные поля имеют меньшее поглощение по сравнению с высокочастотными. Промысловые потребности удовлетворяются с использованием генераторов низкочастотных колебаний. Коэффициент передачи энергии в этом случае достигает 50%. Поэтому в настоящее время разрабатывается наземная техника для возбуждения колебаний с поверхности с частотой 50-100 Гц.

      Излучатель  является определяющим элементом комплекса  аппаратуры, так как от его электроакустического к.п.д. зависят характеристики генератора и блок-схемы, габариты, стоимость, мобильность и другие параметры, влияющие на экономическую эффективность применения воздействия.

      Основными технологическими параметрами термоакустичестого воздействия являются: продолжительность  обработки, радиус прогретой зоны и температура на забое скважины.

      Процесс обработки включает в себя следующие  операции. Около устья скважины устанавливают  наземное термоакустическое оборудование. Излучатель опускают на колонне НКТ. Кабель по мере спуска НКТ прикрепляют  к трубам. После спуска глубинной аппаратуры в интервал перфорация включают в сеть наземное термоакустическое оборудование и начинают обработку ПЗС в соответсвии с расчетами. Во время обработки периодически контролируют ее режим. По истечению расчетного времени обработки отключают наземное оборудование и скважину вводят в эксплуатацию. Темп падения температуры после отключения наземного оборудования составляет 5-8 С/час. Поэтому после обработки скважину надо быстро вводить в эксплуатацию. 

      5.4. Высокочастотное электромагнитно-акустическое воздействие.[3]

      Оно основано на использовании энергии  высокочастотного электромагнитного  поля.

      При этом способе высокочастотный нагрев осуществляется с малым градиентом температуры и поэтому зона теплового  воздействия гораздо выше. Способ предназначен для обработки пластов, насыщенных высоковязкими нефтями и битумами, залегающих не небольшой глубине.

      В комплекс аппаратуры входят: полустационарная установка ЛД2-60м, акустический генератор  УЗГ-2-10 с автономной системой водоснабжения, специальное устьевое оборудование, коаксиальная линия передачи электромагнитной энергии на забой; излучатель высокочастотной электромагнитной и акустической энергии, система контроля.

      Линии передачи электромагнитной энергии  к излучателю состоит из обсадной колонны и коксиально расположенной дюралюминиевой НКТ диаметром 60 мм. с надетыми на нее диэлектрическими шайбами, предназначенными для центрирования НКТ и изоляции их от обсадной колонны.

      Излучателем электромагнитной энергии служит часть  НКТ длиной 5,5 м, выступающая ниже обсадной колонны. На эту часть НКТ надеваются цилиндрические излучатели из пермендюра (пермендюр -сплав железа с кобальтом в количестве 49 % и добавлением ванадия до 2 %). Внешняя поверхность излучателей имеет электрический контакт с внешней поверхностью трубы. Вся эта часть НКТ служит одновременно акустическим источником и высокочастотным электромагнитным излучателем. Электрические колебания от генератора УЗГ-2-10 к акустическому излучателю подаются по кабелю, проходящему внутри НКТ.

      Полустационарннй  вариант электромагнитно-акустической установки представляет собой утепленный вагон на санях размером 7000 х 3000 х 2800 мм. Вагон состоит из двух секций, в одной из которых размещается установка ЛД2-60М, в другой - акустический генератор УЗГ-2-10 и контрольно-измерительная аппаратура.

      Отмечается, что высокочастотный метод обработки  ПЗС имеет ряд преимуществ  перед электротепловыми обработками.

      Например, при нагреве забоя скважины в  течение 48 часов и радиусе прогрева 300 м избыточная температура составит: при высокочастотной обработке 50 °С, а при электротепловой - 25 ⁰С. Расчеты показывают, что при прогреве призабойной зоны радиусом 1,5 м на 20 °С электронагревателем затраты электрической энергии меньше, чем высокочастотным способом. Однако при прогреве зоны свыше 1,5 м затраты энергии выравниваются. 

      6. Комбинированные  методы воздействия  на ПЗС.[3] 

      6.1. Термохимическое воздействие на ПЗС (ТГХВ).[3]

      Термогазохимическое воздействие заключается в сжигании на забое скважины порохового заряда, спускаемого на электрокабеле. Время его сгорания регулируется и может длиться от нескольких минут до долей секунды. В соответствии с этим изменяется и газоприток, т.е. скорость выделения газа при сгорании пороха, что определяет давление и температуру в зоне горения. Кроме того, интенсивность процесса регулируется и количеством сжигаемого заряда, которое может изменяться от 20 до 500 кг.

      При сгорании порохового заряда специального состава и образования газов происходит быстрое нарастание давления и температуры в зоне горения. При быстром его сгорании давление на забое достигает 30-100 МПа, так как столб жидкости в скважине играет роль уплотнительного поршня, который не успевает быстро сдвинуться с места благодаря своей инерции. При таком быстром процессе горения осуществляется механическое воздействие на пласт, приводящее к образованию в нем новых трещин и к расширению существующих. Такое воздействие аналогично гидроразрыву пласта, но без закрепления образовавшихся трещин наполнителем.

      При медленном горении пороховых газов на забое скважины создается высокая температура (до 250 °С), так как на фронте горения заряда она достигает 3500 °С. В результате, пороховые газы проникают по порам и трещинам вглубь пласта, расплавляют смолы, асфальтены и парафины, выпавшие в призабойной зоне пласта в процессе эксплуатации скважины. Такое воздействие аналогично термическому воздействию на пласт.

      При горении заряда образуется большое  количество газообразных продуктов горения, состоящих главным образом из углекислого газа, который, растворяясь в нефти, снижает ее вязкость и поверхностное натяжение на границе с водой и породой. Это способствует повышению продуктивности скважины. Для усиления химического воздействия на карбонатные коллекторы пороховой заряд целесообразно сжигать в растворе соляной кислоты, предварительно закаченной в скважину.

      Для ТГХВ разработаны специальные аппараты, спускаемые на бронированном кабеле в скважину. Эти аппараты получили название аккумуляторов давления скважинных (АДС). В настоящее время промышленно производится четыре модификации АДС: АДС-5, АДС-6, АДС-7 и АДС-8.

      В зависимости от назначения модификации  АДС отличаются геометрическими размерами, величиной поверхности горения и термостойкостью, пороха.

АДС-5 (рис.6.1.1) состоит из сгорающих элементов АДС-5с I, воспламенителя АДС-6в 3, нагревательного элемента 2, скобы 4, каната 5, узла крепления 6, крышки 7, втулки 8, поддона 9, обоймы 10 и предназначен преимущественно для прогрева нефтегазоносного пласта. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      А.                                                                       Б.

Рис 6.1.1 Скважинные аккумуляторы давления:

а - аккумулятор  давления АДС-5; б - аккумулятор давления АДС-7. 

      Как видно из (рис. 6.1.1) АДС-7 по своим конструкциям мало отличается от АДС - 5. Их принципиальнее отличие состоит в различной величине поверхности горения порохового заряда. АДС-8 имеет составные части, идентичные АДС-5 и АДС-6, и предназначен для проведения ТГХВ на месторождениях, имеющих пластовую температуру более 100 °С.

      Все АДС работают при давлении в зоне воздействия не ниже 3 МПа в среде  воды, нефти или соляной кислоты.

      ТГХВ  практически осуществляют с помощью  имеющегося нефтепромыслового и  геофизического оборудования. Технологическая схема проведения ТГХВ пороховыми изделиями АДС-5 заключается в следующем. В скважину о помощью геофизического кабеля в интервал продуктивного пласта спускают пороховой заряд и устанавливают его на забой скважины. Пороховой заряд собирают на устье скважины в специальном устройстве для сборки из нескольких сгораемых элементов АДС-5с и воспламенителя АДС-6в, устанавливаемого в верхней части заряда. Воспламенение заряда осуществляется подачей электрической энергии на спираль накаливания, распложенную в АДС-6в. Горение начинается с верхнего торца порохового заряда, так как распространению горения на боковую поверхность препятствует жидкость, находящаяся в скважине. Полное время горения АДС-5 при давлении 3 МПа может достигать 3-5 с, поэтому давление в скважине растет незначительно и не приводит к разрыву пласта. Данная технологическая схема рекомендуется к применению в скважинах, в которых продуктивный пласт достаточно раздренирован и проницаемость призабойной зоны уменьшена в процессе эксплуатации за счет выпадения смол, парафина, механических примесей, эмульсии и др.