Повышение продуктивности и реанимация скважин

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 3.5.12. Приращение проницаемости пористой среды образца № 7 в ходе прямой фильтрации в зависимости от амплитуд колебательного воздействия, осуществляемого с помощью генератора

ГВЗ-108

Рис. 3.5.13. Диаграмма приращения проницаемости пористой среды образца № 7 в ходе прямой фильтрации под воздействием колебаний давления амплитудой 0,6 МПа, генерируемых с помощью генератора ГВЗ-108

лебаний с амплитудой давления 0,6 МПа. Проницаемость образца возросла до 0,22 мкм2. При осуществлении сразу после этого обратной фильтрации замеры проницаемости выявили значение 0,3 мкм2, которое не менялось в ходе дальнейшей фильтрации. Включение поля упругих колебаний с амплитудой колебаний 1,0 МПа (частота 100 Гц) привело в ходе фильтрации к полной очистке пористого образца – проницаемость его восстановилась до исходного 0,35 мкм2.

3.5.3. ИЗМЕНЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРИСТЫХ СРЕД В ПРОЦЕССАХ РЕАГЕНТНОЙ ДЕКОЛЬМАТАЦИИ

Изменения проницаемости пористой среды, связанные с физико-химическим воздействием на поровые кольматанты, исследовались в ходе фильтрационных экспериментов на образцах № 2, 3 и 4. Элементный анализ состава кернов № 2 и 3

100

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

под электронным микроскопом показал, что в порах присутствуют глинистые вещества каолинитового типа, в образце № 3 глинистость достигает 20 %. Образец № 4, с малым содержанием естественной глинистости, предварительно кольматировался искусственно приготовленным глинистым раствором, в результате чего его исходная проницаемость понизилась от 0,01 до 0,001 мкм2. Образец № 3 снизил свою исходную прони-

цаемость в результате длительной фильтрации воды от

0,2510–3 до 0,2010–3 мкм2.

Физико-химическое воздействие на глинистый внутрипоровый кольматант производили глинокислотой, представляющей собой смесь водных растворов соляной (12 % HCl) и плавиковой (4 % HF) кислот.

На первом этапе в пористые образцы закачивали 10%-ный раствор соляной кислоты в количестве 1–1,5 объема пор, который необходим для растворения известковых включений и предотвращения их соединения с плавиковой (фтористоводородной) кислотой с образованием твердого осадка СаF2. Соляная кислота служит также для сохранения кислотности раствора и предотвращения внутрипоровых отложений продуктов реакции глин с плавиковой кислотой.

Затем в модель пласта при постоянном расходе был закачан раствор для физико-химического воздействия. По установлении постоянного перепада давления на модели включали поле колебаний с частотой 100 Гц и амплитудой колебаний 0,6 МПа.

На рис. 3.5.14 представлена кривая изменения проницаемости керна № 4 в ходе простой фильтрации реагентов и при совместном колебательном и реагентном воздействии. При закачке раствора HCl на первом этапе проницаемость снижается. На втором этапе при закачке глинокислоты первоначальный добавочный спад проницаемости сменяется по прокачке одного объема пор некоторым увеличением. Проницаемость стабилизируется после прокачки через образец пяти-шести объемов пор глинокислоты. После включения поля колебаний проницаемость возрастает и достигает 0,01 мкм2.

На последнем этапе, когда осуществляются фильтрационная промывка образца чистой водой и удаление продуктов реакции под вибрацией, проницаемость возрастает до 0,0245 мкм2, т.е. в результате комплексной обработки достигнута не только очистка образца от искусственного глинистого кольматанта, но и повысилась в 2,5 раза его начальная проницаемость за счет растворения естественных глин в поровых каналах.

101

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 3.5.14. Диаграмма приращения проницаемости пористой среды образца № 4 в ходе фильтрации растворов реагентов и под воздействием колеба-

тельного поля с частотой 100 Гц и амплитудой 0,6 МПа

Аналогичные исследования проводились с использованием образцов № 2 и 3, проницаемости которых различаются на порядок. Результаты этих исследований представлены на рис. 3.5.15 и 3.5.16.

Видно, что характер кривых относительного приращения проницаемости от объема пор закачанных реагентов подобен вышеописанным. Однако если для образца № 2 в конце закачки

глинокислоты проницаемость возросла до 0,010 мкм2, то для образца № 3 она стала равной 0,2510–3 мкм2, т.е. достигла пер-

воначального своего значения. После промывки чистой водой и воздействия упругими колебаниями проницаемость образца № 2 возросла до 0,02 мкм2, тогда как у образца № 3 так и не изменилась. Очевидно, при большом объемном содержании в порах глинистого материала хорошо вступающие в реакцию с глинокислотой алюмосиликаты растворялись, а разрыхленные микрочастицы кварца и других, плохо реагирующих минера-

102

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 3.5.15. Диаграмма приращения проницаемости пористой среды образца № 2 в ходе фильтрации реагентов под воздействием колебательного поля

с частотой 100 Гц и амплитудой 0,6 МПа

лов закупоривали более узкие поровые каналы с защемлением в них коллоидных продуктов реакции. В более крупных каналах образца № 2 воздействие упругими колебаниями привело к разрушению структуры коллоидного продукта реакции, снижению его вязкости и повышению подвижности. Одновременно интенсифицировалось растворение микрочастиц и дополнительно увеличилась проницаемость. В сильно засоренных продуктами реакции узких каналах образца № 3 движение жидкости прекратилось и последующая промывка чистой водой не привела к изменению проницаемости. Поэтому для более полного растворения глинистого материала и дезинтеграции нереагирующих частиц необходимо использовать специальный целевой подбор композиции химических реагентов.

Виброволновое воздействие в сочетании с закачкой глинокислоты позволяет значительно увеличить степень очистки и проницаемость пористой среды, однако без осуществления целевых лабораторных исследований закачку нецелесообразно

103

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 3.5.16. Диаграмма приращения проницаемости пористой среды образца № 3 в ходе фильтрации реагентов под воздействием колебательного поля

с частотой 100 Гц и амплитудой 0,6 МПа

применять на продуктивных коллекторах с проницаемостью ниже 0,001–0,002 мкм2.

* * *

По представленным в гл. 3 результатам экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы.

Воздействие упругими колебаниями оказывает заметное влияние на фильтрационные процессы фазового вытеснения, релаксационные явления, связанные со структурой флюидов и их взаимодействием с твердой фазой коллектора, и явления декольматации пористых сред пластов. При этом выявлена связь между параметрами упругих колебаний и характеристиками продуктивного коллектора, определены пороговые значения параметров колебаний, выше которых в пористой среде проявляются фильтрационные явления и эффекты декольматации.

104

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Впервые обнаружено выравнивание фронта вытеснения нефти водой при воздействии упругими колебаниями.

Затем керн насыщали нефтью, прокачивали пять-шесть объемов пор. После двухсуточной выдержки для завершения адсорбционных процессов добавочно фильтровали пять-шесть объемов пор нефти и определяли проницаемость по нефти, снимали расход- но-напорные зависимости при прямой и обратной прокачке, а также при воздействии упругими колебаниями.

После подобной подготовки пористой среды производили закачку модели фильтрата бурового раствора. Затем через 1 сут проводили исследования расходно-напорных характеристик при воздействии упругими колебаниями. Далее фильтрат вытесняли нефтью при обратной прокачке (имитация вызова притока в скважину) и осуществляли воздействие упругими колебаниями.

Такие же измерения проводились после насыщения пористой среды нефтью. Было проведено воздействие упругими колебаниями, в результате чего проницаемость по нефти увеличилась и составила 3,910–3 мкм2. Затем в пористую среду был прокачан фильтрат бурового раствора. Результаты исследования зависимости расхода от перепада давления приведены на рис. 3.5.17. Как видно из кривой 1, при фильтрации фильтрата линейный закон уже не соблюдается, что может объясняться наличием у полимерного раствора неньютоновских свойств

Рис. 3.5.17. Зависимость расхода от перепада давления при обратной фильтрации фильтрата бурово-

го раствора:

1 – без воздействия; 2 – при воздействии упругими колебаниями с частотой 190 Гц и интенсивностью

2200 Вт/м2

105

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

при низких градиентах давления. При воздействии упругими колебаниями фильтрация становится линейной. Упругие колебания приводят к разрушению структурной сетки полимерного раствора и вырождению неньютоновских свойств.

Затем фильтрат вытеснялся нефтью при обратной филь-

трации. Проницаемость по нефти после вытеснения фильтрата снижалась до 2,310–3 мкм2, т.е. почти в 2 раза по сравнению с

тем, что было до внедрения фильтрата. Присутствие фильтрата в пористой среде приводит к существенному снижению фильтрационных свойств. Воздействие упругими колебаниями вызывает некоторое увеличение подвижности нефти.

Были также проведены опыты по сочетанию упругих колебаний с закачкой химреагента, в качестве которого использовался раствор перхлората натрия. Опыты проводили при фильтрации с постоянным расходом, который задавался плунжерным прессом. При этом регистрировали перепад давления и объем прокачанной жидкости.

После проведения целого ряда опытов по исследованию фильтрации фильтрата бурового раствора на основе КМЦ и ФХЛС проницаемость керна по нефти составляла 0,1 10–3 мкм2. В керн был закачан раствор перхлората натрия. Затем этот раствор вытесняли при обратной фильтрации нефтью. В результате проницаемость возросла до 0,2210–3 мкм2. Далее включали воздействие упругими колебаниями, и в результате проницаемость по нефти возросла до 0,31 10–3 мкм2, т.е. при комплексном воздействии проницаемость увеличилась в 3 раза.

Таким образом, результаты опытов свидетельствуют о том, что воздействие упругими колебаниями снижает эффективную вязкость фильтрата бурового раствора и уменьшает влияние его неньютоновских свойств на фильтрацию в пористой среде. При совместном действии химреагентов и упругих колебаний кратно повышается эффективность очистки коллектора.

Очистка от фильтрата бурового раствора

Из-за наличия в фильтрате бурового раствора полимерного вещества фильтрационные процессы в зоне проникновения приобретают сложный характер. Физико-химическое взаимодействие полимера со скелетом пористой среды, его адсорбция на развитой поверхности и неньютоновские свойства оказывают большое влияние на подвижность полимерсодержащих фильтратов буровых растворов в коллекторе, в результате чего затрудняется его извлечение из пласта при освоении скважин после бурения. В этом плане представляет интерес изучение

106

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

влияния упругих колебаний на фильтрацию фильтрата бурового раствора.

Исследования с использованием естественных кернов проводили на установке, которая описана в разделе 3.3 (см. рис. 3.3.1). С целью регистрации расхода был разработан и изготовлен преобразователь расхода в электрический сигнал на основе гидравлического моста. При измерении расходнонапорных характеристик сигналы с датчиков расхода и перепада давления одновременно поступали на планшетный графопостроитель, соответственно на горизонтальную и вертикальную развертку, для автоматической записи зависимости расхода от перепада давления Q = = f(∂р).

В качестве нефти использовали изовискозную модель – смеськеросинаснефтьюУренгойского месторождения(30 %).

Исследования проводили на кернах скв. 6606 Уренгойского месторождения с практически одинаковыми коллекторскими свойствами (проницаемость (7,0–7,2) 10–3 мкм2; пористость 0,134–0,135). Фильтрат готовили по рецептуре бурового раствора. Он представлял собой раствор в пресной воде 0,5 % КМЦ и 1 % ФХЛС.

В ходе исследований фильтрационных процессов под воздействием упругих колебаний измеряли зависимость расхода от перепада давления с применением графопостроителя как при прямой, так и при обратной фильтрации.

После насыщения кернов моделью воды Уренгойского месторождения были сняты фильтрационные характеристики, которые показали, что при перепадах давления до 4,5 МПа соблюдается линейный закон фильтрации, а зависимости расхода от перепада давления при прямой и обратной фильтрации совпадают. Проницаемость по воде составила 4,810–3 мкм2. Воздействие упругими колебаниями практически не влияет на фильтрацию воды.

Выявлен ряд закономерностей и высказаны механизмы фильтрационных явлений и процессов декольматации в пористых средах при воздействии упругими колебаниями.

Впервые установлены пороговые значения по параметрам колебательного смещения и ускорения явлений виброволнового воздействия на продуктивные коллекторы.

Экспериментально установлено:

увеличение фазовой проницаемости для нефти при ее довытеснении;

107

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

инициирование капиллярной пропитки пористых сред проницаемостью вплоть до 0,001 мкм2, снижение влияния вязкости на процессы капиллярной пропитки;

стимуляция капиллярной пропитки низкопроницаемых пористых сред без связанной воды и достижение коэффициента нефтевытеснения, сравнимого с его значением для пористых сред со связанной водой, т.е. эффект воздействия проявляется как для гидрофильных, так и для гидрофобных пористых сред;

сохранение эффективности нефтевытеснения при циклическом характере включения источника колебаний;

увеличение относительной эффективности воздействия при использовании низкопроницаемых кернов (< 0,1 мкм2). При этом получено увеличение коэффициента вытеснения нефти водой из низкопроницаемых пористых сред на 5–10 %;

возникновение фильтрационных эффектов при превышении значения колебательного ускорения 0,1–0,5 значения ускорения свободного падения и превышении значения колебательного смещения 0,2–0,3 эффективного диаметра поровых каналов;

увеличение пьезопроводности пористой среды; существенное усиление влияния упругих колебаний при со-

четании с физико-химическими воздействиями; снижение времени объемной релаксации тяжелых нефтей

при воздействии упругими колебаниями при увеличении уровня виброускорения до значения ускорения свободного падения

и полное снятие релаксационных свойств при виброускорении больше 10 м/с2;

проявление эффекта очистки пористой среды при превышении порогового уровня колебаний 0,02 МПа; рациональный диапазон частот, в котором при меньшей энергетике воздействия достигается большая степень очистки, составляет 20–300 Гц;

достижение наибольшей степени очистки при воздействии упругими колебаниями при обратной фильтрации жидкости (имитации депрессии на пласт).

появление процесса выноса основного количества кольматирующего материала при прокачке через пористую среду трех-пяти объемов пор жидкости;

увеличение относительного показателя очистки с понижением проницаемости пористой среды коллектора;

значительное повышение эффективности реагентной обработки при воздействии упругими колебаниями, а при сочета-

108

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

нии с глинокислотной обработкой увеличение проницаемости в 2–10 раз; глинокислоту нецелесообразно применять при проницаемости ниже 0,001–0,002 мкм2.

Полученные результаты исследований являются основой для определения оптимальных амплитудных и частотных параметров упругих колебаний в конкретной геолого-промыс- ловой обстановке.

Методики исследований и полученные в гл. 3 результаты были использованы при создании новых технологий интенсификации добычи нефти с использованием виброволнового воздействия.

109