Повышение продуктивности и реанимация скважин

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

дящем существенном снижении проницаемости свидетельствовал рост перепада давления на модели в процессе фильтрации. Процесс фильтрации был остановлен при снижении проницаемости модели до 0,01 мкм2. При этом во входной области пористой среды модели образовался резко выраженный слой интенсивного накопления кольматанта – корка толщиной

3 мм.

После этого кольматирующий раствор заменяли на чистую воду и прямая фильтрация возобновлялась при тех же расход- но-напорных характеристиках. При этом никаких фильтрационных деформаций кольматирующих отложений и изменения проницаемости загрязненной среды не наблюдали. Включение колебательного воздействия с частотой 100 Гц и уровнем среднеквадратичного давления 70 кПа привело к размыву области загрязнения до глубины 15 мм, причем замеры без прекращения воздействия свидетельствовали об увеличении проницаемости до 0,05 мкм2. После отключения воздействия проницаемость снизилась до прежнего значения – 0,01 мкм2.

После этого на данном образце провели обратную фильтрацию чистой воды, в ходе которой происходили незначительные деформации кольматирующих отложений, сопровождающиеся вымыванием механических частиц из пористой среды и увеличением проницаемости до 0,09 мкм2. Под воздействием поля упругих колебаний с теми же амплитудночастотными параметрами, что и при прямой фильтрации, наблюдали более существенные изменения. Длина загрязненной области сократилась до 10 мм, значительно уменьшилась плотность "корки" толщиной 3 мм. При этом после прохождения через пористую модель воды с объемом, равным пяти объемам пор, проницаемость среды возросла до 0,15 мкм2.

Фильтрация на естественных кернах

Пористый керн (см. табл. 3.5.1, образец № 5) загрязнялся при проведении на нем фильтрации воды со взвешенными частицами кольматанта. В качестве кольматантов использовали естественные загрязнения, отобранные из эксплуатационных скважин.

Кольматант № 1 (скв. 128) представлял собой тонкую взвесь илистых частиц грязно-рыжего цвета, характеризующихся временем оседания 2,5 ч.

90

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 3.5.2. Приращение проницаемости пористой среды в ходе обратной фильтрации в зависимости от амплитуды колебаний давления для различных

частот воздействия. Частоты колебаний, Гц:

1 – 100; 2 – 200; 3 – 30; 4 – 10; 5 – 500; 6 – 1000; 7 – 6000

Рис. 3.5.3. Приращение проницаемости пористой среды в ходе обратной фильтрации в зависимости от частоты для различных амплитуд колебаний дав-

ления. Амплитуды колебаний, МПа:

1 – 0,5; 2 – 0,2; 3 – 0,1

91

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В результате прокачки через керн пятидесяти объемов пор взвеси кольматанта № 1 проницаемость уменьшилась от 0,09 до 0,0013 мкм2.

При прямой фильтрации чистой воды при воздействии полем колебаний с частотой 30 Гц и амплитудой давления 0,04 МПа максимальное увеличение проницаемости составило

0,002 мкм2.

После этого осуществляли обратную фильтрацию чистой воды через загрязненный керн. Замеры проницаемости пористой среды керна при обратной фильтрации сразу показали более высокое значение – 0,0065 мкм2.

Результаты изменения проницаемости в ходе последующего колебательного воздействия приведены на рис. 3.5.2 в виде зависимости показателя относительного приращения проницаемости ∆k/k0 от амплитуды р колебаний для различных частот от 10 Гц до 6 кГц.

На рис. 3.5.3 показана зависимость параметра ∆k/k0 от частоты налагаемого воздействия для набора различных амплитуд колебательного давления.

Как следует из полученных результатов, степень приращения проницаемости пропорциональна амплитудам колебательного воздействия в областях малых амплитуд. При возрастании уровня колебаний наступает "насыщение" – дальнейшее увеличение амплитуд колебаний давления не приводит к заметному изменению проницаемости.

Частота колебаний оказывает существенное влияние на процесс фильтрации взвесей. Существует избирательный – наиболее оптимальный частотный диапазон, при котором степень приращения проницаемости в процессе воздействия максимальна (см. рис. 3.5.3) для любых амплитудных показателей.

Следует отметить, что после виброволнового воздействия в режиме обратной фильтрации достигнутое увеличение проницаемости сохраняется при выключении поля колебаний, что свидетельствует о вибрационных изменениях структуры кольматирующих отложений и выносе кольматирующего материала в процессе обратной фильтрации.

3.5.2. ПРОНИЦАЕМОСТЬ ПОРИСТЫХСРЕД ПРИ ФИЛЬТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХГЛИНИСТЫХПРИМЕСЕЙ

На пористых кернах (см. табл. 3.5.1, образцы № 1 и № 4) были проведены фильтрационные исследования с применением глинистых растворов.

92

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Кольматацию кернов выполняли в процессе прямой фильтрации глинистых растворов в объеме, равном пятидесяти объемам пор. Проницаемость керна № 1 снизилась в результате кольматации от 0,025 до 0,0015 мкм2, керна № 4 – от 0,01 до 0,0008 мкм2. Затем осуществляли сначала прямую, а затем обратную фильтрацию чистой воды под воздействием поля колебаний.

Результаты исследований представлены на рис. 3.5.4 – 3.5.9 в виде кривых приращения проницаемости заглинизированных кернов в зависимости от амплитудных и частотных параметров воздействия, а также в виде временных диаграмм изменения проницаемости в процессах фильтрации (рис. 3.5.10, 3.5.11).

Результаты показывают, что приращения проницаемости заглинизированных кернов во времени при фильтрации под колебательным воздействием имеют характер, близкий к тому, который был уже выявлен при исследованиях с использованием кольматантов – механических частиц. Заметно выражены амплитудное "насыщение" и низкочастотная избирательность максимальных приращений величины ∆k/k0. Однако при фильтрационном деформировании глинистых кольматантов в поле колебаний обнаруживаются и некоторые характерные отличия, очевидно связанные с их природой и более сложным их взаимодействием с пористой средой кернов.

93

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 3.5.4. Приращение проницаемости пористой среды образца № 1 в ходе прямой фильтрации в зависимости от уровня колебаний давления для различ-

ных частот воздействия. Частоты колебаний, Гц:

1 – 60; 2 – 200; 3 – 500; 4 – 1000; 5 – 5000

Рис. 3.5.5. Приращение проницаемости пористой среды образца № 1 в ходе обратной фильтрации в зависимости от уровней колебаний давления для различных частот воздействия. Частоты колебаний, Гц:

1 – 40; 2 – 100; 3 – 200; 4 – 500; 5 – 1000; 6 – 5000

94

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 3.5.6. Приращение проницаемости пористой среды образца № 1 в ходе прямой фильтрации в зависимости от частоты для различных уровней

колебаний давления. Уровни колебаний (среднеквадратичные давления),

МПа: 1 – 7,0 10–3; 2 – 17,0 10–3; 3 – 35,0 10–3; 4 – 70,0 10–3; 5 – 130,0 10–3

Рис. 3.5.7. Приращение проницаемости пористой среды образца № 1 в ходе обратнойфильтрациивзависимостиотчастотыдля различных уровнейколебанийдавления. Уровни колебаний (среднеквадратичные давления),

МПа:

1 – 7,0 10–3; 2 – 17,0 10–3; 3 – 35,0 10–3; 4 – 70,0 10–3

95

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

3.5.8. Приращение проницаемости пористой среды образца № 4 в ходе прямой фильтрации в зависимости от уровней колебаний давления для различных частот воздействия. Частоты колебаний, Гц:

1 – 100; 2 – 200; 3 – 10; 4 – 500; 5 – 5000

Рис. 3.5.9. Приращение проницаемости пористой среды образца № 4 в ходе прямойфильтрациивзависимостиотчастотыдляразличных амплитудколебанийдавления. Амплитуды колебаний, МПа:

1 – 0,8; 2 – 0,6; 3 – 0,5

96

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 3.5.10. Диаграммы приращения проницаемости пористой среды образца № 1 в ходе прямой фильтрации под воздействием колебаний давления с амплитудой 0,033 МПа для различных частот. Частоты колебаний, Гц:

1 – 7000; 2 – 1200; 3 – 500; 4 – 200; 5 – 100; 6 – 40

Рис. 3.5.11. Диаграммы приращения проницаемости пористой среды образца № 1 в ходе обратной фильтрации под воздействием колебаний давления с

амплитудой 0,033 МПа для различных частот. Частоты колебаний, Гц:

1 – 40; 2 – 100; 3 – 174; 4 – 500; 5 – 1000; 6 – 6800; 7 – 11 000

97

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Выявлен пороговый по амплитудам колебательного воздействия характер эффекта приращения проницаемости, причем амплитудный порог данного эффекта повышается с увеличением частоты воздействия.

Вотличие от предыдущих результатов степень приращения проницаемости при прямой фильтрации под вибрацией весьма существенна и может даже превышать аналогичное вибрационное изменение, наблюдаемое при обратной фильтрации. Однако после выключения колебательного поля в процессе фильтрации воды проницаемость керна опять принимает прежнее, а в случае воздействия на избирательных частотах – даже более низкое значение (см. рис. 3.5.10).

Вслучае обратной фильтрации достигаются необратимые изменения проницаемости кернов, происходит вынос кольматирующих глинистых частиц из керна и его "очистка", причем после выключения вибрации достигнутое высокое значение проницаемости в ходе фильтрации снижается опять на определенное значение (см. рис. 3.5.11).

Вышеописанные обнаруженные временные изменения проницаемости, а также выявление амплитудных порогов этих явлений, очевидно, можно объяснить способностью глин образовывать в пористой среде достаточно сложные струк-туры, развитием специфических конкурирующих процессов осаждения, срыва и переноса взвешенных глинистых частиц. При этом в процессе фильтрации в поле упругих колебаний и без воздействия достигаются различные равновесные состояния кольматанта, что вызывает проявление эффекта "виброфильтра" при прямой фильтрации, частичного вторичного засорения керна после выключения вибрации при обратной фильтрации.

На экспериментальной установке (см. рис. 3.5.1) были выполнены фильтрационные исследования в условиях, приближенных к промысловым. В качестве генераторов упругих колебаний использовались ГВЗ-108 и КУВ-100. Исследования проводились с применением искусственных кернов (образцы

№6 и 7).

Амплитуду и частоту колебаний генератора ГВЗ-108 регу-

лировали изменением расхода нагнетания рабочей жидкости. У генератора КУВ-100 с повышением расхода амплитуда колебаний давления возрастает, а частота колебаний (около 66 Гц) не изменяется.

В кернодержателе-приставке предварительно производили кольматацию пористой среды путем прокачки глинистого раствора в количестве 60–100 объемов пор до снижения прони-

98

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

цаемости на 2–3 порядка. У образца № 6 исходная проницае-

мость снизилась до 0,035 мкм2, а у образца № 7 – до 0,008 мкм2.

Врезультате воздействия генератором КУВ-100 при ампли-

тудах колебаний до 10 МПа проницаемость образца № 6 возросла при прямой фильтрации до 0,5 мкм2, а при последующей после этого обратной фильтрации до 0,85 мкм2.

Вопытах с образцом № 7 применяли генератор ГВЗ-108. На рис. 3.5.12 приведена кривая приращения проницаемости пористой среды, загрязненной глинистым кольматантом, в зависимости от амплитуды колебательного воздействия. Поскольку с ростом амплитуды повышалась и частота колебаний, то о низкочастотной избирательности воздействия можно судить лишь по изменению характера кривизны кривой – выпуклой в области низких частот и переходящей в вогнутую при повышении амплитуды и частоты. На рис. 3.5.13 представлена кривая приращения проницаемости образца № 7 в ходе прямой

99