Методы повышения проницаемости пласта и призабойной зоны

В процессе разработки нефтяных и газовых месторождений широко применяются методы повышения проницаемости пласта и призабойной зоны. По мере разработки залежи приток нефти и газа в скважину постепенно уменьшается. Причина этого заключается в «засорении» призабойной зоны - заполне­нии пор твердыми и разбухшими частицами породы, тяжелыми смолис­тыми остатками нефти, солями, выпадающими из пластовой воды, отло­жениями парафина, гидратами (в газовых пластах) и т. д. Для увеличе­ния проницаемости пласта и призабойной зоны применяют механичес­кие, химические и физические методы.

К механическим методам относятся гидравлический разрыв пласта (ГРП), гидропескоструйная перфорация (ГПП) и торпедирование скважин.

Гидроразрыв пласта (рис. 7.10б) производится путем закачки в него под давлением до 60 МПа нефти, пресной или минерализованной воды, нефтепродуктов (мазут, керосин, дизельное топливо) и других жидкостей. В результате этого в породах образуются новые или расширяются уже существующие трещины. Чтобы предотвратить их последующее закрытие, в жидкость добавляют песок, стеклянные и пластмассовые шарики, скорлупу грецкого ореха.

Рис. 7.10. Применение гидроразрыва пласта и кислотной обработки скважин: а) пласт перед воздействием; б) пласт после гидроразрыва; в) пласт (призабойная лона) после кислотной обработки; 1 — обсадная труба; 2 — ствол скважины; 3 —насосно-компрессорные трубы; 4 — трещины в породе, образовавшиеся после гидроразрыва; 5 — порода, проницаемость которой увеличена кислотной обработкой

Применение гидроразрыва дает наибольший эффект при низкой проницаемости пласта и призабойной зоны и позволяет увеличить дебит нефтяных скважин в 2...3 раза.

Гидропескоструйная перфорация- это процесс создания отверстий в стенках эксплуатационной колонны, цементном камне и горной породе для сообщения продуктивного пласта со стволом скважины за счет энергии песчано-жидкостной струи, истекающей из насадок специального устройства (перфоратора). Рабочая жидкость с содержанием песка 50...200 г/л закачивается в скважину с расходом 3...4 л/с. На выходе же из насадок перфоратора ее скорость составляет 200...260 м/с, а перепад дав­ления— 18...22 МПа. При данных условиях скорость перфорации колон­ны и породы составляет в среднем от 0,6 до 0,9 мм/с.

Торпедированием называется воздействие па призабойную зону пласта взрывом. Для этого в скважине напротив продуктивного пласта помещают соответствующий заряд взрывчатого вещества (тротил, гексоген, нитроглицерин, динамиты) и подрывают его. При взрыве торпеды образуется мощная ударная волна, которая проходит через скважинную жидкость, достигает стенок эксплуатационной колонны, наносит сильный удар и вызывает растрескивание отложений (солей, парафина и др.). В дальнейшем пульсация газового пузыря, образовавшегося из продуктов взрыва, обеспечивает вынос разрушенного осадка из каналов.

К химическим методам воздействия на призабойную зону относятся обработки кислотами, ПАВ, химреагентами и органическими растворителями.

Кислотные обработки осуществляются соляной, плавиковой, уксус­ной, серной и угольной кислотами. Соляной кислотой НСl 8...15%-ной концентрации растворяют карбонатные породы (известняки, доломиты), слагающие продуктивные пласты, а также привнесенные в пласт загряз­няющие частицы. При этом протекают следующие реакции;

CaCO₃ + 2HC1 = CaCl₂ + H₂O + CO₂

CaMg (CO3)₂ + 4HCI = CaCl₂ + MgCl₂ + 2H₂0 + 2CO₂

Полученные в результате реакции хлористый кальций СаС1₂ и хлористый магний МgС1₂ хорошо растворяются в воде и легко удаляются вместе с продукцией скважины, образуя новые пустоты и каналы.

Плавиковая кислота НF в смеси с соляной предназначается для воз­действия на песчаники, а также для удаления глинистого раствора, по­павшего в поры пласта во время бурения или глушения скважины.

Уксусная кислота СН₃СООН добавляется в соляную кислоту для замедления скорости растворения карбонатной породы. Благодаря это­му активный раствор соляной кислоты глубже проникает в поры породы. Кроме того, уксусная кислота также растворяет карбонатную породу и предотвращает выпадение в осадок гидрата окиси железа Fе(ОН)₃.

При закачке в скважину концентрированной серной кислоты Н₂SO₄ положительный эффект достигается двумя путями. Во-первых, за счет теплоты, выделяющейся в процессе ее смешения с водой, снижается вязкость нефти и, соответственно, увеличивается дебит скважины. Во-вторых, при смешении серной кислоты с нефтью образуются ПАВ, также улучшающие приток нефти из пласта в скважину.

Концентрированная серная кислота предназначается для воздействия на продуктивные пласты, образованные песчаниками. Дело в том, что при ее взаимодействии с карбонатными породами образуется нерастворимый в воде сульфат кальция СаSO₄ ухудшающий проницаемость призабойной зоны.

Концентрированная (98%) серная кислота не разрушает металла. Коррозия начинается только при ее разбавлении водой.

Угольная кислота применяется для воздействия на породы, содержа­щие карбонаты кальция и магния, а также асфальто-смолистые отложения.

Обработка призабойной зоны пластов ПАВ преследует цель удале­ния воды и загрязняющего материала. Отрицательная роль воды проявляется в том, что, попадая на забой скважины, она «закупоривает» часть пор, препятствуя притоку нефти и газа. Кроме того, вступая в контакт с глинистыми частицами пород, вода вызывает их набухание и разрушение. Это приводит к закупорке тонких норовых каналов и уменьшает дебит скважины.

Механизм действия ПАВ заключается в снижении поверхностного натяжения па границе воды с нефтью, газом и породой. Благодаря этому размер капель воды в норовом пространстве уменьшается в несколько раз и облегчается их вынос. Некоторые ПАВ, кроме того, делают поверхность норовых каналов в породе несмачиваемой для воды, но смачиваемой для нефти, что облегчает фильтрацию последней.

С помощью химреагентовиорганических растворителей (СНПХ-7р-1, СНПХ-7р-2, газовый конденсат, газовый бензин, толуол и др.) удаля­ют асфальто-смолистые и парафиновые отложения.

К физическим методам воздействия на призабойную зону относятся тепловые обработки и вибровоздействия.

Целью тепловых обработок является удаление парафина и асфальто-смолистых веществ. Для этого применяют горячую нефть, пар, электро­нагреватели, термоакустическое воздействие, а также высокочастотную электромагнитоакустическую обработку.

При вибровоздействии призабойная зона пласта подвергается обра­ботке пульсирующим давлением. Благодаря наличию жидкости в порах породы обрабатываемого пласта, по нему распространяются как искусственно создаваемые колебания, так и отраженные волны. Путем подбора частоты колебания давления можно добиться резонанса обоих видов волн, в результате чего возникнут нарушения в пористой среде, т. е. уве­личится проницаемость пласта.

Методы повышения пластового давления и увеличения проницаемос­ти пласта позволяют, главным образом, сокращать сроки разработки за­лежей за счет более интенсивных темпов отбора нефти и газа.