III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

Разработан инновационный криодинамический метод обработки призабойной зоны продуктивного пласта с целью улучшения его коллекторных свойств и увеличения нефтеотдачи.

Для реализации указанного метода в качестве крионосителя был предложен жидкий азот.

Метод основан на использовании двух физических явлений:

 - криостатическое расширение пластового флюида в микротрещиноватых породах на уровне матрицы, с целью разрушения межкристаллических связей и высыпания продуктов обработки в образовавшиеся поры;

- термодинамическое расширение жидкого азота, замкнутого на забое, при испарении под воздействием пластовой температуры в коллектора обрабатываемого продуктивного пласта для их увеличения. При этом давление рабочего агента может возрасти до 500 атм.

В основу метода криодинамического воздействия на пласт положено запирание пачки жидкого азота на забое клапаном-отсекателем скважинным, установленным в компоновке низа колонны НКТ.

Клапан-отсекатель скважинный устроен таким образом, что в открытом положении он пропускает рабочий агент по колонне на забой; обратный вынос агента с пластовым флюидом и продуктами реакции происходит через затрубье.

В закрытом положении клапан-отсекатель герметично запирает выход жидкого азота обратно в колонну.

 

Компоновка колонны инструмента и устьевого оборудования

 при криообработке призабойной зоны пласта

 

1.  Труба НКТ  (диам. усл. 48 мм.) ГОСТ 633-80;

2. Труба НКТ  (диам. усл. 86 мм.) ГОСТ 633-80;

3.  Труба обсадная (диам. 146 мм.);

4.  Участок перфорации (h = 2400 м.);

5.  Забой скважины;

6.  Продуктивный пласт;

7.  Клапан - отсекатель;

8.  Пакер  с механическим якорем;

9.  Клапан  циркуляционный;

10. Компенсатор температурный;

11. Колонная головка;

12. Задвижка подачи газообразного  азота в затрубье;

13. Задвижка выноса из затрубья;

14. Задвижка выноса из трубы НКТ 86 мм.;

15. Задвижка подачи газообразного  азота в трубу НКТ 48 мм.;

16. Задвижка подачи жидкого азота в трубу НКТ 48 мм.;

17. Задвижка сброса  из трубы НКТ 48 мм.;

18. Жидкость глушения (вода);

19. Пачка жидкого азота.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                

Процесс обработки призабойной зоны продуктивного пласта начинается с вытеснения из скважины жидкости глушения с помощью продувки газообразным азотом . Вынос жидкости глушения с пластовым флюидом производится по трубе НКТ (диам. 86 мм.) до момента выхода чистого газа.

Остатки жидкости в НКТ и на забое под пакером задавливаются в пласт с помощью газообразного азота, подаваемого по колонне НКТ (диам. 48 мм.).

После чего производится  охлаждение колонны НКТ до максимально низких температур с помощью подачи жидкого.

На последующем этапе реализации метода производится подача пачки жидкого азота на забой обрабатываемой скважины.

С целью доставки пачки жидкого азота на забой применяется его задавка газообразным.

После доставки жидкого азота на забой, производится сброс избыточного давления в колонне НКТ и запирание клапана-отсекателя, что приводит к задержке жидкого азота примерно на 30 мин. на забое, его нагреванию и последующему прорыву газообразного азота в пласт.

 

Операции, по доставке и запиранию пачки жидкого азота повторяются, с целью более глубокого промораживания пласта.

Криодинамический метод воздействия на призабойную зону начинает работать в коллектора пласта, образуя новые трещины, расширяя существующие и удлиняя их.

В конце цикла обработки температура и давление рабочего агента на забое выравнивается с пластовыми, производится разблокировка задвижки, герметезирующей затрубное пространство, срыв пакера и очистка забоя посредством вызова депрессионной самоочистки пласта и  продувки газообразным азотом, подаваемым по колонне НКТ, вплоть до выхода из затрубья чистого газа.

Цикл обработки повторяется.

После проведения циклов обработки призабойной зоны продуктивного пласта криодинамическим методом производятся мероприятия по вызову и интенсификации притока.

В качестве дополнительных комплексных мер по увеличению проницаемости призабойной зоны пласта применимы солянокислотная обработка и закачка горячего агента для удаления продуктов реакции и отложений.

Технико-экономическая эффективность данного метода основывается на его низкой себестоимости, высокой оперативности и хорошем результате, обеспечивающем полное восстановление проницаемости призабойной зоны пласта до оптимальных значений.

 

Предварительные экспериментальные исследования проводились в 2009 году на водонасыщенных, керосинонасыщенных и сухих образцах керна в лабораторных условиях Института нефти и газа (г. Сургут), а также на экспериментальной  установке в условиях полигона.

Анализ результатов исследований показал:

- кратковременное криостатическое воздействие на образцы керна существенно повышает их проницаемость, нарушая межкристаллические связи в матрице пород, вследствие процессов, вызванных явлением расширения флюида внутри пор при его  замерзании;

 - динамическое воздействие на коллектора пласта происходит при фазовом переходе жидкого азота в газообразное состояние, вследствие разности температур агента на забое и пласта, сопровождающимся его объемным расширением, обусловленным повышением давления до параметров разрыва породы пласта.

Расчеты указанных воздействий показывают обоснованность предположения о работоспособности данного метода на месторождениях с низкой проницаемостью, большой обводненностью, как самостоятельно, так и в комплексе с дополнительной обработкой.

Предположение, указывающее на эффективность метода при обработке слагающих пород баженовской свиты, обосновано также тем, что в породах баженовской свиты наряду с легкой нефтью, занимающей пустоты, углеводороды содержатся также в связанном виде, в керогене, и таким образом связанные, при замерзании они закономерно рвут породу изнутри.

Было показано, что  интегрированное криостатическое и термодинамическое воздействие может обеспечить криодинамический метод интенсификации притока в комплексе с инновационным техническим и технологическим его обеспечением.

Код для цитирования: Скопировать