Файл: Повышение эффективности вскрытия и опробования нефтегазоносных пластов..pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.07.2024

Просмотров: 150

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

П ри постоянных давлениях на входе в образцы и ступенча­ том наращивании всестороннего о б ж и м а для всех моделей по­ лучен пучок индикаторных кривых, смещающихся влево по мере

увеличения эффективного давления

{р^ь) • Такое смещение

харак ­

теризует уменьшение пропускной способности образца,

то есть

его проницаемости, и является функцией эффективного

давле ­

ния независимо от конфигурации

индикаторных линий.

Иными

словами с ростом эффективного давления наблюдается сужение просветности поровых каналов и смыкание трещин или щелей.

Степень изменения этих параметров различна для

пористых

и

трещинных сред и зависит от многих факторов:

от состава

и

структуры пород,

характера

контактов

зерен,

механических

свойств минералов,

словом, прежде всего от упругоемкости флю-

ндонасыщенного коллектора. Изучение влияния

геостатнческого

давления на проницаемость разных типов пород-коллекторов

[6,

13] показывает, что

увеличение

обжима в

большей

степени сни­

ж а е т проницаемость

трещинных

пород. Зеркально

симметричные

трещины могут д а ж е

полностью

смыкаться

при

достижении кри­

тического значения р0 ф, которое различно для разных типов по­ род и может быть определено экспериментально.

Поскольку сужение трещин и соответственное снижение про­

ницаемости трещинного коллектора вызывается ростом

эффек­

тивного давления, проявление этого эффекта

в промысловой

практике возможно в процессе

разработки

з а л е ж е й

нефти и

газа по мере падения пластового давления в

призабойной зоне

работающих скважин или з а л е ж и в

целом.

В практике

разра ­

ботки такие изменения могут быть и незначительными.

 

Так, В. Н . Майдебор, обобщив большой материал

исследова­

ния скважин и разработки з а л е ж е й

с трещинными

коллекто­

рами Грозненского нефтяного

района,

не о б н а р у ж и л

заметного

снижения проницаемости продуктивных пластов за счет дефор­

маций коллектора. При сопоставлении

индикаторных

кривых,

снятых по мере падения пластового давления, смещение

их

вле­

во (снижение продуктивности)

незначительно, или

практически

незаметно. Описанные опыты показывают, что подобная

картина

не универсальна, поскольку

упругие свойства различных пород

д а ж е в одинаковых диапазонах

напряжений

сильно

отличаются

между

собой.

 

 

 

 

 

 

 

 

Существенную роль в деформации

трещинного

 

коллектора

д о л ж н ы

играть кольцевые

напряжения, которые

усугубляются

с увеличением депрессии. Определение кольцевых

напряжений

обосновано математически

[7] с

использованием формулы

Л я м е

и даны расчетные уравнения составляющих

(вертикального,

тан­

генциального и радиального) напряжений .

В работе

Г: И.

Ка-

часова [44] приведены примеры

расчета

суммарного

вектора

нор­

мальных напряжений для систем вертикальных и наклонных тре­

щин при разных

положениях вектора напряжений по отношению

к простиранию

трещин. Расчеты показали, что наибольшие из-

96

менения суммарного напряжения происходят в пласте на рас­ стоянии около 0,5 радиуса скважины, далее дополнительные на­

пряжения плавно убывают в пределах

кольца, равного пример­

но 5 радиусам скважины . Величина

суммарных напряжений

лишь в редких вариантах может превысить геостатпческое дав ­ ление вдвое (вертикальные трещины с направлением вектора на­ пряжений под углом 90° к их простиранию), и минимальное ее значение равно геостатическому давлению .

В природных условиях при наличии трещин различной гене­ рации в трещинах отдельных направлений можно допускать про­ явление эффекта сужения, степень которого будет зависить от механических свойств породы в данном диапазоне изменения на­ грузок. В. Н . Майдебор [54] логично полагает, что влияние де­

формаций коллектора

(в том

числе за счет кольцевых напря­

жений) д о л ж н о проявляться в

виде гистерезисной петли при пря­

мом и обратном ходе

снятия

индикаторной д и а г р а м м ы на уча­

стке высоких перепадов давлений . Приведенный им анализ про­ мыслового материала показал, что гистерезнсные явления едва заметны, весьма редки и не всегда объяснимы проявлением толь­ ко упругих деформаций коллектора .

Таким образом, промысловые исследования трудно исполь­ зовать для определения критических депрессий, которые можно допускать при вызове притока из трещинных коллекторов. В экс­ периментах с постоянными всесторонними напряжениями на об­ разцы пород т а к ж е не удается оценить долю деформационных изменений трещинной среды при увеличении депрессии, посколь­ ку действие этих изменений складывается с фильтрационными явлениями .

Представляется возможным определить величину критиче­ ской депрессии опытным путем, изучая фильтрацию в образцах трещинных пород на различных перепадах давлений с одновре­ менной имитацией соответствующих им дополнительных напря­ жений, возникающих при вызове притока из пласта. Значение этих напряжений для конкретных глубин залегания пород и раз ­ личных депрессий можно рассчитывать, зная распределение ос­

новных направлений трещин по з а м е р а м на

кернах. Д л я коли­

чественных сопоставлений необходимы т а к ж е

высокоточные из­

мерения величины раскрытия трещин в условиях переменных на­ пряжений .

О б о б щ а я

изложенное,

можно сделать следующие выводы.

1. Искривление индикаторных линий при фильтрации

жидко ­

стей и газов

в трещиннснл

среде в значительной степени

обуслов­

лено фильтрационными сопротивлениями при больших линейных скоростях потока и молекулярными э ф ф е к т а м и в трещинах с ми­

крораскрытием .

В

экспериментах с

постоянными

всесторонними

н а п р я ж е н и я м и

на

образцы пород не

удается оценить долю

де­

формационных

изменений трещинной

среды при увеличении

де­

прессии, поскольку

действие этих

 

изменений

складывается

7 Зак . 498

_ 97

с фильтрационными эффектами, в с л е д с т в и е

этого нельзя опреде­

лить величину критического (предельно допустимого) перепада

давлений при вызове притока из трещинных

коллекторов. •

2. Д л я экспериментального определения

критической депрес­

сии требуется изучение фильтрации в образцах трещинных по­ род с одновременной имитацией переменных напряжений, возни­ кающих при вызове притока из пласта. Комплекс исследований д о л ж е н включать высокоточные измерения ширины р а с к р ы т и я трещин в условиях переменных напряжений .

3. Значительное снижение проницаемости трещинных пород коллекторов за счет смыкания трещин происходит по мере уве­

личения эффективного давления в процессе разработки

з а л е ж е й

(по мере падения давления в призабойной

зоне

работающих

скважин или по з а л е ж и

в ц е л о м ) . Величина

возможного

сниже ­

ния проницаемости зависит прежде всего

от

механических

свойств пород, упругоемкости системы, направления

трещин и

может быть

определена

экспериментально.

 

 

 

 

§

2. Кислотные

обработки пород-коллекторов

 

 

Сущность всех методов интенсификации добычи нефти или

газа заключается в улучшении фильтрационных

свойств

при-

скважинной

зоны пласта.

 

 

 

 

По характеру воздействия на продуктивный пласт выделяются следующие основные методы: химический, механический и ком­ бинированный. В настоящей работе рассмотрен химический ме­ тод.

П о д химическим воздействием на прискважинную зону пла­ ста подразумевается прежде всего обработка ее соляной и пла­

виковой кислотами, растворяющими

соответственно

карбонат ­

ные (солянокислотная

обработка)

и

силикатно - карбонатные

(глинокислотная

обработка)

компоненты

породы.

П р и

этом

прискважинная зона коллекторов очищается от глинистой

взвеси

промывочной жидкости,

уменьшается

поверхностное

н а т я ж е н и е

на границе пластовый флюид — фильтрат

промывочной

жидко ­

сти, расширяются вследствие растворения цементирующего

ма­

териала поровые

каналы

пород,

благодаря

чему

значительно

улучшаются условия притока нефти или газа к забою скважины . Взаимодействие между различными компонентами породы и

кислотами

протекает

следующим образом:

 

 

 

 

 

С а С 0 3

+ 2 Н С 1 - ^ С а С 1 2 + Н 2 0 + С О 2 ;

 

 

 

 

 

M g C 0 3

+ 2НС l - * M g C 1 2 + Н 2 0 . + С 0 2

;

 

 

 

CaC03+i2HF - * € aF 2 +

C 0 2 + H 2 0 ;

+ Ж 2 0

 

С aA12 S i 2 0 B -t-ШН Fr-*C a F 2 + 2 A1F3 +'2S i F 4

;

 

S i O 2 + 4 H F - v S i F 4 +

2 H 2 0 .

 

 

 

С02—га­

С а С 1 2 и M g C l 2 хорошо растворимы

в воде, a

SiF 4

и

зообразные

продукты

и поэтому легко у д а л я ю т с я

из

пласта вме-

98

сте с нейтрализованным

кислотным раствором. CaF2 и A1F3

вы­

п а д а ю т

в виде плохо растворимого

осадка. Кроме того, при

ней­

трализации

кислотного

раствора в

пласте

( р Н > 3 , 5 )

создаются

условия

д л я

гидролиза,

в

результате чего

хлорное

железо

пре­

в р а щ а е т с я в гидроокись

железа, которая способна

закупоривать

поровое

пространство пласта.

 

 

 

 

 

Хотя

содержание ж е л е з а

в исходной кислоте строго

ограниче­

но, она обогащается им при транспортировке, хранении в емко­ стях и при движении по насосно-компрессорным трубам в про­

цессе закачки в скважину . Д л я предотвращения выпадения

осад­

ков в кислотные растворы д о б а в л я ю т

реагентыстабилизаторы

(уксусная или

лимонная кислота и

д р . ) . Последние

снижают

т а к ж е м е ж ф а з н о е натяжение раствора,

чем

способствуют

более

эффективному

выносу

слаборастворимых

продуктов

реакции.

Д л я

этих целей чаще

всего используется уксусная кислота, как

более

дешевая,

но

она

теряет стабилизирующие

свойства

при

температуре свыше

60° С. Л и м о н н а я

кислота является

хорошим

стабилизатором

и при

более высоких

температурах .

 

 

З а щ и т а глубинного

и наземного

оборудования

от

коррозии

осуществляется добавкой в кислотный раствор ингибиторов

(на­

пример, формалина,

П Б - 5 и д р . ) , исключающих или резко умень­

ш а ю щ и х взаимодействие ж е л е з а с кислотным раствором.

 

Кроме того, при обработке нефтеносных пластов в кислотные

растворы могут добавляться поверхностно-активные

вещества,,

которые снижают м е ж ф а з н о е поверхностное

натяжение,

у л у ч ш а я

проникновение кислоты в пласт и облегчая удаление

из

нега

продуктов реакции.

 

 

 

 

 

 

 

 

•Процесс химического взамодействия растворов кислот с от­ дельными компонентами пород и, следовательно, в р е м я нейтра­ лизации кислоты определяются в значительной степени следую­ щими основными ф а к т о р а м и : пластовыми температурами и д а в ­ лениями, структурно-литологическими особенностями пород, ха ­ рактером их порового пространства и насыщающего флюида,, типами кислот, их концентрациями и содержанием в них пасси ­ вирующих или активирующих реакцию добавок .

Оценка влияния к а ж д о г о из указанных ф а к т о р о в и правиль ­ ный их учет при разработке рецептур кислотных растворов и тех­ нологии проведения обработок пласта в конкретных геологиче­ ских условиях позволяет существенно повысить эффективность кислотных обработок.

Опыты, выполненные при различных давлениях и темпера ­ турах, показали, что повышение температуры уменьшает времянейтрализации, а давление, наоборот,— увеличивает.

С увеличением плотности пород

скорости

растворения

их

в кислоте замедляются . Аналогичная

картина

наблюдается

и с

увеличением сульфатизации породы. Скорость р е а к ц и и

м е ж д у

кислотой и породой не зависит от времени и начальной

концент­

рации кислотного раствора при его низких концентрациях.. Одна-

7* 99;

ко при повышенных концентрациях НС1 от 15 до 25% время ней­ трализации заметно возрастает, причем особенно резко при кон­ центрациях НС1 в растворе свыше 20%. Н а д о отметить, что сте­ пень возрастания времени нейтрализации технической кислоты гораздо выше, чем химически чистой.

Изучению

влияния

скорости движения кислоты на ее реакцию

с породой посвящены

лишь единичные

исследования [102, 103].

Вместе с тем

вполне

понятно, что время

нейтрализации кислоты

при ее нагнетании в карбонатные пласты зависит как от скорости

реакции

кислоты с породой, так и от скорости ее нагнетания, по­

скольку

последняя определяет время контакта кислоты с

поро­

дой. Данные, полученные в камере высокого давления при

раз­

личных

значениях скорости движения кислоты, показали,

что

с увеличением скорости движения кислоты она реагирует мед­ леннее [103]. Поэтому время реакции, полученное при лаборатор ­ ных исследованиях в статических условиях, будет несколько меньше времени, наблюдаемого в динамических или в реальных промысловых условиях. В настоящее время ассортимент химиче­ ских реагентов, применяемых для кислотных обработок, значи­ тельно расширился, кроме соляной и плавиковой кислот начали применять уксусную, лимонную, сульфамнновую, кислотные сто­ ки цехов бутанола заводов синтетического спирта, а т а к ж е цехов

синтетических

жирных кислот

нефтеперерабатывающих заводов

п химических

комбинатов.

 

Как показали лабораторные

исследования, время нейтрализа­

ции кислоты зависит от ее химического состава, концентрации и может регулироваться при помощи специальных добавок. Д о ­

бавление уксусной кислоты в соляную

приводит

к

значительно^

му увеличению времени нейтрализации

соляной

кислоты. З а

ру­

бежом уксусную кислоту применяют очень многие компании

для

обработки скважин . Ее поставляют на

скважины

в виде

10%-

ного водного раствора и при желании

в более

концентрирован­

ном виде вплоть до «сухой» (т. е. 100%-ную). Основной недоста­ ток применения уксусной кислоты — ее высокая стоимость.

Кислотные растворы химически замедленного действия часто содержат добавки, не снижающие их вязкости. Обычно при­ меняемые за рубежом такие кислоты с органическими добавка ­ ми приводятся лишь с фирменными названиями и без указания

химического состава замедлителей . Следует отметить,

что д а ж е

небольшое снижение проницаемости продуктивных

пластов в

процессе бурения и эксплуатации приводит к весьма

значитель­

ному уменьшению производительности скважин . Характер вос­ становления проницаемости прискважинной зоны пластов в про­ цессе кислотных обработок может быть самым различным: уда­ ление загрязняющих материалов, их растворение, создание сети каналов через зону загрязнения и т. д. Основной причиной мно­ гократного увеличения производительности скважин в резуль­ тате кислотных обработок является восстановление проницаемо-

100

Смотрите также файлы