Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 32
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
взаимодействием инерционных сил и переносом импульса, а также кинематические (расходные) волны, связанные с переносом вещества за счет давления. Кинематические волны возникают всегда, когда расход вещества однозначно определяется его количеством.[3]
Возникают продольные и поперечные (сдвиговые) колебания, при этом скорость распространения поперечной волны вдвое медленнее продольной. Вдоль продуктивного слоя, если он является резонатором, распространяется не сам импульс, а вызванные им собственные колебательные движения. Если частота импульса совпадает с частотой слоя-резонатора, появляется эффект резонансной турболезации, а также эффект пространственного сдвига в высоковязких средах. Скорость распространения упругих колебаний зависит от направляющих свойств коллектора, а их затухание – от его резонансных свойств.[4]
5. Гидравлический разрыв пластов
Гидроравлический разрыв пластов - одно из эффективнейших средств воздействия на призабойную зону скважин. Это метод применяется для освоения скважин для повышения продуктивности нефтяных и газовых месторождений и для повышения поглотительной способности нагнетательных скважин, при изоляции пластовых вод и т.д.
Процесс гидроразрыва пластов заключается в создании искусственных и расширения имеющихся скважин в породах призабойной зоны воздействием повышенных давлений жидкости, нагнетаемой в скважину. При повышении давления в породах пласта образуются новые или открываются или расширяются имеющиеся трещины. Вся эта система трещин связывает скважину с удаленными от забоя продуктивными частями пласта. Для предотвращения смыкания трещин после снижения давления в них вводят крупнозернистый песок, добавляемый в жидкость, нагнетаемую в скважину. Радиус трещин может достигать нескольких десятков метров. Гидродинамическую эффективность метода и максимальное увеличение дебита скважины в результате гидроразрыва пластов можно оценить, исходя из следующего.
Тещины, по сравнению с пористой средой нефтяных коллекторов, обладают более высокой пропускной способностью, поэтому можно допустить, что проницаемость призабойной зоны в радиусе трещины после разрыва стала бесконечно большой. Тогда приток к такой скважине можно рассчитывать, принимая ее радиус равным радиусу трещины. Следовательно, при одной и той же депрессии где Q(t) дебит скважины с радиусом r(t) ; Q-дебит совершенной скважины с радиусом r(c) ; R(k) -радиус контура питания.
Промысловая практика показывает, что дебеты скважин после гидроразрыва увеличиваются иногда в несколько десятков раз. Это свидетельствует о том, что образовавшиеся трещины, по-видимому, соединяются с существовавшими ранее, и приток к скважине происходит еще и из ранее изолированных высокопродуктивных зон.
Механизм образования трещин при разрыве пласта фильтрующейся в пласт жидкостью следующей. Под давлением, создаваемым в скважине насосными агрегатами, жидкость разрыва фильтруется в первую очередь в зоны с наибольшей проницаемостью. При этом между пропластками по вертикали создается разность давлений, так как в более проницаемых пропластках, давление больше, чем в малопроницаемых или практически не проницаемых. В результате на кровлю и подошву проницаемого пласта начинают действовать некоторые силы, выше лежащие породы подвергаются деформации и на границах пропластков образуются горизонтальные трещины.
При разрыве не фильтрующейся жидкостью механизм разрыва пласта становится аналогичным механизму разрыва толстостенных сосудов. Образующиеся при этом трещины имеют, как правило, вертикальное или наклонное направление. При разрыве фильтрующейся жидкостью давление разрыва обычно значительно меньше, чем при разрыве нефильтрующимися жидкостями, так как в последнем случае механизм разрыва пород сходен с механизмом разрыва толстостенного сосуда. Фильтрующаяся жидкость, приникшая в пласт вследствие большой площади контакта с породой, Передаёт на неё большие усилия, достаточные для разрыва при давлениях, значительно меньших, чем необходимо для разрушения пласта нефильтрующейся жидкостью.
Процесс разрыва в большой степени зависит от физических свойств жидкости и, в частности от ее вязкости. Чтобы давление разрыва было наименьшим, нужно, чтобы она была фильтрующейся.
Повышение вязкости так же, как и уменьшение фильтруемости жидкостей, применяемых при разрыве пластов, осуществляется введением в них соответствующих добавок. Такими загустителями для углеводородных жидкостей, применяемых при разрыве пластов, являются соли органических кислот, восокомолекулярные и коллоидные соединения нефти (например, нефтяной гудрон и другие отходы нефтепереработки) .
Значительной вязкостью и высокой песконесущей способностью обладают некоторые нефти, керосино-кислотные и нефте-кислотные эмульсии, применяемые при разрыве карбонатных коллекторов, и водо-нефтянные эмульсии. Эти жидкости и используются в качестве жидкостей разрыва и жидкостей-песконосителей при разрыве пластов в нефтяных скважинах.
Применение жидкостей разрыва и жидкостей-песконосителей на углеводородной основе для разрыва пластов в водонагнетательных скважинах может привести к ухудшению проницаемости пород для воды вследствие образования смесей воды с углеводородами. Во избежание этого явления пласты в водонагнетательных скважинах разрывают загущенной водой. Для загущения применяют сульфид-спиртовую борду (ССБ) и другие производные целлюлозы, хорошо растворимые в воде.
Песок, предназначенный для заполнения трещин, должен удовлетворять следующим требованиям:
1) образовывать прочные песчаные подушки и не разрушаться под давлением;
2) сохранять высокую проницаемость под действием внешнего давления.
Этим требованиям удовлетворяет крупнозернистый, хорошо окатанный и однородный по гранулометрическому составу песок, обладающий высокой механической прочностью. Наибольшее применение получили чистые кварцевые пески с размером зерен от 0,5 до 1,0 мм.
Микробиологические методы увеличения нефтеотдачи с каждым годом находят все большее признание в мире как высокоэффективные при их малой инвестиционной потребности и безопасные для окружающей среды.
Особое внимание уделяют им и в "Татнефти", чему не в малой степени способствует их высокая эффективность и экологичность. О применении биотехнологий татарстанскими нефтяниками TatCenter.ru рассказывает ведущий инженер управления по МУН Наталья Шестернина.
При разработке обводненных и истощенных месторождений все чаще приходится сталкиваться с необходимостью применения комплекса методов увеличения нефтеотдачи, которые обладают комбинированным воздействием на пласт и призабойную зону пласта. Одним из таких методов является микробиологическое воздействие. В ходе его происходит селективное и неселективное закупоривание пор, изменение характеристик пластовой жидкости, модификация твердых поверхностей и пористости пород.
Четвертьвековой опыт
В Татарстане более 25 лет назад главным геологом ПО "Татнефть" Ринатом Муслимовым была подписана программа по микробиологическому воздействию на пласт, которая была реализована в НГДУ "Прикамнефть" при участии научных сотрудников Института микробиологии АН СССР, института ТатНИПИнефть и НПО "Союзнефтепромхим". В 1980 году было утверждено техническое задание на проектирование опытного участка на Бондюжском месторождении по испытанию воздействия микроорганизмов на остаточную нефть с целью повышения ее отдачи. В 1983 году впервые в ОАО "Татнефть" начались испытания биогеотехнологии при участии института микробиологии РАН и ВНИИнефть. С этого времени на месторождениях компании началось внедрение этого нового направления, основанного на активации геохимической активности микроорганизмов.
По результатам выполнения этой программы на месторождениях Татарстана промышленно были внедрены технологии активизации пластовой микрофлоры и микробиологического воздействия на пласт с использованием биопрепаратов. За четверть века был испытан ряд методов, среди которых была и мелассная технология, апробированная в1992-1994 годах на башкирских отложениях среднего карбона 302 залежи Ромашкинского месторождения. Сама технология была основана на вводе в пласт мелассы и бактерий. Следует отметить, что выращивание микроорганизмов производилась на установке-ферментере, установленном прямо на территории 302 залежи НГДУ "Лениногорскнефть" в рамках реализации международного проекта "Микробиологический метод повышения нефтеотдачи пластов – Ромашкино" "Татнефти" и фирм ЭЭГ и "Феба-Ойл" (ФРГ).
Дающие нефти выход
Биотехнологии в МУН – это технологии, основанные на биологических процессах, в которых используют микробные объекты. Суть ее сводится к использованию микроорганизмов для увеличения нефтеотдачи. В микробиологических методах дополнительное вытеснение нефти обусловливают те же механизмы, которые действуют в физико-химических методах. Преимущество первых состоит в том, что во многих случаях факторы, способствующие нефтевытеснению, создаются непосредственно в пласте, что увеличивает его эффективность. Кроме того, часто при использовании одного способа достигается одновременное воздействие нескольких механизмов, а стоимость микробиологических технологий может быть ниже, чем стоимость физико-химических методов
Все микробиологические методы воздействия на нефтяные пласты можно разделить на две основные группы. К первой относят технологии, в которых используются продукты жизнедеятельности микроорганизмов - метаболиты, полученные на поверхности земли в промышленных установках-ферментера). Эти методы близки к химическим. Улучшение нефтевытесняющих свойств закачиваемой воды происходит в данном случае за счет таких соединений как биоПАВ, биополимеры, эмульгаторы.
Вторая группа предусматривает развитие микробиологических процессов с целью получения метаболитов непосредственно в пласте. В этом случае образование нефтевытесняющих агентов в результате микробиологической деятельности происходит непосредственно в пласте за счет дополнительного внесения в пласт микроорганизмов и питательных веществ - мелассы, молочной сыворотки и других отходов пищевой или химической промышленности. В свою очередь вторая группа может быть подразделена на подгруппы в зависимости от вида биоценоза - пластового или введенного с поверхности.
К первой подгруппе относятся биотехнологии, в которых активируется естественная микрофлора пласта путем подачи питательных веществ с поверхности, а ко второй - биотехнологии, в которых в пласт вводятся культуры микроорганизмов с питательными веществами. В результате своей жизнедеятельности микроорганизмы образуют обширный ряд соединений, влияющих на флюиды и породу пласта и .процессы нефтевытеснения.
Микробные фермы
К настоящему времени в ОАО "Татнефть" внедрены и применяются биотехнологии МУН, основанные на вводе в пласт биомассы микроорганизмов и питательных веществ. Технология микробиологического воздействия на пласт в условиях закачки сточных вод разработки ТатНИПИнефть и ИНМИ РАН базируется на технологии активации пластовой микрофлоры, но для увеличения численности микроорганизмов в условиях повышенной минерализации применяется биопрепарат "Деворойл", содержащий биомассу из пять типов бактерий. Микробы, входящие в состав этого биопрепарата, выделены из пластовых вод и загрязненных нефтью почв Бондюжского месторождения, то есть это природный биоценоз микроорганизмов, уже изначально адаптированный к условиям месторождений Татарстана.
Механизм действия технологии основан на резком увеличении активности биоценоза, в котором процесс жизнедеятельности последовательно активируемых аэробных и анаэробных микроорганизмов способствует наработке веществ, обладающих высокой нефтевытесняющей способностью - жирные кислоты, полимеры (полисахариды), спирты, альдегиды, двуокись углерода и др. При этом по ряду проб дегазированной нефти с опытных участков отмечается снижение содержания парафиновых силикагелевых смол на 20-40%, доли метана на 20-30% при соответствующем росте доли углекислого газа, этана и пропана. Особенностью вытесняющего действия метаболитов является то, что они генерируются на поверхности пласта микроорганизмами, получающими фосфор и азот из соединений, растворенных в воде, а углеводород - из остаточной нефти.
В ОАО "Татнефть" также разработана и внедряется технология увеличения нефтеотдачи с использованием композиции на основе ксантановых биополимеров. Химическая основа его состоит из экзополисахаридов, получаемыех при культивировании особого микроорганизма. Механизм действия композиционного состава основан на создании в пласте высоковязких растворов или студней, способных изолировать промытые участки
Возникают продольные и поперечные (сдвиговые) колебания, при этом скорость распространения поперечной волны вдвое медленнее продольной. Вдоль продуктивного слоя, если он является резонатором, распространяется не сам импульс, а вызванные им собственные колебательные движения. Если частота импульса совпадает с частотой слоя-резонатора, появляется эффект резонансной турболезации, а также эффект пространственного сдвига в высоковязких средах. Скорость распространения упругих колебаний зависит от направляющих свойств коллектора, а их затухание – от его резонансных свойств.[4]
5. Гидравлический разрыв пластов
Гидроравлический разрыв пластов - одно из эффективнейших средств воздействия на призабойную зону скважин. Это метод применяется для освоения скважин для повышения продуктивности нефтяных и газовых месторождений и для повышения поглотительной способности нагнетательных скважин, при изоляции пластовых вод и т.д.
Процесс гидроразрыва пластов заключается в создании искусственных и расширения имеющихся скважин в породах призабойной зоны воздействием повышенных давлений жидкости, нагнетаемой в скважину. При повышении давления в породах пласта образуются новые или открываются или расширяются имеющиеся трещины. Вся эта система трещин связывает скважину с удаленными от забоя продуктивными частями пласта. Для предотвращения смыкания трещин после снижения давления в них вводят крупнозернистый песок, добавляемый в жидкость, нагнетаемую в скважину. Радиус трещин может достигать нескольких десятков метров. Гидродинамическую эффективность метода и максимальное увеличение дебита скважины в результате гидроразрыва пластов можно оценить, исходя из следующего.
Тещины, по сравнению с пористой средой нефтяных коллекторов, обладают более высокой пропускной способностью, поэтому можно допустить, что проницаемость призабойной зоны в радиусе трещины после разрыва стала бесконечно большой. Тогда приток к такой скважине можно рассчитывать, принимая ее радиус равным радиусу трещины. Следовательно, при одной и той же депрессии где Q(t) дебит скважины с радиусом r(t) ; Q-дебит совершенной скважины с радиусом r(c) ; R(k) -радиус контура питания.
Промысловая практика показывает, что дебеты скважин после гидроразрыва увеличиваются иногда в несколько десятков раз. Это свидетельствует о том, что образовавшиеся трещины, по-видимому, соединяются с существовавшими ранее, и приток к скважине происходит еще и из ранее изолированных высокопродуктивных зон.
Механизм образования трещин при разрыве пласта фильтрующейся в пласт жидкостью следующей. Под давлением, создаваемым в скважине насосными агрегатами, жидкость разрыва фильтруется в первую очередь в зоны с наибольшей проницаемостью. При этом между пропластками по вертикали создается разность давлений, так как в более проницаемых пропластках, давление больше, чем в малопроницаемых или практически не проницаемых. В результате на кровлю и подошву проницаемого пласта начинают действовать некоторые силы, выше лежащие породы подвергаются деформации и на границах пропластков образуются горизонтальные трещины.
При разрыве не фильтрующейся жидкостью механизм разрыва пласта становится аналогичным механизму разрыва толстостенных сосудов. Образующиеся при этом трещины имеют, как правило, вертикальное или наклонное направление. При разрыве фильтрующейся жидкостью давление разрыва обычно значительно меньше, чем при разрыве нефильтрующимися жидкостями, так как в последнем случае механизм разрыва пород сходен с механизмом разрыва толстостенного сосуда. Фильтрующаяся жидкость, приникшая в пласт вследствие большой площади контакта с породой, Передаёт на неё большие усилия, достаточные для разрыва при давлениях, значительно меньших, чем необходимо для разрушения пласта нефильтрующейся жидкостью.
Процесс разрыва в большой степени зависит от физических свойств жидкости и, в частности от ее вязкости. Чтобы давление разрыва было наименьшим, нужно, чтобы она была фильтрующейся.
Повышение вязкости так же, как и уменьшение фильтруемости жидкостей, применяемых при разрыве пластов, осуществляется введением в них соответствующих добавок. Такими загустителями для углеводородных жидкостей, применяемых при разрыве пластов, являются соли органических кислот, восокомолекулярные и коллоидные соединения нефти (например, нефтяной гудрон и другие отходы нефтепереработки) .
Значительной вязкостью и высокой песконесущей способностью обладают некоторые нефти, керосино-кислотные и нефте-кислотные эмульсии, применяемые при разрыве карбонатных коллекторов, и водо-нефтянные эмульсии. Эти жидкости и используются в качестве жидкостей разрыва и жидкостей-песконосителей при разрыве пластов в нефтяных скважинах.
Применение жидкостей разрыва и жидкостей-песконосителей на углеводородной основе для разрыва пластов в водонагнетательных скважинах может привести к ухудшению проницаемости пород для воды вследствие образования смесей воды с углеводородами. Во избежание этого явления пласты в водонагнетательных скважинах разрывают загущенной водой. Для загущения применяют сульфид-спиртовую борду (ССБ) и другие производные целлюлозы, хорошо растворимые в воде.
Песок, предназначенный для заполнения трещин, должен удовлетворять следующим требованиям:
1) образовывать прочные песчаные подушки и не разрушаться под давлением;
2) сохранять высокую проницаемость под действием внешнего давления.
Этим требованиям удовлетворяет крупнозернистый, хорошо окатанный и однородный по гранулометрическому составу песок, обладающий высокой механической прочностью. Наибольшее применение получили чистые кварцевые пески с размером зерен от 0,5 до 1,0 мм.
Микробиологические методы увеличения нефтеотдачи с каждым годом находят все большее признание в мире как высокоэффективные при их малой инвестиционной потребности и безопасные для окружающей среды.
Особое внимание уделяют им и в "Татнефти", чему не в малой степени способствует их высокая эффективность и экологичность. О применении биотехнологий татарстанскими нефтяниками TatCenter.ru рассказывает ведущий инженер управления по МУН Наталья Шестернина.
При разработке обводненных и истощенных месторождений все чаще приходится сталкиваться с необходимостью применения комплекса методов увеличения нефтеотдачи, которые обладают комбинированным воздействием на пласт и призабойную зону пласта. Одним из таких методов является микробиологическое воздействие. В ходе его происходит селективное и неселективное закупоривание пор, изменение характеристик пластовой жидкости, модификация твердых поверхностей и пористости пород.
Четвертьвековой опыт
В Татарстане более 25 лет назад главным геологом ПО "Татнефть" Ринатом Муслимовым была подписана программа по микробиологическому воздействию на пласт, которая была реализована в НГДУ "Прикамнефть" при участии научных сотрудников Института микробиологии АН СССР, института ТатНИПИнефть и НПО "Союзнефтепромхим". В 1980 году было утверждено техническое задание на проектирование опытного участка на Бондюжском месторождении по испытанию воздействия микроорганизмов на остаточную нефть с целью повышения ее отдачи. В 1983 году впервые в ОАО "Татнефть" начались испытания биогеотехнологии при участии института микробиологии РАН и ВНИИнефть. С этого времени на месторождениях компании началось внедрение этого нового направления, основанного на активации геохимической активности микроорганизмов.
По результатам выполнения этой программы на месторождениях Татарстана промышленно были внедрены технологии активизации пластовой микрофлоры и микробиологического воздействия на пласт с использованием биопрепаратов. За четверть века был испытан ряд методов, среди которых была и мелассная технология, апробированная в1992-1994 годах на башкирских отложениях среднего карбона 302 залежи Ромашкинского месторождения. Сама технология была основана на вводе в пласт мелассы и бактерий. Следует отметить, что выращивание микроорганизмов производилась на установке-ферментере, установленном прямо на территории 302 залежи НГДУ "Лениногорскнефть" в рамках реализации международного проекта "Микробиологический метод повышения нефтеотдачи пластов – Ромашкино" "Татнефти" и фирм ЭЭГ и "Феба-Ойл" (ФРГ).
Дающие нефти выход
Биотехнологии в МУН – это технологии, основанные на биологических процессах, в которых используют микробные объекты. Суть ее сводится к использованию микроорганизмов для увеличения нефтеотдачи. В микробиологических методах дополнительное вытеснение нефти обусловливают те же механизмы, которые действуют в физико-химических методах. Преимущество первых состоит в том, что во многих случаях факторы, способствующие нефтевытеснению, создаются непосредственно в пласте, что увеличивает его эффективность. Кроме того, часто при использовании одного способа достигается одновременное воздействие нескольких механизмов, а стоимость микробиологических технологий может быть ниже, чем стоимость физико-химических методов
Все микробиологические методы воздействия на нефтяные пласты можно разделить на две основные группы. К первой относят технологии, в которых используются продукты жизнедеятельности микроорганизмов - метаболиты, полученные на поверхности земли в промышленных установках-ферментера). Эти методы близки к химическим. Улучшение нефтевытесняющих свойств закачиваемой воды происходит в данном случае за счет таких соединений как биоПАВ, биополимеры, эмульгаторы.
Вторая группа предусматривает развитие микробиологических процессов с целью получения метаболитов непосредственно в пласте. В этом случае образование нефтевытесняющих агентов в результате микробиологической деятельности происходит непосредственно в пласте за счет дополнительного внесения в пласт микроорганизмов и питательных веществ - мелассы, молочной сыворотки и других отходов пищевой или химической промышленности. В свою очередь вторая группа может быть подразделена на подгруппы в зависимости от вида биоценоза - пластового или введенного с поверхности.
К первой подгруппе относятся биотехнологии, в которых активируется естественная микрофлора пласта путем подачи питательных веществ с поверхности, а ко второй - биотехнологии, в которых в пласт вводятся культуры микроорганизмов с питательными веществами. В результате своей жизнедеятельности микроорганизмы образуют обширный ряд соединений, влияющих на флюиды и породу пласта и .процессы нефтевытеснения.
Микробные фермы
К настоящему времени в ОАО "Татнефть" внедрены и применяются биотехнологии МУН, основанные на вводе в пласт биомассы микроорганизмов и питательных веществ. Технология микробиологического воздействия на пласт в условиях закачки сточных вод разработки ТатНИПИнефть и ИНМИ РАН базируется на технологии активации пластовой микрофлоры, но для увеличения численности микроорганизмов в условиях повышенной минерализации применяется биопрепарат "Деворойл", содержащий биомассу из пять типов бактерий. Микробы, входящие в состав этого биопрепарата, выделены из пластовых вод и загрязненных нефтью почв Бондюжского месторождения, то есть это природный биоценоз микроорганизмов, уже изначально адаптированный к условиям месторождений Татарстана.
Механизм действия технологии основан на резком увеличении активности биоценоза, в котором процесс жизнедеятельности последовательно активируемых аэробных и анаэробных микроорганизмов способствует наработке веществ, обладающих высокой нефтевытесняющей способностью - жирные кислоты, полимеры (полисахариды), спирты, альдегиды, двуокись углерода и др. При этом по ряду проб дегазированной нефти с опытных участков отмечается снижение содержания парафиновых силикагелевых смол на 20-40%, доли метана на 20-30% при соответствующем росте доли углекислого газа, этана и пропана. Особенностью вытесняющего действия метаболитов является то, что они генерируются на поверхности пласта микроорганизмами, получающими фосфор и азот из соединений, растворенных в воде, а углеводород - из остаточной нефти.
В ОАО "Татнефть" также разработана и внедряется технология увеличения нефтеотдачи с использованием композиции на основе ксантановых биополимеров. Химическая основа его состоит из экзополисахаридов, получаемыех при культивировании особого микроорганизма. Механизм действия композиционного состава основан на создании в пласте высоковязких растворов или студней, способных изолировать промытые участки
