Реферат методы увеличения производительности скважин

Обновлено: 05.07.2024

Одним из самых важных направлений повседневной практической деятельности предприятий нефтедобывающей промышленности является повышение (или восстановление) производительности скважин. Для этой, цели на вооружении промысловых работников имеется весьма широкий непрерывно пополняющийся арсенал различных способов. Для того чтобы классифицировать эти способы, вернемся к формуле Дюпюи. Из формулы видно, что производительность скважины может быть повышена путем:

1) увеличения эффективной толщины вскрытого пласта,

2) увеличения проницаемости пласта,

3) увеличения пластового давления,

4) уменьшения забойного давления,

5) снижения вязкости жидкости в пластовых условиях,

6) уменьшения расстояний между данной скважиной и соседними (при сохранении других условий неизменными),

7) увеличения приведенного радиуса.

Этот перечень по существу и определяет полную классификацию возможных способов увеличения производительности скважин.

Рассмотрим способы, которые приводят к повышению проницаемости пласта. Таких способов много, но почти все они обеспечивают повышение проницаемости не всего пласта, а лишь небольших его участков вблизи забоев скважин, в так называемых призабойных зонах; тем не менее, их эффективность весьма значительна. К этой группе способов относятся:

1) гидравлический разрыв пласта, в результате которого вблизи скважины образуются трещины, что существенно повышает проницаемость призабойной зоны;

2) кислотная обработка, в результате которой увеличиваются размеры поровых каналов в призабойной зоне пласта;

3) паротепловая обработка, заключающаяся в кратковременной закачке пара в пласт и приводящая к расплавлению в призабойной зоне парафино-асфальтовых отложнений, снижающих ее проницаемость;

4) прогрев призабойной зоны с помощью нагревателей различных конструкций, дающий тот же эффект, что и паротепловая обработка;

5) взрыв зарядов на забое скважины (торпедирование), приводящий к созданию сети трещин в призабойной зоне;

6) кратковременная закачка поверхностно-активных веществ в скважину, приводящая к увеличению проницаемости для нефти; обработка призабойных зон кислотными пенами и др.

Принципиально возможны и способы повышения проницаемости пласта не только в призабойной зоне, но и на большей площади (например, путем взрывов большой мощности). Эти способы находятся пока в стадии опробования, и поскольку они приводят к росту дебитов не одной, а многих скважин, то их можно отнести к группе способов повышения производительности пластов (залежей).

По причинам, которые будут ясны для учащихся ниже, нарушим принятую последовательность и перейдем сразу к способам, обеспечивающим повышение производительности скважин за счет увеличения их приведенного радиуса.

Учащимся уже известно, что приведенный радиус характеризует степень совершенства скважины. Чем выше степень вскрытия пласта и чем полнее связь скважины с пластом во вскрытом интервале, тем выше коэффициент совершенства скважины и, следовательно, тем больше ее приведенный радиус. Отметим здесь также, что при одинаковых степени и характере вскрытия пласта приведенный радиус скважин будет тем больше, чем больше ее действительный радиус.

Таким образом, увеличить приведенный радиус скважины можно следующими путями: увеличением действительного ее радиуса, увеличением степени вскрытия пласта и созданием более полной гидравлической связи ствола скважины с пластом во вскрытом интервале.

Первый путь, хотя он принципиально и осуществим, практически не используется, так как он мало эффективен и технически труден. Второй и третий пути широко используются в нефтепромысловой практике и вкдючают все виды перфорации (пулевую, кумулятивную, гидропескоструйную, торпедную).

Увеличение интервала перфорации в пределах толщины уже эксплуатируемого пласта приводит к увеличению степени вскрытия, а увеличение плотности перфорации, глубины и диаметра каналов улучшает характер вскрытия. Совершенно очевидно, что перфорация воздействует не только на обсадную колонну и цементное кольцо между этой колонной и стенками скважины, но и на сам продуктивный пласт в непосредственной близости от ствола.

Создание каналов в пласте и трещин, расходящихся от них, повышает проницаемость пласта в призабойной зоне. Таким образом, эффект различных методов перфорации аналогичен эффекту методов увеличения проницаемости призабойной зоны пласта. Поэтому естественно все методы увеличения проницаемости призабойной зоны пласта, а также методы увеличения степени и улучшения характера вскрытия пласта объединить в одну группу. Эффективность всех мероприятий этой группы можно оценивать одинаковым образом - по изменению коэффициента совершенства скважины или по изменению приведенного радиуса. При таком подходе к оценке эффекта исходят из вполне допустимого предположения, что в результате проведения на скважине мероприятий рассматриваемой группы проницаемость пласта в призабойной зоне остается неизменной, но изменяется приведенный радиус. Это значительно упрощает комплекс исследований, осуществляемых на скважинах до и после проведения мероприятий по повышению производительности, с целью выявления действительной эффективности этих мероприятий.

Чем сильнее изменяется приведенный радиус в большую сторону, тем эффективнее мероприятие.

Следующая группа способов повышения производительности скважин связана с увеличением толщины эксплуатируемого пласта. Сюда относятся все способы дополнительного вскрытия новых интервалов продуктивного разреза (подключение скважины к неэксплуатируемым в ней ранее пластам или пропласткам). Эти способы широко применяют в практике.

Эффективным и также широко используемым в практике способом увеличения производительности скважин является повышение пластового давления, которое осуществляется путем нагнетания в пласт воды, газа или других рабочих агентов. При этом повышается производительность многих скважин одного объекта, поэтому все способы повышения пластового давления относят к группе способов увеличения производительности пластов (залежей).

Способы увеличения производительности скважин путем снижения забойных давлений в нефтепромысловой практике являются, пожалуй, самыми распространенными. К ним относятся все виды подземных ремонтов эксплуатационного оборудования, борьба с песком и отложениями парафина и солей, все усовершенствования средств откачки жидкости из скважин и перевода скважин с одних способов эксплуатации на другие. В частности перевод скважины с фонтанного способа эксплуатации на компрессорный позволяет ее эксплуатировать при более низких забойных давлениях, т. е. с более высокими дебитами. Увеличение межремонтного периода скважины позволяет снизить среднее за год забойное давление и тем самым увеличить общее количество нефти, отбираемой из скважины в расчете на год. Увеличение числа качаний станка-качалки или длины хода плунжера также являются мероприятиями повышения производительности скважины за счет снижения забойного давления.

Вязкость нефти в пластовых условиях может быть уменьшена путем мощного теплового воздействия на пласт или другими путями (например, путем растворения в нефти больших количеств газа, нагнетаемого в пласт при высоком давлении). Эти способы также приводят к повышению производительности объектов в целом. В практике они пока еще не нашли ши­рокого применения.

Уменьшение расстояний между скважинами (уплотнение сетки) как способ увеличения их производительности в практике не применяется, так как, во-первых, этот способ мало эффективен, а во-вторых, его практически невозможно осуществить без применения дополнительного воздействия на пласт.

Если говорить о практически применяемых способах повышения производительности отдельных скважин (а не пласта в целом), связанных с проведением каких-либо работ именно на этих скважинах, то, как следует из вышеизложенного, они разделяются на следующие три группы:

1) способы, обеспечивающие рост производительности за счет увеличения приведенных радиусов скважин;

2) способы, повышающие производительность за счет сни­жения забойных давлений скважин;

3) способы увеличения производительности скважин за счет увеличения толщины эксплуатируемого объекта.

Задача выбора оптимального способа повышения произво­дительности, скважин в тех или иных конкретных условиях, вообще говоря, является весьма сложной. Выбираемый способ должен удовлетворять следующим основным требованиям:

1) не приводить к нарушению условий рациональной эксплуатации залежи в целом и правил охраны недр;

2) по сравнению с другими способами, позволяющими получить тот же технологический эффект (прирост дебита), он должен быть самым экономичным.

Если, например, скважина эксплуатируется при забойном давлении, которое с точки зрения условий разработки залежи минимально допустимо, то на такой скважине нельзя приме­нять способы второй группы. Если с увеличением производительности скважины одновременно возрастает и газовый фактор выше допустимых пределов, то примененный способ также непригоден.

В заключение коротко остановимся на технологической сущности таких широко распространенных методов увеличения производительности скважин, как гидроразрыв, кислотная обработка и гидропескоструйная перфорация.

Гидравлический разрыв пластов осуществляется путем нагнетания в скважину жидкости при повышенном давлении. В таком случае в пласте расширяются или открываются ранее существовавшие трещины и образуются новые. Для предотвращения их смыкания после прекращения процесса закачки (снятия давления) в трещины в процессе разрыва вводится крупнозернистый песок (он добавляется в жидкость разрыва). Этот метод применяют для освоения и повышения производительности нефтяных и газовых скважин, а также освоения и повышения приемистости нагнетательных скважин.

Для обработки призабойных зон некарбонатных коллекторов применяют смесь соляной и плавиковой кислот, которая хорошо растворяет глины и частично материал зерен кварцевого песка. В результате призабойная зона очищается от глинистых частиц, и расширяются поровые каналы.

Плотные малопроницаемые доломиты и некоторые другие породы плохо растворяются в холодной кислоте. В этих случаях можно использовать так называемую термокислотную обработку (обработку горячей кислотой). Кислота нагревается химическим путем, за счет экзотермической реакции (реакции, идущей с выделением тепла) с реагентами, загружаемыми в специальный наконечник, спускаемый в скважину на трубах.

При гидропескоструйной перфорации в скважину через насосно-компрессорные трубы при высоком давлении и большом расходе закачивается жидкость, содержащая во взвешенном состоянии песок. На нижнем конце насосно-компрессорных труб устанавливается специальное устройство — гидроперфоратор, который в простейшем виде представляет собой патрубок с насадками из твердых материалов, установленными в его стенках. Струи жидкости с песком, выбрасываемые из отверстий насадок, разрушают колонну, цементное кольцо и создают в пласте каверны.

Перфоратор в процессе работы может с помощью специального устройства вращаться, а вся колонна насосно-компрессорных труб вместе с перфоратором может опускаться и подниматься. Это позволяет создавать вертикальные и горизонтальные надрезы, что в ряде случаев бывает необходимо.

Классификация способов увеличения производительности скважин. Производительность скважин может быть повышена путём:

1. Увеличения эффективной толщины вскрытого пласта.

2. Увеличением проницательности пласта.

3. Увеличением пластового давления.

4. Уменьшением забойного давления.

5. Снижением вязкости жидкости (п) в пластовых условиях.

6. Уменьшением расстояния между данной скважиной и соседними (при сохранении других условий неизменными).

7. Увеличением приведенного радиуса скважины (rпр).

Повышение проницаемости пласта.

К данной группе способов увеличения производительности скважин относятся:

1. Гидроразрыв пласта, в результате которого в призабойной зоне образуется система трещин, что увеличивает значительно проницаемость призабойной зоны пласта.

2. Кислотная обработка, в результате проведения которой увеличиваются размеры поровых каналов в призабойной зоне пласта. Для этих целей применяются так же пенокислотные обработки пласта. Данный метод повышения проницаемости применяется в карбонатных коллекторах и песчаниках с карбонатным цементом

3. Паротепловая обработка применяется на нефтяных месторождениях. В результате применения этого метода происходит расплавление в призабойной зоне пласта парафино-асфальтовых отложений, снижающих проницаемость.

4. Прогрев призабойной зоны пласта с помощью нагревателей различной конструкции для удаления отложений парафина и асфальтовых смол.

5. Взрыв специальных зарядов на забое скважины (торпедирование), приводящее к созданию сети трещин в призабойной зоне пласта.

6. Кратковременная закачка растворов ПАВ в скважину, приводящая к увеличению проницаемости (для нефтяных залежей), удалению воды (для газовых залежей) и другие способы.

Повышение производительности скважин за счет увеличения их приведенного радиуса (rпр)

Приведенный радиус скважины характеризует степень совершенства скважины. Увеличение значения приведенного радиуса скважины достигается путем увеличения степени вскрытия пласта и создания более качественной гидравлической связи ствола скважины с пластом в интервале вскрытия.

В нефтегазопромысловой практике для этого широко используются все виды перфорации (пулевая, кумулятивная, гидропескоструйная, торпедная). В результате проведения дополнительной перфорации увеличивается интервал перфорации, а значит и степень вскрытия пласта. Повышение плотности перфорации, глубины и диаметра каналов при повторной перфорации участка улучшает характер вскрытия пласта. Перфорация должна не только воздействовать на обсадную колонну скважины и цементное кольцо между колонной и стенкой скважины, но и создавать в пласте каналы и трещины, повышающие проницаемость призабойной зоны.

Дополнительное вскрытие новых интервалов продуктивного разреза путем перфорации интервалов ранее не эксплуатируемых пластов и пропластков увеличивает общую толщину эксплуатируемого пласта и так же приводит к увеличению производительности скважин.

В практике нефтегазодобычи широко используются способы направленные на повышение Рпл. Эти способы увеличивают производительность пласта (залежи) в целом и к ним относятся:

1. Законтурное и внутриконтурное заводнение залежей.

2. Нагнетание газа или воздуха в повышенные части залежи.

3. Площадное заводнение с целью увеличения нефтеотдачи пласта.

4. Вытеснение нефти двуокисью углерода, различными растворителями и газами высокого давления, а так же продуктами внутрипластового горения нефти.

Широко распространены способы увеличения производительности скважин путём снижения забойных давлений. Технологическое содержание этих способов заключается в проведении подземного ремонта скважин, при котором производится замена погружных насосов, замена труб и штанг или изменение их подвески, очистка забоев скважин от песчано-глинистых пробок, отложений солей, парафинов, асфальтовых смол, ловильные работы в НКТ, перевод скважины с одного способа эксплуатации на другие и т.д.

Оптимальный способ повышения производительности конкретной скважины должен удовлетворять основным требованиям:

1. При получении того же технологического эффекта (т.е. прирост дебита), что и другие возможные способы, он должен быть наиболее экономически выгоден.

2. Он не должен нарушать основные положения рациональной эксплуатации залежи в целом и правил охраны недр.

Увеличение степени извлечения нефти из недр в настоящее и ближайшее десятилетия является одной из главных проблем энергообеспечения. Эффективность известных методов извлечения нефти обеспечивает конечный коэффициент нефтеотдачи в пределах 0,25 -0,45, что явно недостаточно для увеличения ресурсов нефти. Остаточные запасы или не извлекаемые существующими промышленно освоенными методами разработки достигают примерно 55 - 75 % от первоначальных геологических запасов нефти в недрах и представляют собой большой резерв увеличения извлекаемых ресурсов с применением методов повышения продуктивности скважин. В связи с этим, повышение степени извлечения нефти из недр разрабатываемых месторождений за счет прогрессивных методов воздействия на пласты является важной народнохозяйственной задачей.

Ввиду недостаточности нефтеотмывающих свойств закачиваемой воды, как основного средства нефтевытеснения, в 1960 -1980 гг. большое внимание в нашей стране и за рубежом было уделено повышению эффективности существующих и созданию новых методов повышения нефтеотдачи, основывающихся главным образом на увеличении коэффициента вытеснения. В этом направлении были достигнуты определенные успехи, на что указывает создание в этот период множества физико-химических методов, основанных на применении поверхностно-активных веществ, кислот, щелочей и растворителей.

1. Методы увеличения продуктивности скважин

Ввиду недостаточности нефтеотмывающих свойств закачиваемой воды, как основного средства нефтевытеснения, в 1960 -1980 гг. большое внимание в нашей стране и за рубежом было уделено повышению эффективности существующих и созданию новых методов повышения нефтеотдачи, основывающихся главным образом на увеличении коэффициента вытеснения. В этом направлении были достигнуты определенные успехи, на что указывает создание в этот период множества физико-химических методов, основанных на применении ПАВ, кислот, щелочей и растворителей.

При этом коэффициент охвата пластов воздействием остается низким, что во многом определяет недостаточно высокий коэффициент нефтеотдачи пластов.

Охват объема пласта воздействием во многом зависит от особенностей геологического строения залежей, неоднородности коллекторских свойств пород пласта, физико-химических свойств насыщающих жидкостей и эффективности системы разработки нефтяных месторождений. Из них наиболее существенное влияние оказывает проницаемостная неоднородность. Основные методы воздействия на продуктивные пласты, направленные на повышение текущей и конечной нефтеотдачи, базируются на искусственном заводнении коллекторов и осуществляются путем реализации различных способов площадного, заколонного, внутриконтурного и других систем заводнения. Наибольшему увеличению охвата пластов воздействием способствуют: избирательное заводнение, позволяющее рационально использовать энергию закачиваемой воды; очаговое, циклическое заводнение; применение повышенных давлений на линии нагнетания, а также выбор оптимальной сетки скважин.

Дополнительный приток нефти в скважины, а следовательно, и дополнительный дебит обеспечивают применение методов увеличения проницаемости призабойной зоны пласта. На окончательной стадии бурения скважины глинистый раствор может проникать в поры и капилляры призабойной зоны, снижая ее проницаемость.

В процессе разработки нефтяных и газовых месторождений широко применяются методы повышения проницаемости пласта и призабойной зоны. Для увеличения проницаемости пласта и призабойной зоны применяют механические, химические и физические методы.

Гост

ГОСТ

Продуктивность скважины и факторы, влияющие на нее

Продуктивность скважин — это характеристика добывающей скважины, которая определяет отбор полезного ископаемого и продуктивного пласта при ее эксплуатации.

Продуктивность скважины зависит от степени загрязненности призабойной зоны, физико-химических свойств горных пород, выбранного способа вскрытия, степени вскрытия пласта, ее диаметра, а также состава полезного ископаемого, гидродинамических параметров пласта, размера зоны дренирования, эффективности ее гидравлической связи с пластом.

Все факторы оказывают влияние на продуктивность скважины делятся на:

  1. Механические.
  2. Физико-химические.
  3. Термобарические.
  4. Физико-литологические.

Коллекторские свойства пород — это характеристика, которая определяет возможность горной породы вмещать и пропускать через себя жидкости и газы.

Коллекторские свойства пород во многом определяют степень продуктивности скважины. Данные свойства пород зависят от их структуры, порового пространства и минералогического состава. Одной из основных физико-литологических причин снижения проницаемости является разбухание глинистых пород, которое происходит из-за применения буровых растворов и заводнения скважины, производящегося для поддержания энергии пласта (внутрипластового давления).

К физико-химическим факторам, которые могут воздействовать на продуктивность скважины относятся отложения солей, асфальто-смолистых веществ на поверхности пород, а также образование эмульсий.

К термобарическим факторам, влияющим на продуктивность скважины относятся изменение давления или температуры, что становится причиной физико-химических факторов, а также изменение фильтрационных свойств полезного ископаемого и горных пород. Например, уменьшение температуры сопровождается увеличением вязкости нефти, падением степени ее подвижности и уменьшением производительности скважин. А при снижении пластового давления (уровня пластовой энергии) резко снижается проницаемость нефти через горные породы.

Готовые работы на аналогичную тему

К механическим факторам воздействия на продуктивность скважины относятся засорение призабойной зоны пласта остатками механических примесей, глинистыми материалами, а также процесс кольматации, который характеризуется образованием непроницаемой корки на породах и оборудовании.

Методы увеличения продуктивности скважин

В процессе разработки нефтяных и газовых месторождений широко применяются методы, увеличивающие продуктивность добывающих скважин. Такие методы делятся на:

  • Физические.
  • Химические.
  • Механические.

К химическим методам увеличения продуктивности скважин относится обработка призабойной зоны органическими растворителями, кислотами, химическими реагентами и поверхностно-активными веществами.

Основным способом химического метода увеличения продуктивности пласта является кислотная обработка. Кислотная обработка скважин заключается в подаче на забой скважины раствора кислот под определенным давлением. Попадая в поры и трещины горных пород, благодаря своим химическим свойствам, кислоты способствуют их расширению и образованию новых каналов, по которым нефть движется к скважине. Для этих целей в основном применяют водные растворы плавиковой и соляной кислот. При этом концентрация кислоты в растворе находится в диапазоне от 10 до 15 %. Длительность такой обработки зависит от температуры на забое скважины, химического состава горных пород, давления, под которым кислота поступает в скважину и генезиса горных пород продуктивного пласта и может длиться от 2 до 16 часов.

К механическим методам относятся: торпедирование, гидроразрыв пласта и гидропескоструйная перфорация.

Процесс торпедирования заключается в воздействии на продуктивный пласт взрывом. Для осуществления этого способа в скважине, напротив продуктивного пласта, размещается взрывчатка. При взрыве ударная волна проходит по скважине, что способствует разрушению отложений (парафина, солей и т.п.).

Гидроструйкая перфорация представляет собой процесс создания отверстий в горной породе, за счет струй жидкости и песка, создаваемых специальными перфораторами. По новообразовавшимся трещинам, порам и каналам нефть двигается к скважине. Аппарат спускают в скважину по насосно-компрессорным трубам, а вытекающая из него смесь из воды и песка разрушает колонну, цементное кольцо и горную породу (скорость струи достигает несколько сот метров в секунду), глубина отверстий может достигать одного метра (рис).

Рисунок 1. Гидроструйкая перфорация. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Гидравлически разрыв пласта производится с помощью закачки в пласт жидкости под давлением (около 60 МПа), из-за чего в горной породе образуются новые трещины, по которым движется нефти. Для укрепления этих трещит в них нагнетают пластмассовые шарики или песок.

К физическим методам воздействия на продуктивность скважины относятся вибровоздействие и тепловые обработки. Целью тепловых обработок является удаление из пласта парафина и других веществ, для чего применяют электронагреватели, горячую нефть, пар и т.п.

При вибровоздействии на призабойную зону скважины по жидкости в трещинах пород распространяются колебания, которые образуют новые трещины и поры в них, для движения полезного ископаемого.

Читайте также: