Яремійчук Р.С., Возний В.Р. Освоєння та дослідження свердловин

Подождите немного. Документ загружается.

РОЗДІЛ 8.

Гідродинамічні

дослідження

свердловин

Метод дотичної

В системі координат АР(і) і і (графа 2, 3 табл. 8.12) будується

крива

підвищення тиску (рис.

8.19),

в якій з початку координат прово-

диться дотична. Точка дотику дотичної з кривою підвищення тиску

відповідає часу г

= 6 діб або 52

•

с і тиск Д Р

~ 1, 47

•

Па.

П'єзопровідність пласта К — 0,57-

50О

52*10'

= 0,274

Гідроировідність

** = 0,051

2615

1О

1,47 -10

90*10

Па.с '

3,2

',5

0,3

.Па

—

3і567в9?0і1Т213

Ідоди

Рис.

8.19. Метод дотичної -

результуюча

пряма

Рис. 8.20.

Еталонна

крива в

логарифмічному

масштабі

382

РОЗДІЛ 9.

Методи

покращення

фільтраційну*

властивостей

порід

9. Методи покращення фільтраційних властивостей

порід в привибійній зоні свердловини

В процесі освоєння свердловини і підготовки її до довготривалої

експлуатації реалізовуються різні методи відновлення первісних

фільтраційних властивостей порід або їх покращення. Одні з них діють

на

всю фільтраційну систему пласта в пристовбурній зоні (методи

гідромеха віч ного впливу), інші вибірково діють на систему порода-

флюїд хімічними методами, треті поєднують в собі фізико-хімічну дію.

Окремим,

надзвичайно важливим процесом покращення

фільтраційних властивостей порід, є гідравлічний розрив. Будь-який з

процесів або їх комбінація повинні забезпечувати довготривалу експлу-

атацію свердловини з потенційно можливим дебітом.

Розглянемо

різні методи,що знайшли застосування в практиці в Ук-

раїні та за її межами.

9.1.

Методи гідродинамічного впливу на пласт

9.1.1. Метод змінних тисків <МЗТ)

Цей

метод був запропонований і впроваджений в практику на про-

мислах України К.В.Гаврилкевичем. На промислах Татарії і Башкири

метод дістав назву гідропоршнювання. Використовується він при

наяв-

ності тріщинних колекторів, які в процесі їх розбурювання закупорю-

ються твердою фазою,і тріщини перестають бути флюїдопровідними.

При

реалізації цього методу насосно-компресорні труби спускають до

верхніх дір фільтрової частини обсадної колони, гирло свердловини

обладнується фонтанною арматурою, а на нагнітальній лінії встанов-

люється патрубок, на якому змонтована тарована діафрагма, розрахова-

на

на максимально допущений внутрішній тиск,

який

може витримати

колона

НКТ, обсадна колона та гирлове обладнання.

Суть методу полягає в створенні в привибійній зоні пласта змінних

тисків - спочатку створюється надлишковий тиск, а при руйнуванні

діафрагми він "миттєво" знижується і за рахунок інерційних ефектів це

зниження

тиску є значно меншим за величиною від гідростатичного.

При

створені великих надлишкових тисків стінки тріщин розкривають-

ся,

сприяючи поступленню в них робочої рідини, а при -миттєвому

зниженні

тиску виникає великий градієнт тиску зі сторони пласта в

свердловину, що веде до великої швидкості припливу рідини в свердло-

вину. Ця рідина виносить в свердловину

тверду

фазу, очищуючи

тріщини

від неї. Таким чином, один цикл дії на пласт складається з

нагнітання

в тріщини під тиском робочої рідини і різкого зменшення

тиску на вибій свердловини.

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

РОЗДІЛ 9.

Число

циклів дії на пласт може складати 10-50 та більше. Для при-

кладу, на свердловині № 1 Орівської площі в Бориславському нафтога-

зовому управлінні в 1961 році

було

створено 110 циклів, внаслідок чого

пласта

було

вилучено біля 10 тонн гематиту. Процес супроводжується

періодичною зворотньою промивкою (через 10 циклів) для виносу з

вибою механічних домішок. Під час проведення процесу здійснюється

аналіз робочої рідини з визначенням кількості домішок, які

підіймаються нею з вибою.

9.12. Методи "миттєвого"

зниження

тиску на вибій

свердловини

Ці

методи називають ще і імшюзійними. Реалізуються вони різними

технічними засобами, серед яких найбільш відомими є:

1. Миттєва депресія на пласт створюється за рахунок різкого

відкриття клапанного пристрою в

НКТ,

рівень рідини в яких попередньо

знижений.

Здійснення цього процесу можливе при роз'єднанні трубного

затрубного просторів пакером. Процес проводиться за такою схемою.

В свердловину на насосно-компресорних

трубах

спускають пакер і

встановлений

в їх нижній частині клапанний пристрій,

який

не пропу-

скає

в середину НКТ рідину. Пакер може використовуватися лише ме-

ханічного типу, і він повинен

бути

максимально наближеним до пласта.

Висота стовпа рідини в НКТ, якщо її підливають, повинна обмежува-

тись величиною допустимої депресії на пласт Д

Рдоп

. Інтенсивність

припливу спостерігають по підвищенню рівня в

НКТ.

При відсутності

припливу пакер звільнюється, зворотньою промивкою промивають

свердловину з метою виносу з вибою свердловини механічних

домішок, які виносяться з пласта в свердловину. Цей метод дозволяє

створювати одноразову миттєву депресію.

2. Миттєва депресія на пласт створюється випробовувачем пластів на

трубах

(ВПТ). За своєю схемою фізична дія на привибійну зону подібна

до попереднього Методу. При відкритті клапанного вузла в випробову-

вані

"миттєво" з'єднуються простір в підпакернІй зоні і всередині насос-

но-компресорних

труб,

чим забезпечується створення депресії на пласт.

При

використанні багатоци ютового випробовувача на

трубах

можна

створити багаторазове миттєве зниження тиску на вибій при зменшенні

депресії при наростанні тиску в середині НКТ.

3. Миттєва депресія на пласт створюється за допомогою струминних

апаратів. Метод розроблений та науково обгрунтований в

Івано-

Франківському

інституті нафти і

газу.

При цьому методі можна створю-

вати багаторазові миттєві депресії з підтримкою величини депресії на

заданому рівні необхідну кількість разів. (Схеми реалізації даних методів

зображені на рис. 9.1 а, б, в).

Ці

методи є надзвичайно ефективними з точки зору очистки при-

вибійної зони пласта. В момент зниження тиску або його відновлення:

384

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

РОЗДІЛ 9.

Рис

9.1 Схема реалізації методів перемінних тисків

385

РОЗДІЛ 9.

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

1) виникають високі градієнти тиску, які направлені або з пласта в

свердловину або з свердловини в пласт;

2) високі градієнти тиску з пласта в свердловину співпадають прак-

тично в часі зі зняттям тиску на вибій, а, отже, з відсутністю сил, які

притискають дисперсну фазу до скелета породи або до тріщин в пласті,

що полегшує винесення частинок в свердловину;

3) високий градієнт тиску з свердловини в пласт дозволяє змінювати

положення застрягнутих частинок в перегинах пор або в звивинах

тріщин, що при наступному зниженні тиску полегшує їх винесення з

свердловини;

4) максимальний градієнт тиску виникає на відстані 1,05 ... 1,07

радіуса

свердловини;

5) в присвердловинній зоні пласта виникають градієнти швидкостей

поширення

депресійної воронки між скелетом пласта, дисперсною фа-

зою і пластовим флюїдом;

6) при миттєвій зміні тисків в свердловині міняється напружено-де-

формаційний

стан в породах навколосвердловинноі" зони через зміну

радіального Ог і кільцевого Се напружень, що сприяє розкриттю

тріщин або їх поширенню в бік пласта. __

За

даними робіт А.Х.Мірзаджанзаде і його учнів раптова розгермети-

зація робочих систем під тиском може привести до

виникнення

корот-

кочасних від'ємних тисків, а за дослідженнями

А.Хейуорда

від'ємний

тиск

є одним з метастабільних станів, при якому проявляється ефект

розтягу і наступного розриву рідини.

Теоретичні дослідження вказали на високу ефективність використан-

ня

методів багаторазового миттєвого зниження тиску на вибій І

відвовлення його в свердловині з точки зору очистки привибійної

зони.

Теоретично доказана можливість якнайшвидшого відновлення

фільтраційної здатності порід шляхом дії на привибійну зону пласта

циклічно повтореними змінними тисками. ~

Теоретичні дослідження підтверджені також лабораторними

дослідженнями З.Стефанкевича на взірцях колекторів родовищ

Західного Сибіру, які характеризуються низькими фільтраційними вла-

стивостями. Дослідження проводились на установках, в яких моделю-

вали термобаричні умови залягання порід і забезпечували зміну

фільтраційних властивостей внаслідок багаторазового змішування

фільтраційних флюїдів в порових каналах і зміну їх

руху

у взірці шляхом

створення депресій і репресій.

Дослідження показали, що необхідні величини різко створюваних

депресій і репресій, їх число (число циклів), частота кожного циклу дії

залежить від багатьох факторів; літолого-петрографічних властивостей

колекторів, їх пористості і проникності, властивостей флюїду, про-

цесів, які відбуваються в колекторах під дією водних розчинів і т. д.

Дуже

важливим є те, на якій

стадії

експлуатації знаходиться свердловина і

розробка родовища в цілому і які методи штучної дії на привибійну зону

пласта проводилися раніше з метою відновлення їх проникності. .

386

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

РОЗДІЛ 9.

Залежність коефіцієнта збільшення проникності пісковина

Кп/Ко

від числа циклів, амплітуди і виду дії змінними тисками зображена на

рис.

9.2

Початкова проникність цього пісковина

АГо

по розчину

ИаСІ

складала

0,2 мкм при пористості 17,7%. Після довготривалого витіснення роз-

Рис.

9.2. Залежність коефіцієнта збільшення проникності

пісковина

Кп/Ко

від числа циклів п і вигляду дії (а).

Схеми

дії:

б -

різкими

депресіями

амплітудою

АР = 0,6 МПа; в -

депресіями

амплітудою

АР = 0,6 МПа в

поєднанні

репресіями

АР =

0,6МПа;

г -

депресіями

амплітудою

АР = 3 МПа; д -

депресіями

амплітудою

АР = 3 МПа в

поєднанні

репресіями

А Р = 1,5 МПа; є

-депресіями

амплітудою

АР = 3 МПа в

поєднанні

репресіями

А Р ==3 МПа;

ж -

депресіями

амплітудою

АР = 6 МПа

чину гасом проникність шсковика зменшилась до 0,011 мкм . Такий

стан породи (наявність моделі нафти,

гасу

залишкової води) прийнято

було

за модель в природньому стані. Після проведення ще декількох

циклів витіснення

гасу

розчином №СІ проникність шсковика змен-

шилась до

0,002

мкм . Відновлення проникності здійснювалося шля-

хом дії на породу різко створеними депресіями і депресіями,

поєднаними

з репресіями. Максимальний ефект отримано при дії на

387

РОЗДІЛ 9.

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

пісковик

змінними депресіями Д Р = 6 МПа (рис.9.2, ж) і депресіями-

репресіями (рис.9.2, д, є) при 5 ... 10 циклах дії.

Для порід з більш низькими фільтраційними властивостями (ар-

гиліт з алевролітом) характер дії і її ефективність дещо відрізняються

(рис.

9.3). Для низькопроникного алевроліта максимальний ефект от-

римано

при дії змінними депресіями АР =3,6 МПа більше ніж при

20 циклах. Менш ефективним є дія на породу змінними тисками при

Рис.

9.3. Залежність коефіцієнта збільшення проникності

алевроліта

Кп/Ко

від числа циклів п і вигляду дії (а).

Схеми

дії:

рЬкими

депресіями

амплітудою

АР

3,6 МПа; в -

депресіями

амплітудою

АР = 3,6 МПа є

поєднанні

репресіями

А Р =1,8 МПа

;

г -

депресіями

амплітудою

АР =3,6 МПа в

поєднанні

репресі-

ями АР =3,6 МПа; д -

депресіями

амплітудою

АР =3,6 МПа в

поєднанні

репресіями

АР = -7,2 МПа

однакових величинах депресії І репресії. І зовсім від'ємний результат

отримано,

коли величина репресій в 2 рази більша величини депресій .

В період з 1985 по 1992 роки на різних родовищах України,

Російської федерації, Беларусі та інших держав ця технологія застосова-

на

на 4 тисячах свердловин. Найбільший ефективно вона застосовується

на

Муравленковському родовищі Сибіру, де щорічно опрацьовується

біля 150 свердловин. За рахунок цієї технології досягнуто збільшення

388 —^ - -

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

РОЗДІЛ 9.

дебітів

свердловин в 1,5 ... 10 разів з тривалістю отриманого ефекту від

100 до 400 діб.

На

свердловинах, де фіксується збільшення продуктивності,

відзначається багатократне збільшення гідропровідності та збільшення

Інтервалів працюючої товщини пласта від 20 ... 40% до 4 разів і більше.

Таким

чином підтверджується не лише очистка привибІйної зони

працюючих пластів, але й введення в розробку тих ділянок пласта, які

при

звичайному освоєнні не вступили в розробку.

Дана технологія не рекомендується до застосування в

умовах

ано-

мально низьких пластових тисків, при неякісному цементуванні, при

невеликих відстанях між водяними і нафтовими пластами ( менше 10

м),

а також при нестійких і слабозцементованих колекторах.

Ця

технологія зате добре комбінується з хімічними методами дії на

пласт (кислотами, лугами). В очищений за рахунок депресії і репресії

пласт легко проникає хімічний розчин, охоплює своєю дією значну

площу породи, а пізніше продукт її реагування з породою при створенні

депресії легко виноситься з пласта в свердловину.

На

рис. 9.4 зображена типова схема зміни кількості вилученої з пла-

ста рідини з ростом числа циклів депресій-репресій. При перших циклах

відбувається руйнування зони кольматації, а після цього в процесі очи-

стки

збільшується приплив нафти до вибою. При досягненні певного

Рис.

9.4. Зміна кількості вилу-

ченої нафти з ростом числа

циклів

депресій-репресій

числа циклів (а це може

бути

від 5 ... 6 до ЗО ... 40) наступає стабілізація

притоку, що свідчить про успішне закінчення технологічного процесу.

9.1.3. Віброударний вплив на пласт

Метод розроблений в Московській академії нафти і

газу

ім.

І.М.Губкіна. За рахунок створення поздовжніх і поперечних

віброударних хвиль внаслідок втомних явищ відбувається утворення

системи дрібних тріщин в привибійній зоні. Віброприпливу піддається

також рідина, яка знаходиться в пласті. Внаслідок зменшення В'язкості

рідини

і сил зчеплення її з породою покращуються умови

руху

рідини з

пласта до вибою свердловини і покращуються умови виносу твердих

частинок

в свердловину. Віброударний вплив рекомендується проводи-

ти в свердловинах, де розкриті пласти з високими тисками, але які є

літологічно неоднорідними та мають низьку проникність.

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

РОЗДІЛ 9.

Для проведення віброударного впливу на пласт використовуються

гідравлічні вібратори, які спускаються в свердловину на насосно-комп-

ресорних

трубах.

Гідровібратори здатні виробляти

2500-3000

ударів

за

хвилину. Новою модифікацією віброударного впливу на пласт є засто-

сування гідромолотів, які встановлюються на поверхні свердловини і за

допомогою яких передається на вибій верхня або нижня частина сину-

соїди. Обладнання і технологія розроблені під керівництвом проф. Ба-

жала А. Г.

Метод впливу на пласт

хоча

і знаходиться на початковій

стадії

впро-

вадження,

але він має велике майбутнє в застосуванні.

9.1.4.

Гідравлічний розрив пласта

Гідравлічний розрив пласта (ГРП) - це метод утворення в пласті

нових або розширення і розвиток деяких існуючих тріщин при

нагнітанні

в свердловину рідини або піни при високому тиску. Для того.,

щоб новоутворені тріщини були добрими провідниками флюїдів і мали

велику проникність, вони заповнюються закріплюючим агентом, на-

приклад,

кварцевим піском. Під дією гірничого тиску заповнені квар-

цевим

(або штучним) піском тріщини повністю не змикаються, завдяки

чому збільшується фільтраційна поверхня свердловини. Іноді включа-

ються в роботу зони пласта з кращою проникністю.

ГРП

застосовуються в будь-яких породах, за виключенням пластич-

них

сланців та глин. Цей метод служить не для відновлення природньої

проникності

порід, а до їх значного збільшення. Сучасні, найбільш ос-

воєнні

в Україні, технології ГРП передбачають звичайно заповнення

тріщин

піском вагою більше 10 тон і застосовуються для збільшення

поточного

дебіту

нафтових, газових або приймальності нафто- газових

свердловин в пизькопроникних (к < 0,05мкм ) пластах не менше тов-

щиною

п'яти метрів, які залягають на глибинах до

3500

м, а також в

пластах з дещо більшою проникністю, але які попередньо забруднені в

привибійній

зоні під час спорудження або в процесі експлуатації сверд-

ловин.

При збільшенні піску, який подається в тріщину, до 20 тонн

здійснюється глибо

проникний

ГРП, яки забезпечує різке збільшення

фільтраційної поверхні, зміну характеру впливу рідини від радіального

до лінійного з підключенням нових зон пласта, ізольованих від свердло-

вини

внаслідок макронеоднорідності. Тріщини такого ГРП досягають

100...150

м довжини при іх ширині

10...20

м.

В газоносних пластах проникністю до 0,001 мкм

застосовують ма-

сивний

ГРП, при якому розвиваються тріщини довжиною до 1000 м,

закріплені

великою кількістю піску (до 300 т). Масивний ГРП

дуже

дорогий, тому він мусить

бути

передбачений кошторисною вартістю

свердловини, бо вона збільшує її на

30...50

відсотків.

Для здійснення ГРП із свердловини підіймають НКТ іінше глибинне

устаткування (насосне, газліфтне), шаблонують експлуатаційну колону,

спускають НКТ разом з пакером. Після встановлення пакера

390

РОЗДІЛ 9.

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

здійснюють опресовку НКТ і пакера. Процес ГРП розпочинається з

перевірки приймальності свердловини при найменшій витраті рідини

розриву з поступовим її збільшенням наприклад, 225, 450, 950 та 1500

/добу)

і аж до значення, при якому забезпечується закріплення

тріщин.

Далі закачується пісконосій з піском при постійній або зроста-

ючій витраті рідини і при концентрації піску Яліску

40...250кг/м

,яка

залежить від в'язкості рідини, її фільтрівності в пласт і величини витра-

ти.

На

стадії

завершення ГРП потрібно витіснити суміш рідини з піском

із свердловини в пласт продавлювальною рідиною І закрити НКТ для

зниження

тиску до атмосферного. Опісля піднімають НКТ з пакером і

спускають глибинне устаткування для експлуатації свердловини. Для

ГРП

на свердловину завозять необхідну кількість закріплюючого агента

(кварцевого піску) (наприклад, С =

10...20

т) з фракціями

0,6...1,0

мм

або

1,0...1,6

мм, рідину розриву пласта (наприклад, Ур =

10...30

м ),

рідину-пісконосій (наприклад,!^ =

100...300м

), рідину для продавлю-

вання

в пласт пісконосія в об'ємі тієї частини свердловини, по якій її

закачують

(Кір).

Рідина розриву пласта повинна

бути

сумісною з пла-

стовими флюїдами, добре фільтруватися в

низько

проникну

породу і, не

зменшуючи її проникності, не горіти,

бути

доступною, недорогою, а

тому в її ролі найчастіше застосовуються водні розчини ПАР.

Рідина-пісконосій

повинна

бути

сумісною з пластовими флюїдами,

мати здатність утримувати пісок, погано фільтруватися через поверхню

тріщин,

не горіти,

бути

доступною і недорогою. Для звичайних ГРП

найкраще

застосовувати водні розчини ПАВ

(0,1...0,3%)

і полімерів

(ПАА,

КМЦ,

ССБ).

Наприклад, на Прикарпатті застосування 0,4% вод-

ного розчину ПАА забезпечує розвиток і закріплення тріщин піском

кількістю до 10 т при концентрації

йогоКпс

= ІООкг/м , об'ємом рідини

100 м , її витратою біля

6000

/добу.

Продавлювальна рідина має

бути

малов'язкою і не горіти. В її якості використовуються водні розчини

ПАР

(0Д...0,3%).

Утворення нових тріщин або розкриття існуючих можливе при

умові, що створений в пласті тиск при нагнітанні рідини з поверхні

повинен

бути

більшим від гірського тиску, а для створення нових тріщин

ще й міцності порід. При утворені нових тріщин спостерігається різке

зменшення

тиску на гирлі свердловини (на 3-7 МПа), якого, правда,

інколи

можна і не помітити.

Розкриття

існуючих тріщин відбувається при незмінному тиску або

при

його незначному збільшені. В обох випадках спостерігається ріст

коефіцієнта

приймальності свердловини К

р , який після ГРП повинен

збільшитися не менше, ніж в 3-4 рази, що вважається критерієм мож-

ливості закріплення тріщин піском.

Тріщини

ГРП в неглибоких свердловинах (до 900 м) мають горизон-

тальну орієнтацію, а в глибоких - вертикальну або похилу, близьку до

вертикальної. Розвиток тріщин відбувається в такій площині, де є ней-

менші

сили опору або де є найменший гірський тиск. Наприклад, на-

прям

розвитку тріщин на деформованих антиклинальних складках

Прикарпаття

переважно співпадає з напрямом короткоїїх осі.

391

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

РОЗДІЛ

Тиск

розриву пласта/^ є найважливішим параметром

ГРП.

Досвідом

встановлено, що його можна оцінити

за

величиною гірського тиску

(

~ 0,8 Р

Оскільки

залежить

від

напруженого стану порід,

який

визначається

не

лише глибиною залягання,

то

його оцінка

дуже

не-

надійною. Найкраще можна прогнозувати

методом, що грунтується

на

поєднанні промислового

досвіду

ГРП

свердловинах даного регіону

з дослідженням приймальності тієї свердловини, в якій передбачається

розрив.

Для нагромадження промислового

досвіду

кожній свердловині,

де

проводиться ГРП, необхідно визначати тиск на вибої

Рр

при найменшій

подачі насосного агрегата (яка дорівнює біля

225 м

/добу)

тиск

на

вибої Рр4,

який

відповідає чотирикратному збільшенню коефіцієнта

приймальності свердловини,

також максимальний тиск

на

вибої

Рр так, ДОСЯГНеНИЙ ПрИ ГРП.

Для Прикартатського регіону встановлено, що Р

1,15

Рр

тах,

1,22

Ро,

Рр

тол

Рр4

-1,06

Точніший,

але трудомісткіший спосіб визначення Рр4

врахуванням

початкового значення приймальності

тангенса кута нахилу кривих

зміни

коефіцієнта приймальності

до осі

тисків Кпр =

Др)

при умовній

лінізації цієї залежності зображено

на

рис. 9.5. Розрахункова формула

має вигляд

про

= Ро +

причому для умов Передкарпаття

і§р = 136,5 (10Р

Х235

(9.2)

де Кпр

- в м

/доба, Ро

- в

МПа.

Аналізуючи індикаторні криві ГРП (рис.

9.5) у

взаємозв'язку

кри-

вими

приймальності (рис.

9.6)

Ю.Д.Качмаром виявлені закономірності

змін витрати

тиску.

Очікувана найменша

найбільша витрати рідини

при ГРП

фільтрувальною рідиною

і Опс ^ 10т

буде

складати

(вм

/добу)

Цтіп

4Кцро

( Рр 4~ Рпл )

Чтах

7Кпро

(1,06

р4

-Рпл)

(9.3)

Практикою

встановлено, що розрахункові значення при ГРП

на

Пе-

редкарпатті близькі до фактично досягнутих

свердловинах.

При

розриві пласта фільтрувальною рідиною Ю.ПЖелтов запропо-

нував формулу для розрахунку розмірів вертикальної тріщини

—

2л

ткдоо

(9.4)

392

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

РОЗДІЛ

Рис

9.5. Зміна приймальпості свердловини під час ГРП,

характерна для свердловин Прикарпаття

Умовні

позначення:

точка

відповідає

приймальності

про

при

витраті

до

тиску

Ро,-

точка

В -

при

= Рр тах,'

точка

В -

при Кпр

Кпр

тах

393

РОЗДІЛ

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

Рис.

9,6. Індикаторна

крива

ГРП,

характерна для свердловин Прикарпаття

Умовні

позначення:

- точка,

одержана

побудовою;

2 -

режим

ГРП; 3 -

дослідження

сверд-

ловин

на

приймальність;

4 -

режим

ГРП при

закріпленні

тріщин;

гіпотетична

зміна

припмальності

394

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

РОЗДІЛ

де

д / - довжина тріщини, см; Ур - об'єм рідини-пісконосія, см ;

дтах - витрата рідини, см

/с; ц - в'язкість, Пах; Н - висота пласта

(тріщини),

см; т - пористість породи (частка цілого); к - проникність

породи, см ,

АРс + А Ро

(9.5)

де А Рс - перепад тиску між свердловиною і пластом, який визна-

чається при пробних розривах пласта

Д Рс =Рртзх - Рпл, МПа

Д Ро - перепад тиску між пластом і кінцем тріщини, МПа.

Ширина

тріщин

0)=

4(1- 2У) (1 +

у)(АР

Яіп/)

ГЕ

(9.6)

гірських порід;

де V - коефіцієнт Пуасона для

Е - модуль Юнга.

Решта параметрів ГРП і тиск на гирлі свердловини, кількість насос-

них агрегатів, маса піску, об'єм рідини і т. д. розраховуються відомими

з інструкцій та довідників методами.

Оцінка

технологічної ефективності ГРП з горизонтальною тріщиною

здійснюється за І.В.Кривоносовим з умови припливу до свердловини з

радіусом, рівним

радіусу

тріщини Кщр

пГРП

Як/Кк

„ .

\УО "о і^тр

де

ОГРП

і по - відповідно дебіти після і перед ГРП;

Як

- радіус контура живлення;

ге - радіус свердловини.

Якщо тріщина вертикальна, то замість

Нтр

підставляєтьсяКтр

1/4,

а якщо Із забрудненою привибійною зоною, то замість г

- радіус зони

проникнення

пр

9.1.5.

Вибухові

методи

інтенсифікації

притоків

глибоких

свердловинах

Сучасна геофізична служба володіє досвідом і обладнанням для

інтесифІкації притоків за рахунок використання вибухів і імпульсних

процесів.

Вибухом називається швидке фізичне або хімічне перетворення ре-

човини,

при якому вилучена енергія

дуже

швидко переходить в енергію

стиску і

руху

самої речовини, тобто продуктів його перетворення, в

навколишнє

середовище.

Вибуху,

звичайно, супутня механічна робота, яка виражається в руй-

нуванні навколишнього середовища продуктами

вибуху.

395

РОЗДІЛ 9.

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

При

фізичному

вибуху

робота виконується

за

рахунок швидкого

розширення

в навколишньому середовищі попередньо стиснутих газів.

При

хімічному

вибуху

потенційна хімічна енергія

вибухової

речови-

ни

під час надзвичайно швидкої екзотермічної реакції, при якій

виділяється енергія, що переходить в енергію стиснутих

нагрітих газів,

викликає

навколишньому середовищі ударну хвилю.

Однією з різновидностей

вибуху

є імплозіон-вибух "в середину". При

імплозІоні

рухоме

навколишнє середовище володіє більш високим тис -

ком,

ніж

самому джерелі

вибуху,

тому відбувається зхлоігування

порожнини,

що приводить до

виникнення

хвилі, яка поширюється

навколишньому

середовищі. Найпростішим прикладом імплозіону

грюк,

який

спостерігається при руйнуванні оболонки електричної лам-

почки

повітрі. Перетворення

вибухової

речовини

продукти реакції

можуть відбуватися

різною швидкістю. Розрізняють повільне і швидке

горіння

при детонації.

При

підпалі вибухові речовини горять

за

рахунок власного кисню.

Воно йде зі швидкістю від долей міліметра до десятків метрів за секунду.

ростом тиску швидкість горіння збільшується. Горіння лежить в основі

застосування самостійного класу вибухових речовин

порохів.

їх

зго-

рання

замкнутому об'ємі горіння

умовах зростаючого тиску приво-

дить до розриву порід та термогазохІмічної обробки пласта.

Вибираючи тип вибухових речовин (ВР) промисловики зацікавлені

тому, щоб при

їх

вибуху

одночасно

максимальним виділенням

енергії утворювалося багато газів.

В таблиці 9.1 вміщені дані про деякі характеристики вибухових речо-

вин.

Таблиця

9.1

ВР

Димний

порох

(пресований)

Бездимний

по-

рох (зерна)

Тротил

НТФА

Гексоген

Нітрогліцерин

Густина,

кг/м

1600-1750

1560-1650

1610

1620

1800

1600

Енергія

вибуху

(горіння),

Мдж/кг

2,5-2,9

2,5-5,6

4,0-4,4

4,23

5,53

6,2

Швид-

кість де-

тації,

км/с

7,2

8,7

Приведений

об'єм

продук-

тів

вибуху,

л/кг

280

750-970

750-870

690

890-950

690

396

РОЗДІЛ 9.

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

Порохи

промисловій геофізиці застосовуються, крім кульових

димових перфораторів,

вибухових пакерах та порохових генераторах

тиску.

Димний

порох - механічна суміш вугілля, сірки та селітри, яка виго-

товляється

вигляді полірованих зерен сіро-чорного кольору.

Крім

чорного пороху застосовуються комбінації окислювачів

(нітратів, перхлоратів)

деякі

цих комбінацій мають досить високу

термостійкість. При згоранні порохів, створених на основі перхлоратів,

складі продуктів згорання утворюється нагріта соляна кислота, яка,

попадаючи

пласт

реагуючи

породою, сприяє покращенню якості

тріщин

відповідно проникності пласта. Остання обставина є важливим

фактором

підвищення ефективності застосування порохових генера-

торів тиску і термохімічної обробки свердловини.

Другою

групою порохів

бездимні порохи, які застосовуються

кульових перфораторах.

Тротил (СбНгСНз/ИОгіз

тринітротолуол використовується для

виготовлення деяких торпед.

Гексоген (СН2№>Ю2)з

цикл

отри метилентринітраамін

біла кри-

сталічна бризантна ВР, більш потужна

більш термостійка, ніж тротил.

Застосовується при виготовленні кумулятивних зарядів.

Застосування ВР в свердловині з метою інтенсифікації притоків грун-

тується

на

використанні процесів горіння

детонації. При горінні

породі розвивається переважно одна тріщина, яка здатна під дією розк-

линюючих сил поглиблюватись

пласт. При

вибуху

розвиток тріщин

охоплює всю зону пласта, яка розташована навпроти заряду. Воно суп-

роводжується дробленням породи

із

утворенням каверни, зони

ущільнення на віддаленні від тріщини.

Першим

завдання

вибуху6.

викликати тріщинність

навколосверд-

ловинній

зоні. Пізніша пульсація газової бульбашки, яка супровод-

жується поворотно-поступовим

рухом

рідини, довершує видалення оса-

ду

фільтра, продуктів зони кольматації.

На

відміну від детонації, горіння, як більш повільний процес,

не

супроводжується подрібненням

ущільненням породи

зоні

розміщення

заряду. Разом

тим темп газоутворення при цьому

до-

статній для того, щоб, використавши інерційні властивості стовпа

рідини,

без додаткової герметизації створити

свердловині

зоні зго-

рання

тиск,

який

перевершує гірський. При підвищенні тиску рідина

гази,

які поступають

природню або штучно створену тріщину, або

перфораційний

канал, діють як

клин,

розриваючи масив. Після зняття

тиску залишкова деформація

утруднює

повне закриття тріщин при

їх

зминанні,

зберігаючи для флюїду дорогу

стовбур. Додатковий тиск,

який

треба розвинути в свердловині, оцінюється залежністю

АР г А(2,4-р)/100 (9.8)

де А

глибина свердловини, м;

р - густина розчину, г/см

397

Методи

покращення

фільтраційних

апасттостец

порід

РОЗДІЛ

Роботи

по

розриву пласта виконують, використовуючи порохові

ге-

нератори тиску безкорпусні

ПГДБК

акумулятори тиску свердловинні

АТС. Опрацювання пласта називається термогазохімічним.

ПГДБК

застосовують

для

утворення тріщин

масиві.

Хоча

таке

розділення

їх

функцій

значній мірі

умовним.

На

рис.

9.7

зображені

конструкції зарядів

ПГДБК

АТС.

ПГДБК

збирається

кількох окремих порохових зарядів

1 з

цент-

ральними каналами. Бокова повехня зарядів обмотана стрічкою,

яка

просякнута епоксидною смолою,

торці захищені паронітовими

про-

кладками.

середині каналу знаходиться опорна

труба

виготовлена

зі

сплаву алюмінію

різьбою

на

кінцях,

що

дозволяє

за

допомогою

шту-

церів з'єднувати

їх в

гірлянду. Опорні

труби

внизу мають

заглушку,

Рис.

9.7

398

РОЗДІЛ

Методи

покращення

фільтраційні^;

•тастшостей

порід

вверху

кабельну головку. Запалювання заряду здійснюється

піропатроном

пусковими запалювачами

піроскладїв, розміщених

трубках.

При опрацюванні піропатрони нагрівають стінку

труби

запа-

люють заряд. Горіння

йде від

центру

до

периферії

час

згоряння визна-

чається, крім властивостей

пороху,

товщиною спалюваного шару

(Л ґ)

тискам,

який

розвивається

зоні горіння.

АТС

заряд підривається спіраллю накалювання,

а час

згоряння

значній мірі залежить

від

довжини заряду

Технєчні характеристики генераторів тиску безкорнусних

акумуля-

торів тиску свердловинних вміщені

таблиці

9.2

Таблиця 9.2

Показники

Зовнішній діаметр, мм

Мінімальний

внутрішній

діаметр

обсадної

колони,

мм

Максимальний і

мінімальний

допустимі

тиски,

МПа

Гранична

температура, °С

Довжина

порохового

заряд)

мм

Маса

порохового заряду,

кг

Максимально допустиме

число зарядів при одному

спуску

ПГДБК100

118

80/5

100

1000

ПГДБК150

118

80/5

150

1000

АТС5 і

АТС6

112

130

50/3

100

1200

(АТС5)

(АТС6)

Генератори тиску використовують

свердловинах, пласти яких скла-

дено міцними породами (вапняками, пісковиками)

недостатньою

або

нерівномірною проникністю

і які

сильно закупорені

процесі буріння.

Розрив

здійснюється

воді, опрацьованій ПАР, хлористим кальцієм

або

нафті

для

виключення засмічення привибійної

зони.

Рекомендується

перед проведенням робіт додатково перфорувати продуктивний

інтервал,

якому передбачається створювати тріщини. При виконанні

робіт генератор необхідно установлювати

на

кілька метрів Інтервалу

розриву.

При

виборі порохових зарядів ПГДБК100

для

різних глибин

рекомендується число зарядів вибирати

за

даними

табл.

9.3

399

РОЗДІЛ 9.

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

Таблиця

9.3

Глибина свердлови-

ни,

км

0,5-1

-2

2-3

3-4

Число

зарядів при горінні

біля вибою

4-5

5-6

6-7

7-8

при

віддалені

від вибою

5-6

6-7

7-8

9-Ю

9.1.6.

Дренування пластів скрапленими газами

Одним

Із способів гідромеханічного впливу на пласти з низьким

тиском

є дренування їх скрапленими газами. Для цього можна викори-

стати азот і вуглекислий газ, які легко скраплюються і мають низькі

критичні

тиск і температуру.

Скраплені

гази нагнітають в пласт насосними агрегатами і залиша-

ють на деякий час в пласті для контактування і реагування з рідинами і

породою. Вуглекислота, наприклад, здатна розчиняти карбонатні поро-

ди,

хоча

активність її невисока. Потім свердловину відкривають.

Якщо

тиск в свердловині нижчий критичного для скраплених газів,

починається

інтенсивний рух її по пласту в напрямку вибою. Розширя-

ючись при русі до вибою свердловини бульбашки

газу

захоплюють з

собою частинки породи, капельки рідини, порушують сили зчеплення

рідини

з породою, покращуючи умови припливу пластової рідини.

В СНД скраплені азот і вуглекислота використовуються поки що в

незначних

об'ємах. Використання їх для дренування в процесі випробу-

вання

свердловини, а також для виведення продуктів реакції після кис-

лотних обробок може одержати подальший розвиток, якщо роботи бу-

дуть

проводитися в більших об'ємах, ніж в даний час.

9.2. Методи хімічного впливу на пласт

Хімічні методи впливу на привибійну зону пласта з метою виклику і

інтенсифікації

припливу базуються на властивості гірських порід

всту-

пати

у взаємодію з деякими хімічними речовинами, а також на власти-

400

РОЗДІЛ 9.

Методи

покращення

фільтраційних

властивостей

порід

вості деяких хімічних речовин впливати на поверхневі і молекулярно-

капілярні

зв'язки твердих і рідких фаз в породах.

Найбільш

поширеними методами хімічного впливу на пласт є:

1) солянокислотна обробка пласта;

2) обробка пластів плавиковою (фтороводневою) кислотою;

3) обробка пластів розчинами ПАР;

4) обробка пластів з використанням сумішей перерахованих вище

речовин;

5) обробка пластів вуглекислотою, сульфаміновою, сірчаною і

іншими

кислотами і

соляноки

слоти йми обробками із застосуванням

Інгібіторів гідратоутворення.

Методи хімічного впливу на пласт дозволяють;

очистити І розширити канали для

руху

флюїду із пласта до свердло-

вини;

утворити нові канали за рахунок розчинення мінералів, які входять

до складу породи;

змінити

фазову проникність пласта.

Широке

застосування методів хімічного впливу в промисловій прак-

тиці

різних районів привело до появлення різних технологічних схем

здійснення

цих процесів. Схеми відрізняються в основному темпами і

об'ємами

закачки кислоти, тисками нагнітання, використанням при-

спосіблень І добавок.

Хімічний вплив на пласт є найбільш розповсюдженим методом вик-

лику і Інтенсифікації припливу. Використання хімічних реагентів в про-

цесі розкриття пластів бурінням і перфорацією не тільки розширює

об'єми

обробки пластів, але й змінює показники розкриття. Правиль-

ний

вибір властивостей і параметрів бурових розчинів при розкритті

пластів значно скорочує об'єми хімічних обробок пласта при випробу-

ванні

і наступній експлуатації свердловин.

В останні роки розширився асортимент реагентів, які використову-

ються при хімічних обробках пластів. Збільшилось число поверхнево-

активних

речовин. Використання суміші різних хімічних речовин (роз-

чинників,

поверхнево-активних речовин, електролітів) дозволяє покра-

щити

умови припливу флюїдів з пласта в свердловину, що збільшує

нафтовіддачу пластів. Міцелові дисперсії, які є сумішшю вуглеводневої

рідини

з водою, в присутності ПАР і електроліта, теж застосовуються для

збільшення

нафтовіддачі пластів.

9.2.1. Солянокислотні обробки

Солянонокислотні

обробки в основному застосовуються для впливу

на

карбонатні породи і породи, які мають в складі карбонатні цементи.

Реакція

карбонатних порід з соляною кислотою описується такими фор-

мулами:

для вапняків

401