Рис. 5.8. График восстановления давления в полулогарифмических коорди натах:
lg ЮАр—/ — основная кривая; lg ЮАр' —t —экстраполированная прямая конечного уча
стка основной кривой; lg ЮАр"—t —разностная кривая; |
lg 10 Ар'"—t —экстраполирован |
|
ная прямая конечного участка разностной кривой |
|
|
Члены в правой части уравнения (5.32) представляют собой: |
||
первый — разность |
между установившимся пластовым давле |
|
нием и давлением |
в трещинах (потери |
давления, обусловлен |
ные перетоком жидкости из пористых блоков в трещины); вто рой— потери давления при движении жидкости в трещинах до окрестности скважин; третий — потери давления в призабойной зоне, обусловленные скин-эффектом. В каждом звене системы давление восстанавливается в течение своего промежутка вре мени. Кривую восстановления давления можно разбить на три
участка. |
Участку Л, где |
проявляется |
скин-эффект (в течение |
|
0,5—1,5 |
ч), соответствует |
трехчлен в |
уравнении (5.32), уча |
|
стку Б |
(в |
течение 0,5—5 ч )— двучлен |
(без третьего члена) и |
|
участку |
В |
— одночлен (без второго и третьего членов). На та |
||
ком разделении основано численное определение значения каждого члена. Для этого строится основная кривая восстанов-
ления давления в координатах IgAp—t (рис. #,8). Затем экст раполируют прямолинейный участок основной кривой до оси ординат и по разности значений Apt и Др '( на основной кривой и экстраполированной прямой определяют значения Ap"i, т. е.
Ap"i=Api—Ар'и по |
которым |
в тех же координатах IgAp— |
t строят разностную |
кривую |
Ар", где i —. номера произвольно |
выбранных моментов времени t. |
||
Значения коэффициентов, входящих в уравнение (5.32), оп |
||
ределяют графоаналитическим способом: 4 и В вычисляют по отрезкам, отсекаемым экстраполированными прямолинейными участками основной и разностной кривых (см. рис. 5.8); сц и аг находят как уклоны прямолинейных участков основной и раз ностной кривых (аналогично i в § 5.4); аз вычисляют аналити чески из уравнения (5.32). Затем для любого момента времени рассчитывают каждый член правой части уравнения (5.32) и его долю в общей потере давления. Тогда делается заключение о типе коллектора, целесообразности и методе воздействия на призабойную зону.
Методы повышения продуктивности скважин
Ухудшение состояния призабойной зоны может быть вызвано в выходящих из бурения скважинах твердой фазой, фильтратом и буровым раствором (см. § 5.1), в добывающих нефтяных — выпадением солей, парафина и асфальтосмолистых веществ, в нагнетательных — механическими примесями, продуктами кор розии и т. д. (см. § 3.2). Следовательно,[продуктивную харак теристику скважины можно улучшить созданием дополнитель ных или увеличенных каналов перфорации, микротрещин и мак ротрещин, удалением органических и неорганических веществ из естественных пустот пласта, расширением сечения естествен ных пустот или в пределе расширением ствола скважины. По этим направлениям выделяют следующие основные методы по
вышения |
продуктивности скважин: а) химические — кислотные |
|
обработки |
(КО); б) физические — тепловые |
обработки, обра |
ботки поверхностно-активными веществами, |
растворителями; |
|
в) механические — гидравлический разрыв пластд] (ГРП), гид- ~щэпескбструйная (ГПП) и— донилнителЫПГЯ кумулятивная перфорация, виброобработка. Известны также многие другие ме^_ тоды. Особо эффективно комплексное сочетание различиш~м£^ тодов (термохимические обработки, гидрокислотный разрыв пласт'а,‘термогазохимическое воздействие\и т. д.) . Выбор метода' определяется геолого-физической характеристикой 'пласта и 1\ причинами снижения ..продуктивности. скважинЛ Для выбора 'скважин и метода повышения их продуктивности разработаны методики на основе статистических методов распознавания об разов, потенциальных функций, главных компонент и др.
Гидравлический разрыв пласта (ГРП) — один из основных ме тодов воздействия на призабойную зону. Ежегодно его приме няют на 1500—2500 добывающих и нагнетательных скважинах.
Сущность ГРП заключается в создании новых или расшире нии существующих трещин в пласте путем закачки в скважину жидкости под высоким давлением и последующем закреплении их расклинивающим высокопроницаемым материалом (песком).
Технология ГРП включает следующие операции: промывку скважины; спуск в скважину высокопрочных НКТ с пакером и якорем на нижнем конце; обвязку (рис. 5.9) и опрессовку на 1,5-кратное рабочее давление устья и наземного оборудования; определение приемистости скважины закачкой жидкости; за качку по НКТ в пласт жидкости-разрыва, жидкости-песконоси- теля и продавочной жидкости (собственно гидроразрыв); де монтаж оборудования и пуск скважины в работу.
Гидроразрыв пласта проводится при давлениях, доходящих до 70—100 МПа и часто превышающих допустимые для обсад ных колонн. Для защиты обсадных колонн от высокого давле ния на нижнем конце НКТ спускают в скважину пакер с якорем, которые устанавливают над кровлей обрабатываемого пласта. Эластичный элемент пакера в результате сжатия его весом НКТ герметизирует затрубное пространство. Это достигается либо опорой пакера на забой с помощью перфорированного хво стовика (пакер с опорой на забой типа ПМ, ОПМ), либо опорой пакера на обсадные трубы с помощью плашек пакера, ко торые, освобождаясь при повороте НКТ, раздвигаются и вдав ливаются во внутреннюю поверхность обсадной колонны (плашечные пакеры без опоры на забой типа ПШ, ПС, ПГ). Якорь предупреждает смещение пакера под действием перепада дав ления над и под ним. За счет внутреннего избыточного давле ния плашки якоря раздвигаются и вдавливаются во внутреннюю поверхность обсадной колонны. Пакеры и якоря рассчитаны на перепады давлений 30—50 МПа и имеют проходное сечение 36—72 мм в зависимости от их типа и внутреннего диаметра обсадной колонны. Перед спуском пакера следует шаблонировать ствол скважины, чтобы избежать возможного заклинива ния пакера и разрушения его эластичного элемента в процессе спуска.
Для осуществления ГРП используют насосные установки (агрегаты) типа УН1-630Х700А (4АН-700), рассчитанные на максимальное рабочее давление 70 МПа, пескосмесительные агрегаты типа 4ПА или установки типа УСП-50 (для транспор тирования до 9 т песка, дозированного ввода песка в поток жидкости и приготовления песчано-жидкостной смеси), блок манифольда типа 1БМ-700 или 1БМ-700С (для обвязки несколь-
7 В. С. Бойко |
193 |
Рис. 5.9. Технологическая схема гидравлического разрыва пласта:
1 — трещина разрыва; 2 —продуктивны!! |
пласт; |
3 — пакер; 4 — якорь; 5 — обсадная ко |
|||
лонна; 6 — насосно-компрессорные трубы; |
7 — арматура устья; |
8 — манометр; |
9 — блок |
||
маннфольдов; 10 — станция контроля |
и управления процессом; |
11 — насосные |
агрегаты; |
||
12 — нескосмеснтели; 13 —емкости с |
технологическими жидкостями; 14 — насосные аг |
||||
регаты |
|
|
|
|
|
ких насосных агрегатов с устьем скважины) |
и арматуру устья |
||||
типа 2АУ-700 или 2АУ-700 СУ |
Дистанционный контроль за |
||||
процессом можно осуществлять с |
помощью |
станции контроля |
|||
и управления, смонтированной на автомобиле. Агрегаты разме щают в направлении от устья скважины, чтобы при наличии аварийной и пожарной опасности беспрепятственно отъехать от нее. Для защиты людей от шума применяют антифоны и за глушки. Руководитель работ поддерживает связь с исполните лями с помощью телефона, радио или сигналов руками. Для перевозки неагрессивных рабочих жидкостей применяют авто цистерны АЦН-11-257, АЦН-7,5-5334, Цр-7АП, Цр-7АПС, ЦР-20, АЦПП-21-5523А вместимостью 6—21 м3.
Рабочие жидкости при ГРП используют на углеводородной или водной основе. Они должны не снижать фильтрационные характеристики пласта, не вызывать набухание глинистого це мента пород, не образовывать осадки с флюидами и в то же время быть легкодоступными и дешевыми. Кроме того, жидкость разрыва и жидкость-носитель должны слабо фильтро-
ваться через поверхности образованных трещин, а жидкость-но ситель также обладать хорошей несущей или удерживающей способностью по отношению к частицам расклинивающего ма териала. Это достигается увеличением вязкости или приданием жидкости структурных свойств, при высокой фильтруемости вследствие рассеивания в объеме пласта жидкость-разрыва не вызывает разрыва пласта или развития трещин вдали от стенки скважины, а жидкость-носитель не обеспечивает переноса ча стиц расклинивающего материала в трещине.
Ранее широко использовались вязкие жидкости на углеводо родной основе (нефть; нефть, загущенная мазутом, битумом, ас фальтитом; дизельное топливо) и эмульсии (гидрофобные и гид рофильные водонефтяные, нефтекислотные, кислотно-керосино вые). Их применение может быть оправдано при проведении ГРП в добывающих скважинах. В настоящее время в основном (около 90 % операций ГРП) используют жидкости на водной основе (вода, растворы полимеров, кислотные растворы, мицел лярные растворы). Увеличенными расходами таких жидкостей обеспечивается разрыв пласта и компенсируется их недостаточ ная песконесущая способность. Загущение воды достигается до бавкой ПАА (полиакриламид), ССБ (сульфит-спиртовая барда), КМЦ (карбоксилметилцеллюлоза). Для предупрежде ния набухания глин (стабилизации глин) в воду добавляют ПАВ, органические полимеры, хлористый аммоний и др. В каче стве продавочной жидкости обычно используется техническая
вода, а иногда нефть.
Теоретические соображения позволяют считать, что при за качке фильтрующейся жидкости более вероятно образование горизонтальной трещины, а при закачке нефильтрующейся — вертикальной. Если в пласте уже имеются трещины, то незави симо от фильтруемости жидкости происходит их раскрытие или расширение. Напомним, что в пласте могут быть в основном естественные вертикальные или близкие к ним наклонные тре
щины.
О происшедшем разрыве пород можно судить по резкому уменьшению устьевого давления закачки во времени при посто янном расходе жидкости (образование новых трещин) или по увеличению расхода жидкости разрыва непропорционально ро сту давления (раскрытие имеющихся трещин). Более объек тивно момент разрыва пласта можно характеризовать резким увеличением отношения расхода жидкости разрыва к создавае
мой репрессии (коэффициент поглотительной способности) |
или |
|
к устьевому давлению закачки (условный коэффициент). |
|
|
Расклинивающим материалом |
(наполнителем трещин) |
|
обычно служит кварцевый песок |
с диаметрами частиц |
0,5— |
1,2 мм. Гранулированный расклинивающий агент должен обла дать высокой прочностью на смятие и не вдавливаться
7* |
195 |