В статье рассмотрена общая технология проведения термогазохимического воздействия на пласт, описано основное оборудование, требуемое для проведения данного мероприятия.
Ключевые слова: ТГХВ, АДС, термогазохимическое воздействие, разрыв пласта.
Термогазохимическое воздействие (ТГХВ) на призабойную зону пласта — мероприятия по повышению нефтеотдачи, сущность которого заключается в сжигании порохового заряда, спущенного на электрокабеле, в генераторе на забое скважины. Время такого сгорания можно регулировать так, что процесс горения будет длиться от долей секунд до нескольких минут. Подобное регулирование будет изменять газоприток, то есть скорость выделения газа при сгорании пороха. Именно эта скорость в итоге и определяет в зоне горения такие параметры, как температура и давление. Также интенсивность процесса сгорания может быть отрегулирована и количеством (массой) сжигаемого заряда. Обычно эта масса изменяется в пределах от 20 до 500кг.
Пороховой заряд, сгорая в генераторе, образует газовую фазу и происходит резкий рост температуры и давления в зоне горения. При быстром сгорании заряда давление на забое может достигать значений в 30–100 Мпа. Это объясняется тем, что столб жидкости, находящийся в затрубном пространстве скважины, играет роль уплотнительного поршня. Такой «поршень» не может быть мгновенно смещен ввиду своей инерции. При таком быстром процессе горения происходит механическое воздействие на пласт, что приводит к образованию новых трещин и расширению уже существующих.
При медленном сгорании газов на забое скважины возникает высокая температура (вплоть до 350 °С), что приводит к прогреву призабойной зоны пласта. Нагретые газы попадают в трещины и поры и проникают по ним вглубь пласта, одновременно с этим расплавляя парафины, смолы и асфальтены. Этот процесс аналогичен термическому воздействию.
Углекислый газ, который растворяется в нефти, способствует, во-первых, снижению вязкости нефти, и, во-вторых, поверхностного натяжения на границах с водой и породой. Результатом такого эффекта является повышение подвижности нефти, а значит и увеличение коэффициента продуктивности скважины. С целью усиления химического воздействия на карбонатные породы пороховой заряд имеет смысл сжигать в растворе соляной кислоты, предварительно закачанной в скважину.
Для проведения ТГХВ существуют специальные аппараты, предназначенные для спуска в скважину на бронированном кабеле. Эти аппараты называются скважинными аккумуляторами давления (АДС-5, АДС-6). Иногда их называют пороховыми генераторами давления (ПГД). Такие аккумуляторы и генераторы инициируются электрическими воспламенителями посредством нагрева проволочной спирали, нагреваемой электрическим током.
Аппарат АДС-5 предназначен преимущественно для прогрева пласта, а аппарат АДС-6 для разрыва пласта. Принципиально эти две разновидности аккумуляторов отличаются величиной значения поверхности горения порохового заряда. Выбор соответствующей модели АДС и количества сгорающих элементов напрямую зависит от геолого-технических характеристик условий проведения воздействия и схемы ее обработки.
Для прогрева пласта в скважину спускают снаряд АДС-5 и устанавливают его на забой, если расстояние забоя от нижних перфорационных отверстий до скважины не превышает 2–3 м. В противном случае на забое делают песчаную подушку. Заряд воспламеняют путем подачи электрического напряжения по кабелю на спираль накаливания. Процесс горения начинается с верхнего торца порохового заряда, поскольку распространению процесса горения на боковую поверхность будет препятствовать жидкость в скважине. После сгорания первой шашки горение передается по специальному каналу следующей шашке и т. д. Таким образом полное время сгорания заряда в снаряде АДС-5 при давлении около 5 МПа и при условии воспламенения заряда только с одного верхнего торца первой шашки может достигать 200 с. Поэтому забойное давление возрастает постепенно и разрыва пласта не происходит. Однако, в месте установки заряда температура может достигать 300 °С и выше, что, в свою очередь, приводит к удалению твердых отложений в призабойной зоне пласта и частичному разрушению твердого скелета пласта.
Схема проведения ТГХВ в нефтяных и нагнетательных скважинах отличается от вышеописанной тем, что в данном случае спускается снаряд АДС-6, который состоит из пороховых шашек. Если на стандартный снаряд АДС-б действует внешнее давление, то он способен сгорать за 3,3 с. Такое интенсивное сгорание пороховых зарядов позволяет создать требуемые для разрыва пласта давления без необходимости использования пакера, чью роль в данном случае выполняет столб жидкости. При этом при интенсивном сгорании заряда не исключается ни тепловое, ни химическое воздействие на призабойную зону. Применение ТГХВ показывает эффективность вплоть до 70 % в скважинах, вскрывших как терригенные породы, так и карбонатные. Длительность работы скважины с увеличенным дебитом (приемистостью) как правило составляет от нескольких месяцев до двух лет.
При проведении воздействия в нагнетательных скважинах может возникнуть проблема — невозможность понижения уровня жидкости в скважине. Это может привести к переливам. В этом случае на устье монтируется сальник, сквозь который продевают кабель, а боковые отводы арматуры устья оставляют открытыми на случай выброса. В низкопроницаемых пластах хорошие результаты были достигнуты при ступенчатой обработке, при которой сжигание большого количества пороха крайне опасно. Ступенчатые обработки проводятся с регулярным увеличением массы порохового состава и не ранее чем через 2 часа после завершения предыдущей обработки, так как есть риск преждевременного воспламенения заряда в связи с повышенной температурой. В практике известны случаи, когда горящий пороховой снаряд под действием реактивных сил, образованных струями горячих газов, и собственного веса отрывался от кабеля, падал в зумпф и догорал уже там, не оказывая таким образом никакого воздействия на интервал перфорации. Для исключения подобных происшествий имеет смысл делать ниже интервала перфорации цементную пробку.
Технология проведения термогазохимического воздействию достаточно проста и в тоже время эффективна. На ее осуществление обычно затрачивают около 2–3 ч, тогда как на обычный гидроразрыв уходит порядка 2–3 сут.
Литература:
1. Ибрагимов JI.X., Мищенко И. Т., Челоянц Д. К. Интенсификация добычи нефти. М.: Наука, 2000. — 414 с.
- Михайлов H. H., Основы комплексного изучения околоскважинных зон для повышения эффективности процессов нефтеизвлечения: Дис. д-ра техн. наук. М., 1994.-370 с.
- Кристиан М., Сокол С., Константинеску А. Увеличение продуктивности и приемистости скважин. -М.: Недра, 1985. 185 с.
- Иванова М. М., Михайлов H. H., Яремийчук P. C. Регулирование фильтрационных свойств пласта в околоскважинных зонах. М.: ВНИИОЭНГ, 1988.-56 с.
- Гайворонский И. Н., Меркулов A. A., Балдии A. B. и др. Обеспечение эффективной гидродинамической связи скважины с пластом при вторичном вскрытии // НТВ «Каротажник». Тверь: АИС: 2006.- вып. № 10–11 (151–152).-С.153–169.
- Пискунов Н. С. Разрыв пласта и влияние разрыва на процесс эксплуатации месторождения. / Труды ВНИИнефть. 1958. вып.№ 16. — С.35–40.
