Совершенствование техники и технологии газоимпульсной обработки призабойной зоны скважины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Приймаченко, Дмитрий Анатольевич

• Приймаченко, Дмитрий Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Приймаченко, Дмитрий Анатольевич

Введение.

1. МЕТОДЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ СКВАЖИНЫ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, СХЕМЫ, ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ

1.1. Общая характеристика методов воздействия на ПЗС.

1.2. Гидроразрыв пласта (ГРП).

1.3. Перфорация.

1.4. Вибропроцессы.

1.5. Акустическое воздействие на ПЗС.

1.6. Обработка ПЗС депрессиями-репрессиями.

1.7. Импульсные методы.

1.8. Сводная таблица методов воздействия на ПЗС.

2. ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗО - ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ (ГИО) СКВАЖИН

2.1. Предпосылки создания нового вида оборудования.

2.2. Технологический процесс газо-импульсной обработки скважин.

2.3. Оборудование, применяемое при ГИО

2.3.1. Состав оборудования комплекса, заправляемого газообразным азотом.

2.3.2.Состав оборудования комплекса, заправляемого твердым источником топлива.

2.4. Примеры газо-импульсной обработки скважин.

Выводы по ГЛАВЕ II.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ГА-ЗО-ИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

3.1. Метод решения дифференциальных уравнений, описывающих воздействие на пласт.

3.2. Математическая модель газо-импульсного воздействия на продуктивный пласт.

3.3. Метод решения дифференциальных уравнений, описывающих воздействие на пласт.

3.4. Алгоритм решения задачи в системе MATHCAD.

3.5. Результаты проведения расчетов основных параметров давления и времени в системе MATHCAD.

3.6. Предполагаемое увеличении дебита скважины.

Выводы по ГЛАВЕ III.

4. ПРОМЫСЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ГА-ЗО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВА

ЖИНЫ (ПЗС)

4.1. Промысловые испытания.

4.2. Проведение промысловых испытаний.

4.3. Анализ результатов промысловых испытаний.

Выводы по ГЛАВЕ IV.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование техники и технологии газоимпульсной обработки призабойной зоны скважины»

На долю нефти приходится более 30% современного мирового потребления топливно-энергетических ресурсов. Можно уверенно прогнозировать на ближайшие десятилетия невозможность создания новых крупных мощностей для изменения структуры добычи и потребления этих ресурсов. Финансовый кризис в России и в некоторых других крупнейших нефтедобывающих странах мира, падение цены на нефть еще дальше отодвигают перспективы решения проблемы производства альтернативных источников энергии. Поэтому стабильные поставки нефти будут еще долго играть важнейшую роль в развитии экономического потенциала каждой из стран с развитой промышленностью, Эффективная работа нефтедобывающей промышленности России - важнейшее условие выхода ее из кризиса, достижения стабилизации в экономике. Однако в настоящее время более 60% отечественных запасов нефти приурочено к коллекторам с трудноизвлекаемыми запасами нефти (ТИЗН), эффективность разработки которых традиционными методами невысока. Изменение качества запасов в значительной степени обусловлено высокой выработанностью крупных высокопродуктивных месторождений. Существующий уровень извлечения нефти и газа из пласта не может удовлетворить потребности страны в углеводородном сырье. Вместе с тем разработка месторождений ТИЗН требует больших материальных и технических затрат, изменения системы налогообложения и т.д.

В этих условиях перспективы развития нефтедобывающей промышленности определяют следующие основные факторы:

- создание и расширение сырьевой базы путем проведения геолого-разработки и применение эффективных технологических процессов для повышения нефтеотдачи пластов;

- максимальное использование возможностей каждой добывающей и нагнетательной скважины в соответствии с потенциалом эксплуатационного объекта;

- снижение себестоимости добычи нефти с учетом затрат на геолого-разведочные и геофизические работы.

Повышение эффективности извлечения углеводородов из недр в значительной мере зависит от создания новых технологий управления процессами в призабойной зоне. Призабойная зона - область, принадлежащая одновременно и пласту, и самой скважине. В ней не только сосредоточиваются, но и усиливаются многие явления, сопровождающие процесс извлечения углеводородов из нефтяных и газовых пластов. Их многообразие и сложность послужили причиной появления значительного количества различных методов и технологий интенсификации добычи нефти, которые описаны в отечественной и зарубежной литературе. Многие явления, происходящие в приза-бойных зонах скважин (ПЗС), в настоящее время изучены недостаточно, а способы повышения их продуктивности имеют существенные недостатки. Однако в этой области накопилось много новых данных, рассмотрение которых в свете современных знаний представляет огромный интерес.

К основным причинам снижения проницаемости призабойной зоны в процессе эксплуатации скважин можно отнести следующие.

Для добывающих скважин:

- проникновение жидкости глушения (пресной или соленой воды) в процессе подземного ремонта или жидкости промывки;

- проникновение пластовой воды в обводненных скважинах при их остановках;

- набухание частиц глинистого цемента терригенного коллектора при насыщении его пресной водой;

- образование водонефтяной эмульсии;

- выпадение и отложение асфальтено-смоло-парафиновых составляющих нефти или солей из попутно-добываемой воды при изменении термобарических условий;

- проникновение в ПЗС механических примесей и продуктов коррозии металлов при глушении или промывке скважины,

- закупорка капилляров газом при добыче,

- прорыв воды из нагнетательных скважин при нарушении закачки.

Для нагнетательных скважин:

- набухание глинистых пород при контакте с пресной закачиваемой водой, а также с растворами определенных химических реагентов;

- смена в процессе закачки минерализованной воды на пресную;

- кольматация ПЗС твердой фазой промывочной жидкости при производстве в скважине ремонтных или других работ;

- повышенная остаточная нефтенасыщенность в призабойных зонах скважин, которые до перевода под нагнетание работали как добывающие.

Существенным фактором снижения эффективности выработки запасов и конечного коэффициента нефтеотдачи является обводнение добывающих скважин.

Важная роль в обеспечении рациональных темпов отбора при наиболее высоких значениях коэффициентов компонентоотдачи пласта принадлежит методам воздействия на призабойную зону. Разработаны теоретические основы множества различных методов обработки призабойных зон и технологий их проведения, используемых на отечественных и зарубежных нефтяных и газовых месторождениях. Ежегодно на месторождениях России проводится около 10000 обработок ПЗС. При этом дополнительно добывается несколько миллионов тонн нефти, однако успешность многих методов воздействия на призабойные зоны остается низкой и составляет 40-60%. Это объясняется тем, что применяемые методы обладают некоторыми или всеми следующими недостатками: невысокая успешность; громоздкость технологий; значительный расход дефицитных и дорогостоящих химических реагентов; недостаточно полно разработанные теоретические основы проектирования процессов; недостаточно обоснованный выбор скважин для осуществления различных методов воздействия и их очередности; недостаточный учет свойств и строения призабойной зоны конкретной скважины, а также распределения нефтенасыщенности и ее динамики во времени; неизвестность путей обводнения скважины и степени водонасыщенности пластов. Не всегда учитываются и изменения, происходящие в пласте и ПЗС в процессе разработки б залежи. В нефтепромысловой практике часто выбирают метод обработки ПЗС исходя из имеющихся возможностей: наличия технических средств и материалов, освоенности метода в данном регионе, его сложности и трудоемкости. Важный недостаток всех методов воздействия на ПЗС - недостаточная их регулируемость, которая особенно важна при разработке многопластовых месторождений, включающих многослойные расчлененные коллекторы. Способы регулирования путем интервального воздействия за счет механического разобщения пакерами или изолирующими материалами не получили широкого промышленного применения из-за сложности их осуществления и невысокой эффективности.

Таким образом, анализ некоторых проблем, связанных с искусственным воздействием на пласт или ПЗС, представляет несомненный интерес.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Приймаченко, Дмитрий Анатольевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ:

1 Газо-импульсное воздействие на призабойную зону скважины является перспективным способом повышения проницаемости призабойной зоны пласта добывающих и нагнетальных скважин, в первую очередь в карбонатных и терригенных (сформированных из обломков горных пород и минералов) пластах, сложенных как поровыми, так и трещиноватыми горными породами с проницаемостью от нескольких единиц до нескольких сотен миллиДарси, с пористостью 12-30 % и залегающими на глубине до 2000 метров; Проведенный анализ выявил основные достоинства и недостатки газо-импульсной обработки (ГИО). Одним из ключевых недостатков ГИО, не позволяющим повысить эффективность его применения, являлось отсутствие математической модели процесса. В связи с этим основной задачей работы было ее создание.

2 Для повышения эффективности ГИО разработана методика (математическая модель и теория газо-импульсного воздействия), позволяющая выполнять многократные циклы воздействия на призабойную зону методом ГИВ с оптимальными рабочими параметрами (давление, время, расход газа и др.). Кроме того, разработанная методика позволяет не на основании статистических данных, а на основании теоретически обоснованных расчётов правильно выбрать и назначить режим воздействия (амплитуду и длительность импульсов давления).

3 На основе разработанной математической модели на базе современной компьютерной платформы MathCad создана программа расчета основных рабочих показателей, необходимых для эффективного воздействия на ПЗС при газо-импульсной обработке. Оператору достаточно ввести в программу данные по месторождению, полученные в результате геофизического исследования пласта скважины, и он получит ответ относительно того, какие параметры воздействия необходимо задать для получения максимального эффекта.

4 Программа расчета основных рабочих показателей ГИО протестирована на реальных объектах нефтедобычи — нефтедобывающих скважинах в различных регионах Российской Федерации. Результаты промысловых испытаний показали хорошую сходимость с данными, полученными при математическом моделировании и использовании разработанной программы расчета. Рабочие параметры реального комплекса ГИВ практически совпадают с расчетными: давление зарядки генератора Р = 65 - 80 МПа (расчетное давление зарядки генератора Р = 65 МПа); время открытия клапана t = 0,1 - 0,3 с ( расчетное время открытия клапана t = 0,1 с); количество циклов воздействия z = 2 - 4 (расчетное количество циклов воздействия z = 2).

5 По результатам промысловых испытаний получена аттестация в РОСГОРТЕХНАДЗОРЕ аппаратуры и технологии газо-импульсного воздействия.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Приймаченко, Дмитрий Анатольевич, 2009 год

1. Абатуров С.В., Бриллиант Л.С., Иванов С.В., Морозов В.Ю., Рама-занов Д.Ш. Результаты акустико-химической обработки продуктивных пластов // Нефтяное хозяйство. 2000. Вып. 9 — с. 89.

2. Анализ текущего состояния и перспективы применения методов повышения нефтеотдачи пластов на месторождениях по Нижневартовск-нефтегаз. М., 1992. (Обзор, информ. / ВНИИОЭНГ. Нефтяная промышленность. Сер. Нефтепромысловое дело).

3. Багаутдинов В.А. Основные результаты работ по обработке призабойной зоны скважины месторождений ОАО «Томскнефть» ВНК за период 1991 97 г.г. ТОМСКНИПИнефть, 1998.

4. Белоненко В.Н., Павлов М.В. Повышение рентабельности разработки малых месторождений нефти // Нефтепромысловое дело. 2002. — Вып. 11.-с. 45-47.

5. Боголюбов Б.Н., Лобанов В.Н., Бриллиант Л.С., Сашнев И.А., Потапов Г.А. Интенсификация добычи нефти низкочастотным акустическим воздействием // Нефтяное хозяйство. 2000. - Вып. 9.-е. 80-81.

6. Бриллиант Л.С., Рубинштейн О.И., Морозов В.Ю., Сашнев И.А., Цыкин И.В. Применение волновых технологий в добычи нефти // Нефтяное хозяйство. 2000. — Вып. 9. — с. 87 - 88

7. В.Х. АХИЯРОВ, Л.Г. ПЕТРОСЯН, З.Б. СТЕФАНКЕВИЧ, Ю.В. ТЮКАЕВ. Изучение эффективности воздействия переменных давлений на фильтрационные свойства пород// Геология нефти и газа, 01.1992 г.

8. Варданян Г. Интенсификация добычи: две стороны одной трещи-ны//Нефтегазовая вертикаль. 2003. — №1. - С. 36 - 47.

9. Газимов P.P., Ирипханов Р.Д., Шлеин Г.А. Применение вибрацион-но-циклических методов интенсификации притоков и восстановления приемистости при освоении скважин // Нефтяное хозяйство. 2000. -Вып. 9. - с. 76 - 80.

10. Горбачев Ю.И., Иванова Н.И. и др. Акустические методы повышения нефтеотдачи пластов и интенсификации добычи нефти//Нефтяное хозяйство. 2002. - №5.

11. Григорян Н.Г., Ловля Г.Г., Шахназаров Г.Г. и др. Прострелочные и взрывные работы в скважинах — 3-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1992.

12. Григорян Н.Г., Ловля Г.Г., Шахназаров Г.Г. и др. Прострелочные и взрывные работы в скважинах 3-е изд., перераб. и доп. - М., Недра, 1992.

13. Григорян Н.Г., Пометун Д.Е., Горбенко Л.А., Ловля Г.Г. Прострелочные и взрывные работы в скважинах — 2-е изд., перераб. М., Недра, 1980.

14. Григорян Н.Г., Пометун Д.Е., Горбенко Л.А., Ловля Г.Г. Прострелочные и взрывные работы в скважинах — 2-е изд., перераб. М., Недра, 1980.

15. Губарь В.А. «Способ обработки призабойной зоны пласта скважин». Патент на изобретение № 2105874. Бюл. № 6 1998 год.

16. Губарь В.А. «Способ обработки призабойной зоны пласта скважин». Патент на изобретение № 2105875. Бюл. № 6 1998 год.

17. Губарь В.А. «Устройство для обработки призабойной зоны пласта скважин». Патент на изобретение № 2194852. Бюл. № 35 2002 год.

18. Губарь В.А. Губарь Д.В. «Устройство для обработки призабойной зоны пласта скважин». Свидетельство на полезную модель № 28892. Бюл.№11 2003 год.

19. Губарь В.А., Моисеев В.А. и др. «Способ обработки призабойной зоны пласта скважины и погружной генератор для его осуществления». Патент на изобретение №2147337. Бюл. № 10 2000 год.

20. Дзюбенко А.И., Дрягин В.В., Митрофанов В.П., Нечаева Н.Ю. Результаты промысловых испытаний акустического воздействия на призабойную зону пласта // Геология, геофизика, и разработка нефтяных месторождений 1998. Вып. 10 — с. 36 — 41.

21. Дроздов А.Н., Мохов М.А. и др. Технология и техника вибросейсмического воздействия на пласт при одновременной добыче нефти из скважины//Бурение и нефть. 2003. — №10.

22. Дыбленко В.П1., Туфанов И.А., Шарифуллин Р.Я. Камалов Р. Повышение продуктивности и реанимация скважин с применением виброволнового воздействия // М: Недра. — 2000. — с. 381.

23. Дыбленко В.П., Туфанов И.А., Шарифуллин Р.Я., Марчуков Е.Ю., Репин Д.Н. Фильтрационные явления и процессы в насыщенных пористых средах при виброволновом воздействии // Нефтепромысловое дело. -1994.-Вып. 5.

24. Жуков И. Моделирование процесса сейсмоакустического воздействия на пласт при стационарной фильтрации // Газовая промышленность. -1997.-Вып. 7.-с. 63-64.

25. Зотов B.C., Альнабуда1 А.С., Губарь В.А., Караогланов С.А. «Метод газо-импульсной обработки скважин». Научное издание. СПб.: «Галея Принт», 2004 200с.

26. Ибрагимов Л.Х., Мищенко И.Т. Интенсификация добычи нефти. М., Нефть и Газ, 1996.

27. Ибрагимов Л.Х., Мищенко И.Т., Челоянц Д.К. Интенсификация добычи нефти. М., Наука, 2000.

28. Интенсификация выработки запасов нефти в поздней стадии разработки. М., 1982. (Обзор, информ. / ВНИИОЭНГ. Нефтяная промышленность. Сер. Нефтепромысловое дело; вып.25(49).

29. Интенсификация добычи нефти путем щелевой перфора-ции//Нефтяное хозяйство. 2000. №12.

30. Камалов Ф.Х., Латыпов Р.С. и др. Современное оборудование для испытания и интенсификации добычи нефти//Каротажник. 1997.1. Вып.38. С. 43-46.

31. Максименко А.Ф., Елисеев Н.Ю., Шахиджанов Ю.С. Использование энергии ударных, сейсмических и акустических волн для интенсификации процессов разработки нефтегазоконденсатных месторожде-ний//Передовые технологии на пороге XXI века. М., НИЦ Инженер, 1998.

32. Материалы сайта http://otoinc.com/rus//Canr компании OIL TECHNOLOGY OVERSEAS.

33. Материалы сайта http://www.delo.tver.ru/spfg и http://www.petrogloss.narod.ru//Hcnonb30BaHHe новых технологий обработки призабойной зоны и геофизический контроль их эффективности.

34. Материалы сайта http://www.sciteclibrary.ru//Hayчнaя библиотека.

35. Материалы сайта http://www.vniitneft.ш//BHИИTнeфть.

36. Медведев Н.Я., Сонич В.П. и др. Анализ эффективности и перспективы применения методов воздействия на пласты//Нефтяное хозяйство. — 2001.- №9,- С.69-75.

37. Молокович Ю.М., Марков А.И., Давлетшин А.А., Куштанова Г.Г. «Пьезометрия окрестности скважин. Теоретические основы» Казань, Изд. «ДАС», 2000.

38. Молчанов А.А., Дмитриев Д.Н. и др. аппаратура импульсного упругого воздействия на нефтяные пласты «Приток — 1» для интенсификации режима работы нефтегазовых скважин//Каротажник. — 1998. Вып.50. -С. 63-65.

39. Оборудование для обработки призабойной зоны пласта и клапаны сливные для ШСНУ. М., 1992. (Обзор, информ. / ВНИИОЭНГ. Нефтяная промышленность. Сер. Нефтепромысловое дело).

40. Патент России №1652519, опубл. 30.05.91.

41. Патент РФ №1692195, опубл. 20.11.96.

42. Патент РФ №2001256, опубл. 15.10.93.

43. Патент РФ №2023147, опубл. 15.11.94.

44. Патент РФ №2042799, опубл. 27.08.95.

45. Патент РФ №2046184, опубл. 20.10.95.

46. Патент РФ №2071556, опубл. 10.01.97.

47. Патент РФ №2090747, опубл. 20.09.97.

48. Патент РФ №2105143, опубл. 20.02.98.

49. Патент РФ №2123106, опубл. 10.12.98.

50. Патент РФ №2128285, опубл. 27.03.99.

51. Патент РФ №2131512, опубл. 10.06.99.

52. Патент РФ №2138631, опубл. 27.09.99.

53. Патент РФ №2183736, опубл. 20.06.02.

54. Патент РФ №2192540, опубл. 10.11.02.

55. Патент РФ №2194852, опубл. 20.12.02

56. Патент РФ №2203412, опубл. 27.04.03.

57. Патент РФ №2209949, опубл. 10.08.03.

58. Патент СССР №1711516, опубл. 18.09.89.

59. Патент СССР №933959, опубл. 07.06.82.

60. Патент США №2080623, опубл. 18.05.37.

61. Пороховой генератор давления акустический для скважин и технология виброволнового воздействия на призабойную зону//Изобретения и рацпредложения в нефтегазовой промышленности. — 2003. — №6.

62. Правила ведения ремонтных работ в скважине. РД 153-39-023-97. НПО «Бурение».

63. Просвиров С.А. Струйник и пульсатор в одном аппарате//Нефть России. 1998. №10.

64. Родионов И. Интенсификация добычи нефти на месторождениях ОАО «Лукойл»//Нефть и Капитал(спец. прилож. Нефтеотдача). 2002. -№5. - С.80 - 85.

65. Садников И.Ф., Мухутдинов А.Р. и др. Основные результаты разработки и внедрения новых экспресс — технологии термоимплозионной и перфорационно — имплозионной обработки малодебитных сква-жин//Каротажник. 2001. - №86.

66. Саркисов Н.М., Шишов С.В. Совершенствование технологии щелевой перфорации скважин//Нефтяное хозяйство. 1995. - №3. - С.14 -26.

67. Скважинный ионпо плазменный генератор//Изобретения и рацпредложения в нефтегазовой промышленности. - 2003. — №5.

68. Техника и технология повышения производительности скважин и нефтеотдачи пластов. ВНИИ им. академика И.П. Крылова, М., вып. 108, - 1982.

69. Технология акустической реабилитации нефтяных скважин и пластов АРС и П//Изобретения и рацпредложения в нефтегазовой промышленности. 2003.- №6

70. Умариев Р.А. Устройства и способы повышения фильтрационных свойств призабойной зоны скважины. М. ВНИИОЭНГ, 1989.

71. Устройство для имплозионного воздействия на призабойную зону скважины//Изобретения и рацпредложения в нефтегазовой промышленности. 2003.- №5.

72. Хоминец З.Д. Перспективы применения эжекторных многофункциональных пластоиспытателей геофизическими организациями. НТВ «Каротажник». Тверь : Изд. АИС. 2004. Вып. 120. С. 98-1 ЮЛ.

73. Шагиев Р.Г. «Исследование скважин по КВД» М., Наука, 1998.

74. Шлейн Г.А., Газимов P.P., Ирипханов Р.Д. Применение вибрацион-но-циклических методов интенсификации притоков и восстановления приемистости при освоении скважин // Нефтяное хозяйство, 2000 г. №9.

75. Щелкачев В.Н. «Основы и приложения теории неустановившейся фильтрации: Монография в 2-х ч. М., Нефть и Газб 1995.