АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ВОДОИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ В ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТАХ ЮЖНО-ЯГУНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ-Курсовая работа-Дипломная работа-Специальность-Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений РЭНГМ

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ВОДОИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ В ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТАХ ЮЖНО-ЯГУНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ-Курсовая работа-Дипломная работа-Специальность-Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений РЭНГМ
Дипломный проект содержит 106 с., 13 рис., 27 табл., 18 источников.
ПЛАСТ, ДОБЫВАЮЩАЯ СКВАЖИНА, ОБВОДНЕННСОТЬ, ПРИТОК ВОДЫ, ИЗОЛЯЦИОННЫЕ РАБОТЫ, ТЕХНОЛОГИЯ, ЗАКАЧКА, КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ, УСПЕШНОСТЬ
Объектом исследования являются ремонты скважин по ограничению притока воды из продуктивных горизонтов Южно-Ягунского месторождения. Рассмотрены применяемые методы изоляции обводненных пропластков. Проведен анализ их эффективности. С помощью методов статистической обработки промысловой информации выполнен расчет, по результатам которого даны рекомендации по повышению эффективности использования кремнийорганических систем для данного вида РИР. Предложены также и другие пути совершенствования данной технологии.
В экономической части проекта рассчитан эффект полученный в 2001 году за счет проведения водоизоляционных работ с использованием реагента АКОР-Б100 на Южно-Ягунском месторождении.
В разделе “Безопасность и экологичность проекта” рассматриваются мероприятия по обеспечению охраны труда и техники безопасности, а также и экологичности при РИР.
Нефтегазодобывающая промышленность занимает особое место в экономике страны.
Во второй половине 90-х годов большинство наиболее крупных месторождений Западной Сибири вступили или вступают на позднюю стадию разработки. Текущее состояние разработки основных пластов Южно-Ягунского нефтяного месторождения характеризуется также снижением добычи нефти в связи с увеличением обводненности. Это предопределяет актуальность промышленного применения методов повышения нефтеотдачи пластов. Опыт реализации этих мероприятий вывел зависимость эффективности технологии мероприятий от геолого-физической характеристики пластов и особенностей текущего состояния разработки.
Многочисленные исследования по контролю за разработкой на Южно-Ягунском месторождении позволили выявить закономерность: закачиваемая в пласт вода прорывается в добывающие скважины по наиболее проницаемым в разрезе пропласткам ограниченной толщины в то время как пропластки пониженной проницаемости процессом вытеснения не охвачены.
По мере снижения пластового давления в зонах пониженной проницаемости и загрязнения призабойных зон в добывающих и нагнетательных скважинах, низкопроницаемые нефтенасыщенные пропластки постепенно полностью самоотключаются из работы, что приводит к консервации активных геологических запасов на определенное время и снижению текущей и конечной нефтеотдачи.
Одним из основных методов повышения эффективности разработки месторождений является обработка призабойной зоны пласта с целью увеличения производительности скважины. Ускорение научно-технического прогресса в нефтегазодобывающей промышленности и, в частности, интенсификация процесса разработки в основных нефтегазодобывающих районах страны предполагает использование всех возможностей для наращивания добычи нефти.
На современном этапе сокращается число фонтанирующих скважин при одновременном увеличении обводненности продукции.
Вновь открываемые и разрабатываемые месторождения запасов нефти имеют худшие геолого-промысловые показатели по сравнению с ранее разрабатываемыми.
В таких условиях остро встает задача максимального использования возможностей каждой скважины, каждого продуктивного пласта и участка залежи.
За прошедшие десятилетия стратегическим направлением в решении этих задач была разработка методов воздействия на пласт в целом, а развитию технологии воздействия на призабойную зону уделялось недостаточное внимание.
Вместе с тем, накопительный опыт показывает, что воздействие на призабойную зону существенно увеличивает показатели скважин, в том числе и нефтедобычу.
Целью данного дипломного проекта является наглядное отображение эффективности применения методов воздействия на призабойную зону пласта в НГДУ «Когалымнефть».
Учитывается влияние методов на пласт, всевозможные отрицательные и положительные стороны воздействия.
В работе рассмотрены и проанализированы методы ПНП, применяемые на этом предприятии, рассмотрены технологические требования и параметры, возможность применения в данных условиях, рассчитана экономическая эффективность.

1 Общая геологическая характеристика залежи

1.1 Общие сведения о Южно-Ягунском месторождении
Южно-Ягунское нефтяное месторождение находится в северо-восточной части Сургутского нефтегазоносного района. В административном отношении оно расположено в Сургутском районе Ханты-Мансийского автономного округа Тюменской области Российской Федерации, в 117 км к северо-востоку от г.Сургута и в 97 км к юго-востоку от г.Ноябрьска.
В непосредственной близости от Южно-Ягунского месторождения расположен ряд крупных нефтяных месторождений, находящихся в разработке: Федоровское (54 км на юг), Повховское (93 км на восток), Холмогорское (30 км на север), Южно-Ягунское (6 км на восток), Карамовское (61 км на север). Западнее Южно-Ягунского месторождения проходят трассы нефтегазопроводов Уренгой - Челябинск, "Холмогоровское-Федоровское месторождения" и ряд трасс местного значения.
В орографическом отношении площадь представляет собой пологую озерно-аллювиальную равнину южного склона Сибирских увалов. Абсолютные отметки рельефа изменяются от плюс 70 м на юге до плюс 85 м на севере.
Гидрографическая сеть представлена представлена реками субмеридио-нального направления: Ингу-Ягун, Кирилл-Выс-Ягун, Орть-Ягун, Тлунг-Ягун и др. Они имеют сильно меандрирующие русла, сохранившиеся старицы, множество мелких притоков, изобилуют песчаными перекатами и завалами леса. Благодаря равнинности рельефа и слабому дренажу широко распространены болота и многочисленные озера. Основная масса озер имеет небольшую величину. Наиболее крупными являются озера Выртль-Сам-Лор, Ики-Инг-Лор, Юль-Виум-Лор, Коголым-Лор, Васыг-Лор, Тетль-Котым- Энтль-Лор, Вондыр-Лор. Озера, в основном, неглубокие (3 - 6 м). В зимнее время часть из них промерзает до дна. Судоходные реки на территории Южно-Ягунского месторождения отсутствуют.
Для целей водоснабжения практический интерес представляют воды новомихайловского водоносного горизонта, который имеет повсеместное распространение в пределах данной территории и залегает на глубине 75-104 м. Воды удовлетворяют требованиям предельно допустимых концентраций, за исключением мутности, содержания ионов железа и марганца. Для улучшения качества вод необходимо проводить аэрацию с последующим фильтрованием.
Климатические условия района работ формируются под воздействием холодных воздушных масс Полярного бассейна и теплого воздуха Азиатского материка и отличаются своей континентальностью: короткое жаркое летои продолжительная холодная зима. Самым холодным месяцем является январь с минимальной температурой до минус 55 0С, самым жарким - июль с максимальной температурой до плюс 350 С. Отрицательная среднегодовая температура составляет минус 23,2 0С, положительная плюс 16,1 0С. Продолжительность снежного покрова с октября по май, его высота достигает 2 м. Глубина промерзания почвы 1,3 - 1,7 м. В конце октября реки покрываются льдом и вскрываются во второй половине мая.
Рассматриваемая территория расположена в зоне не сплошного распространения многолетнемерзлых пород. По результатам геофизического изучения скважин наблюдается двухчленное строение вечной мерзлоты. Верхний (современный) слой залегает на глубине 10-40 м от поверхности, температура его постоянна и близка к 0 0С. Нижний (реликтовый) слой залегает на глубине от 160 до 360 м. Глубина сезонного протаивания почвы на вечномерзлых породах составляет 0,5 - 0,6 м, достигая на таликах до 4,5 м. Наибольшая глубина протаивания отмечается в августе.
Территория Южно-Ягунского месторождения находится в зоне средней тайги. Основные массивы лесов (кедр, лиственница, сосна) сосредоточены на приподнятых участках и на речных террасах. На водораздельных участках господствуют болотные ассоциации, с отдельными островками карликового леса (сосна, береза). Залесненность площади составляет около 15 %.
Транспортировка грузов до района работ осуществляется круглогодично по железной дороге через г.Тюмень до станции Когалымская, которая расположена на расстоянии около 28 км на юго-восток от месторождения и далее автотранспортом. В зимнее время транспортировка грузов и оборудования до подбаз и буровых осуществляется гусеничным или автотранспортом по зимникам после полного промерзания болот.
В непосредственной близости от Южно-Ягунского месторождения (на территории Южно-Ягунского месторождения) разведано шесть песчаных карьеров, предназначенных для разработки как механизированным, так и открытым способом. Они приурочены к русловым отложениям р.Ингу-Ягун и представлены песками пылеватыми, мелкими и средней крупности. Кроме того, в междуречье Ингу-Ягун и Кирил-Выс- Ягун оконтурен перспективный участок песчано-гравийной смеси с содержанием грубообломочного материала до 30 %. Условия залегания позволяют разрабатывать участок открытым способом. Гравий, галька и валуны наблюдаются непосредственно в обнажениях, в массе разнозернистого песка.
В пределах соседнего Холмогорского месторождения разведано два месторождения песка и одно - глин. Месторождение кирпичных глин расположено в верховьях рек Пырин-Яха и Канто-Яха в 6 км севернее озера Пыр-Ялор. Запасы по категории С составляют 3 млн.м3. Глины пригодны для изготовления строительного кирпича марки "150".
Пески месторождений могут быть рекомендованы для отсыпки дренирующего слоя автодорог, приготовления строительных растворов, некоторые - для производства силикатного кирпича, в качестве наполнителя бетонов. Гравийный материал может быть использован в качестве заполнителя для бетонов, иногда - материала для отсыпки дренирующего и морозостойкого слоя автодорог.
Южно-Ягунское месторождение находится в Сургутском районе Ханты-Мансийского автономного округа Тюменской области в 25 км от г.Когалыма.
По решению администрации города, нефтяники должны обеспечить развитие инфраструктуры города, вести строительство жилья и объектов соцкультбыта.
Город Когалым связан с центральной частью России железной дорогой, а с г.Сургутом еще и автодорогой.
Электроэнергией город и нефтяные месторождения обеспечиваются от Сургутской ГРЭС.
Южно-Ягунское месторождение расположено на четвертом кусте (зоне) сосредоточенного строительства вдоль железной дороги Ульт-Ягун-Пурпе на десятом километре от железнодорожной станции разгрузки.
Пунктом разгрузки принята станция железной дороги Когалымская, где и расположены две БПТО и КО. Доставка грузов от БПТО и КО на Южно-Ягунское месторождение осуществляется автотранспортом.
 Поисково-разведочное бурение на площади начато в 1979 году бурением скважины №22. Нефтеносность месторождения связана с пластами (снизу вверх) ЮС1-1, БС18, БС16, БС11-1а, БС11-1, БС11-2, БС10-1, БС10-2. Залежи этих пластов явились объектами подсчета запасов нефти, газа и сопутствующих компонентов, результаты которого утверждены ГКЗ Минприроды России (протокол №353 ДСП от 01.11.95). Обзорная карта Южно-Ягунского месторожде- ния представлена на рисунке 1.1

Уважаемая комиссия, представляю вашему вниманию дипломный проект на тему: “Анализ эффективности применения водоизоляционных работ в продуктивных пластах Южно-Ягунского месторождения”.
Целью проекта является:
- анализ эффективности применяемых водоизоляционных работ;
- выбор оптимальных условий и параметров использования КОС для РИР.
Южно-Ягунское месторождение находится в центре Западно-Сибирской равнины и тяготеет к северо-восточной части Сургутского нефтегазаносного района. Разработка ведется с 1982 года.
Промышленные запасы относятся к пластам ЮС-1, БС-11-1, БС-11-2, БС-10-1, БС-10-2. Продуктивный горизонт ЮС-1 приурочен к отложениям верхней подсвиты васюганской свиты юрской системы. Эта подсвита сложена алевролитами и песчаниками с прослоями аргиллитов. Пласты БС-10 и БС-11 относятся к отложениям мегионской свиты меловой системы, представляют собой переслаивание песчаников с аргиллитами и аргиллитоподобными глинами.
Показатели неоднородности продуктивных горизонтов, а также состав и физико-химические свойства нефти и пластовой воды представлены на плакате 1.
Балансовые запасы месторождения составляют 315,1 млн.т, извлекаемые – 108,5 млн.т. При этом основные запасы приурочены к пластам, БС-11-2, БС-10-1, БС-10-2.
По состоянию на 01.01.2002 г. накопленный отбор нефти составил 99601 тыс.т., что составляет 82,7% от начальных извлекаемых запасов. Текущая обводненность равна 72%, достигнутый коэффициент нефтеизвлечения – 0,282. С начала разработки отобрано 223678 тыс.т. жидкости, накопленный водонефтяной фактор достиг значения 1,2 т/т.
На плакате 2 приведена динамика основных показателей разработки месторождения, из которого видно, что оно вступило в последнюю стадию. Падение добычи нефти началось с 1991 года после добычи 40,2% извлекаемых запасов.
Начиная с 1997 года, добыча нефти на Южно-Ягунском месторождении стабилизировалось на уровне 4,3 – 4,6 млн.т. За 2001 год добыто 4417,9 тыс.т нефти (47% от максимального уровня), жидкости – 15663,4 тыс.т.
Закачка на месторождения ведется с 1984 года. Накопленная компенсация отбора жидкости в целом составила 106% при закачке воды в объеме 274055 тыс.м3. На 1 тонну добытой нефти приходится 2752 м3 закаченной воды в пласт, на 1 тонну жидкости – 1225 м3.
По состоянию на 01.01.2002 год на Южно-Ягунском месторождении пробурена 1851 скважина. К действующему фонду добывающих и нагнетательных скважин относится 1187, что составляет 64%, остальные являются скважинами неработающих категорий.
Текущее состояние разработки Южно-Ягунского месторождения характеризуется наличием большого количества как высокообводненного, так и бездействующего фонда скважин, многие из которых имеют значительный объем остаточных извлекаемых запасов, но были отключены из-за низкого дебита нефти и высокого процента воды в добываемой продукции.
Одной из основных причин преждевременного роста обводненности является приток нагнетаемой воды по обводненным высокопроницаемым пропласткам.
Для решения этой проблемы на Южно-Ягунском месторождении применяются различные методы. До последнего времени основным из них было цементирование, которое имеет низкие показатели по спешности (30 – 60%), надежности и экономическому эффекту. Поэтому, чтобы повысить эти параметры РИР стали внедрять новые технологии. В 2001 году, впервые, использовали при 4 ремонтах инвертную эмульсию на основе материала “ПОЛИСИЛ”. В результате, средний прирост нефти составил 2,58 т/сут, дополнительная добыча на конец года – 1612,6 тонн.
В последние годы наибольшее применение для изоляции обводненных интервалов пласта на Южно-Ягунском месторождении получили кремнийорганические системы, в частности, АКОР-Б100. который занимает одно из ведущих мест среди водоизоляционных материалов. Механизм изоляционного действия КОС основан на их специфических физико-химических свойствах и способности отверждаться при контакте с водой в условиях пласта. Закачка водоизолирующего реагента проводится по обычной технологии с применением стандартного оборудования.
За 2001 год при использовании АКОР-Б100 средний прирост дебита нефти составил 2,82 т/сут, обводненность была снижена в некоторых случаях со 100% до 63., при этом дополнительно добыто 19,7 т.т. нефти. Успешность ремонтов, проведенных в этом году, равна 88%.
Анализ эффективности показал, что наилучшие результаты получены при отключении верхних и средних пропластков плакат 3. В большинстве случаев полной изоляции обводненных интервалов не происходило, наблюдалось лишь процентное перераспределение притока жидкости между ними, плакат 3. Основной причиной неуспешности ремонтов является относительная однородность перфорированного продуктивного пласта.
Сравнение результатов использования данного компонента на других месторождениях, показало, что они превышают эффект от ремонтов, проведенных на Южно-Ягунском месторождении. Поэтому необходимо было определить оптимальные параметры и условия применения этой технологии.
Для анализа были взяты 25 ремонтов, проведенных в 2001 году и 13 факторов, которые традиционно фиксируются при эксплуатации скважины и проведении ремонтно-изоляционных работ. В качестве параметра, характеризующего эффективность РИР, был выбран прирост дебита нефти. При этом успешными принимались ремонты при увеличение дебита нефти более 2т/сут и менее успешными – меньше 2т/сут.
Предварительно по методу Манна-Уитни была проведена оценка информативности выбранных факторов, т.е. проверялось наличие различий в средних значениях данных в выборках, взятых из каждого класса по данному фактору. Результаты расчета приведены на плакате 4, из которого видно, что для факторов наблюдается различие в средних значениях с уровнем вероятности больше 70%, то есть они информативны для использования их в построении классификатора.
Расчет информативности параметров проводился с помощью диагностической процедуры, результаты которого также приведены на плакате 4.
Для повышения эффективности и успешности РИР необходимо уметь и прогнозировать результат проводимых работ. Поэтому с помощью регрессионного анализа была определена статистическая модель прогнозирования эффективности РИР, представленная на плакате 5. Для этого использовались те же исходные данные, что и для многофакторного информационного расчета.
Анализ результатов выполненных расчетов позволил выявить оптимальные условия и параметры применения КОС на Южно-Ягунском месторождении:
- количество отобранной нефти не более 50 тонн;
- глубина залегания пласта 2480 – 2670 м.;
- температура в интервале работ 66 – 76 0С;
- дебит жидкости 30 – 50 м3/сут;
- интервал перфорации более 5 м;
- ВНФ менее 0,9 раз;
- приемистость пласта менее 3,5 м3/сут/МПа;
- давление ОЗС 10 – 11,2 МПа;
- давление продавки менее 10 МПа.
Из анализа применения данного реагента, следовало, что у многих скважин не происходило полного отключения водопроявляющих интервалов, поэтому, учитывая данный факт и то, что по результатам расчета объем закаченного изоляционного компонента положительно влияет на эффект, можно сделать вывод о несоответствии предусмотренного регламентом количества продавливаемого в пласт материала.
К полученным в результате проведенных расчетов выводам следует относиться с определенной степенью достоверности, так как при регрессионном анализе ошибка прогноза эффекта составляет 22,8%.
Для повышения эффективности РИР в дипломном проекте предложено и другое направление – это применение более новых реагентов, например, АКОР-БН102, который обладает более лучшими изоляционными свойствами, или АКОР-5, позволяющий осуществлять кислотно-изоляционное воздействие на пласт. Но их внедрение требует проведения комплекса исследований, направленных на определение оптимальных условий и параметров применения данных реагентов на скважинах Южно-Ягунского месторождения.
На плакате 6 представлены результаты расчета экономического эффекта от проведения изоляционных работ с использованием АКОР-Б100 в 2001 году, который составляет 870,7 т. руб., при этом себестоимость продукции выросла на 2,66 руб. Эффект рассчитан только за счет увеличения дебита нефти, снижение отборов попутно добываемой воды не учитывалось.
Исходя из анализа эффективности, экономической рентабельности использования КОС, а также с учетом предлагаемых путей совершенствования данной технологии РИР, можно рекомендовать применение КОС в больших масштабах.
Предлагаемые в дипломном проекте решения существенно достигнутого уровня безопасности на Южно-Ягунском месторождении не снижают, поэтому, при их внедрении будет обеспечен достаточный уровень безопасности и экологичности добычи нефти.







2 Динамика разработки месторождения
Южно-Ягунское нефтяное месторождение введено в разработку в 1982 году. В настоящее время на месторождении реализуются основные положения технологической схемы разработки, составленной ТатНИПИнефтью в 1984 году, предусматривающей выделение трех эксплуатационных объектов разработки БС101-2; БС111 и ЮС11 , разбуривание которых производилось самостоятельными сетками скважин.
В связи с возникшими осложнениями при эксплуатации пласта БС101 в дополнительной записке к технологической схеме, выполненной СибНИИНП в 1990 году, было рекомендовано отказаться от бурения самостоятельной сетки нагнетательных скважин на пласт БС101 и вовлекать его в разработку лишь в зонах слияния тонкой перемычки между пластами БС101 и БС102, а также в обводненных участках пласта БС102 с последующим проведением работ по его изоляции.
Для пласта ЮС10 1 рекомендовано применение площадной 7-ми точечной системы разработки с расположением скважин по сетке 500*500 м.
В целом по месторождению предусматривалось бурение 1047 скважин при общем фонде за весь срок разработки 3323 скважин
По состоянию на 01.01.98 на месторождении пробурено 1743 скважин всех назначений, в том числе добывающих 1367, нагнетательных 311, прочих 65.
Для повышения продуктивности скважин на месторождении применяют обработку призабойных зон (ОПЗ). Эти работы положительно влияют на темпы выработки запасов. В среднем на одну обработку добывается 442 т дополнительной нефти.
На Южно-Ягунском месторождении пласты БС111; БС112; БС101 и БС102 разрабатываются с поддержанием пластового давления.
Средний дебит одной скважины по нефти составляет 44 %.
О динамике разработки за период с 1991 года по 1996 год можно судить из следующей таблицы 3.1
Таблица 3.1-Динамика разработки месторождения

Показатели
разработки 1991г 1992г 1993г 1994г 1995г 1996г
Отобрано нефти,
млн. т. 9,6 9,4 8,2 6,2 5,4 5,1
Отобрано жидкости, млн.м3 7,4 6,5 6,4 8,6 11,0 9,7
Обводненность, % 31 27 33,3 43 43 45
Накопленная добыча,
млн. т. 61 75 86 94 100 108

21 Обзор методов повышения производительности скважин
В процессе разработки нефтяных и газовых месторождений, как правило, дебит эксплуатационных скважин падает, а поглотительная способность нагнетательных скважин снижается.
Производительность нефтяных и газовых скважин, а также поглотительная способность нагнетательных зависит от многих факторов и особенно от проницаемости пород, слагающих продуктивный пласт
Снижается естественная проницаемость пород, и вследствие несовершенства вскрытия продуктивного пласта в процессе бурения призабойной зоны скважин часто загрязняются отфильтровавшимся глинистым раствором, что приводит к закупорке пор пласта и снижению его продуктивности В процессе эксплуатации нефтяных и газовых скважин проницаемость пород в ПЗП может ухудшаться из–за закупорки пор отложениями парафина, глинистыми частицами и смолистыми веществами
В нагнетательных скважинах призабойная зона загрязняется различными механическими примесями, присутствующими в закачиваемой воде (ил, глина, окислы железа и тд)
Для облегчения притока нефти и газа к забоям эксплуатационных скважин и поглощение вод нагнетательными скважинами применяют методы искусственного воздействия на породы призабойной зоны с целью увеличения их проницаемости Иногда бывает достаточно удалить со стенок поровых каналов пласта в призабойной зоне частицы парафина, смолистых веществ, и производительность скважин резко возрастает
В большинстве же случаев приходится искусственно увеличивать число поровых каналов на забое и удлинять их протяженность, те повышать трещиноватость пород продуктивного пласта
По характеру воздействия на призабойную зону скважин методы увеличения проницаемости пород могут быть условно разбиты на химические, механические, тепловые и физические Для получения хороших результатов часто эти методы применяют в сочетании друг с другом или последовательно
Выбор метода воздействия на призабойнуй зону определяется особенностями строения продуктивных пластов, составом пород и другими пластовыми условиями Так, например, химические методы, и в частности солянокислотная обработка пласта, дают хорошие результаты в слабопроницаемых карбонатных породах Применяют обработку кислотой скважин, продуктивные пласты которых сложены сцементированными песчаниками, содержащими карбонатные вещества
Применение химических методов воздействия на продуктивные пласты основано на происходящих реакциях взаимодействия закачиваемых химических веществ, различных кислот, с некоторыми породами, которые растворяются, тем самым увеличивая размеры поровых каналов и повышая пластовую проницаемость При механическом воздействии на пласты их проницаемость повышается вследствие создания новых каналов и трещин, сообщающих пласты с призабойной зоной скважины
Эти методы повышения проницаемости пластов наиболее эффективны и широко распространены на нефтяных промыслах страны.
Механические методы обработок (гидравлический разрыв пласта, торпедирование) применяют в пластах, сложенных плотными породами
Тепловые методы воздействия применяют для удаления парафина и смол, осевших на стенках поровых каналов, и интенсификации химических методов обработки призабойных зон
Физические методы в основном используют для удаления из призабойной зоны скважины остаточной воды и твердых мелкодисперсных частиц, в результате чего увеличивается проницаемость пород для нефти Сюда относятся, как правило, все промывки с применением ПАВ и других добавок
211 Химические методы воздействия на призабойнуй зону
2111. Солянокислотная обработка
Метод солянокислотной обработки забоев скважин основан на способности соляной кислоты вступать в химическую реакцию с породами, сложенными известняками и доломитами, и растворять их При этом химическая реакция протекает согласно следующим уравнениям:
1)для известняка

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 , (2.1)

2)для доломита

CaMg(CO3)2 + 4HCl = CaCl2 + MgCl2 + 2H2O + 2CO2 , (2.2)

Полученные в результате реакции CaCl2 и MgCl2 хорошо растворяются в воде. Таким образом, в результате реакции вместо твердой породы образуются вещества, остающиеся в растворе, которые легко могут быть удалены из призабойной зоны пласта. В породе пласта образуются новые пустоты и каналы, облегчающие поступление жидкости и газа из пласта, благодаря чему возрастает производительность скважины
Применять для обработки известняков и доломитов кислоты, такие, как, например, серная кислота, нельзя, так как в результате химической реакции образуются нерастворимые в воде соли, которые осаждаясь на забое скважины, будут закупоривать поры пород
Эффективность взаимодействия растворов соляной кислоты с карбонатными породами зависит от многих факторов: концентрация кислоты, её количества, давления при обработке, температуры на забое, скорости движения кислоты, характера пород и тд.
В практике обычно используют 8–15% – ную соляную кислоту, в которой на 100 весовых частей водного раствора приходится от восьми до 15 частей концентрированной соляной кислоты Применять кислоты с большей концентрацией не рекомендуется, так как концентрированная кислота, вступая в реакцию с металлическим оборудованием, быстро его разрушает
Для скважин с низким пластовым давлением и хорошей проницаемостью продуктивных пород следует пользоваться растворами с 10–12%–ной концентрацией HCl. Скважины с высоким давлением и малой проницаемостью рекомендуется обрабатывать растворами с 12–15% – ной концентрацией HCl.
Объём кислотного раствора выбирают в зависимости от мощности пласта, подлежащего обработке, химического состава породы, физических свойств пласта (пористость, проницаемость) и числа предыдущих обработок
На основе большого опыта применения кислотных обработок продуктивных пластов с карбонатными коллекторами определены средние объемы (от 0,4 до 1,5 м3) раствора 8–15% –ной кислоты на 1 м обрабатываемого интервала
Небольшие объёмы (0,4–0,6 м3 на 1 м толщины) применяют для обработке малопроницаемых пород с невысокими начальными дебитами скважин
Для скважин с более высокой проницаемостью берут несколько большие объёмы (0,8–1 м3) Для скважин с высокими начальными дебитами и породами высокой проницаемости применяют 1–1,5 м3 на 1 м толщины пласта. Минимальный объём назначается при первой обработке ПЗ. При повторных обработках объём кислотного раствора увеличивают на 20–40 % по сравнению с предыдущей обработкой
2.1.1.2 Виды солянокислотных обработок
На нефтяных промыслах применяют следующие виды кислотных обработок: кислотные ванны, кислотные обработки, кислотные обработки под давлением, термокислотные обработки, нефтекислотные обработки, пенокислотные обработки и тд
Наиболее распространены обычные кислотные обработки, когда в продуктивные пласты нагнетают специальный раствор соляной кислоты либо самотёком, либо с помощью насосов Предварительно скважину очищают от песка, механических примесей, продуктов коррозии и парафина. У устья монтируют оборудование, агрегаты и средства, опрессовывают трубопроводы.
Технология различных СКО неодинакова и изменяется в зависимости от вида обработки, физических особенностей пласта, пород, слагающих продуктивный пласт и т.д.
Эффект от проведения СКО оценивается по количеству дополнительно добытой из скважины нефти, а также по величине повышения коэффициента продуктивности.
Кислотные ванны
Этот вид обработки наиболее простой и предназначается для очистки забоя и стенок скважины от загрязняющих веществ – цементной и глинистой корки, смолистых веществ, парафина, отложений продуктов коррозии и т.д.
Для обработки скважин после окончания бурения с открытым стволом, не закрепленных обсадной колонной, рекомендуется применять кислотный раствор с содержанием в нем от 15 до 205 HCl, а для скважин, закрепленных обсадной колонной, – раствор более низкой концентрации HCl (10–12 %).
К раствору кислотных ванн, предназначенных для растворения окислых соединений железа, рекомендуется добавлять до 2–3 % уксусной кислоты. Кислоту для реагирования с породами пласта рекомендуется оставлять в скважине на 24 ч. По истечении этого срока при обратной промывке очищают забой от загрязняющих веществ.
В качестве продавочной жидкости обычно используют воду. Если же после кислотной ванны планируется сразу прямая промывка забоя (через НКТ), то в качестве промывочной жидкости следует применять нефть.
Кислотные обработки
Наиболее распространенным видом являются обычные кислотные обработки. Ведется это процесс с обязательным задавливанием кислоты в пласт.
Устье скважины обвязывают с агрегатом типа Азинмаш–30А или агрегатом другого типа и добавочными ёмкостями для кислотных растворов и продавочной жидкости. В качестве продавочной жидкости обычно применяют для нефтяных скважин сырую дегазированную нефть, для нагнетательных – воду, а для газовых – воду или газ, если давление газа на газосборном пункте будет достаточным для задавливания кислоты в пласт. Перед проведением кислотной обработки в скважине проводят гидродинамические исследования: определяют коэффициент продуктивности, статический и динамический уровни, скорость подъёма уровня, забойное и пластовое давление и т.д. Скважину до обработке тщательно очищают от песка, грязи, парафина и продуктов коррозии. Процесс обработки скважины осуществляют при спущенных НКТ, причем весь процесс закачки жидкости можно разделить на три этапа: предварительная подкачка продавочной жидкости (ПЖ), закачка рабочего раствора HCl и продавливают его в пласт.
В нефтяную скважину закачивают нефть, а в нагнетательную – воду до устойчивого переливания через отвод из затрубного пространства.
При открытом затрубном пространстве вслед за нефтью (или водой в нагнетательной скважине) закачивают кислотный раствор, который заполняет колонну НКТ и забой скважины до кровли обрабатываемого интервала. Раствор кислоты при этом вытесняет нефть (воду) из скважины через затрубный отвод с задвижкой в мерник, в котором следует точно замерять количество вытесненной нефти (воды).
После закачки расчетного объёма кислотного раствора затрубную задвижку закрывают и насосным агрегатом продавливают раствор в продуктивный пласт, для чего в скважину нагнетают ПЖ. После продавливания всего объёма кислотного раствора скважину оставляют на реагирование кислоты с породой.
По истечении времени реагирования забой нагнетательной скважины промывают водой (способами прямой и обратной промывок) для удаления продуктов реакции.
Если в нефтяных скважинах при кислотной обработке в качестве ПЖ применяли нефть, то после очистки забоя скважину сразу вводят в эксплуатацию.
Для первичных обработок рекомендуется не повышать давление нагнетания более 8–10 МПа, а добиваться максимального реагирования кислоты за счет выдерживания скважины под давлением в течении длительного времени.
При последующих СКО необходимо поддерживать высокую скорость прокачки кислоты по пласту с целью проталкивания её на максимальное расстояние от ствола скважины.
Кислотные обработки под давлением
В пластах с резко меняющейся проницаемостью иногда приходится проводить кислотную обработку избирательно с целью получения максимального эффекта. Для этого в скважину предварительно закачивается высоковязкая кислотная эмульсия типа ”кислота в нефти”.
При последующей закачке кислотного раствора под давлением происходит глубокое проникновение кислоты в пласт, охват кислотным раствором малопроницаемых пропластков и участков, что резко повышает эффективность обработок. Давление нагнетания повышается при таких обработках до 15–30 МПа.
Рекомендуются следующие составы эмульсий:
1)  60 % – 13 % – ной HCl (39 % нефти и 1 % алкиламидов);
2)  70 % – 15 % – ной HCl (29,75 % нефти и 0,25 % аминов);
3)  60 % – 15 % – ной HCl (39,5 % нефти и 0,5 % аминов).
Расход эмульсии на одну обработку соответственно – 55, 90 и 90 м3, ПЖ 5,6 и 150 м3, продолжительность остановки скважины после обработки от двух до восьми часов. Периоды стабильности эмульсии от одного до четырех часов.
Кислотные обработки под давлением рекомендуется проводить следующим образом. Перед обработкой забой скважины тщательно промывают водой, после чего в затрубное пространство (пакер отсутствует) закачивают 2 м3 лёгкого глинистого раствора плотностью 1,15–1,20 и 26,9 м3 утяжеленного раствора. Если кислотная обработка проектируется с установкой пакера, то закачка глинистого раствора исключается.
При закрытом затрубном пространстве в НКТ при максимальных расходах закачивают принятый объём эмульсии продавливают её водой. Открывают затрубное пространство и способом прямой промывки заменяют глинистый раствор водой. После обратной промывки скважину останавливают на предусмотренное время, после чего снова пускают в эксплуатацию.
Наряду с обычными СКО и обработками под высоким давлением применяют ступенчатую, или поинтервальную обработку. Для этого всю толщину пласта разбивают на интервалы 10–20 м и поочередно, начиная с верхнего, обрабатывают каждый пласт самостоятельно. Для изоляции обрабатываемых участков применяют пакеры и различные химические изолирующие вещества.
При обработке слабопроницаемых пород не всегда удается прокачать в пласт сразу значительное количество кислоты. В этом случае эффективность кислотных обработок может быть повышена за счет двухстадийной обработки. Для этого в начале закачивают 2–3 м3 кислотного раствора и выдерживают скважину под давлением 12–15 МПа и более в течение нескольких часов. После снижения давления до 5–7 МПа закачивают вторую порцию кислоты 5–7 м3, которая легко продавливается в пласт при гораздо меньших давлениях.
Применяют также серийную СКО, которая заключается в том, что скважину последовательно 3–4 раза обрабатывают кислотой с интервалами между обработками 5–10 дней. При этом виде обработки получают хорошие результаты в пластах со слабопроницаемыми породами.
Термокислотная обработка скважин
Во многих случаях взаимодействию кислоты с породой мешают имеющиеся на забое скважины отложения в виде парафина, смол и асфальтенов. Если скважину предварительно прогреть, то парафин и смолы расплавятся, и кислотная обработка будет более эффективна. Для этих целей вместо обычной обработки применяют термокислотную, сущность которой заключается в том, что в скважину вводят вещество, которое при соприкосновении с соляной кислотой вступает с ней в химическую реакцию. При этом выделяется большое количество тепла.
Наиболее активным веществом, выделяющим большое количество тепла, является металлический магний. Магний применяют в чистом виде или в виде его сплавов с другими металлами, например с алюминием. Такие сплавы называют электронами. Однако эффективность электронов значительно ниже, чем чистого магния.
Между соляной кислотой и магнием происходит следующая изотермическая реакция с выделением теплоты:

Mg + 2HCl + H2O = MgCl2 + H2 + 462,8 кДж, (2.3)

Прутки магния (обычно 40 кг) загружают в специальные наконечники. При реагировании магния с кислотой в обрабатываемом интервале пласта выделяется количество теплоты, равное 756 МДж. Для большей эффективности рекомендуется применять наконечники с загрузкой магния до 80–100 кг, что обеспечивает передачу продуктивному пласту теплоты в количестве 1890 МДж.
ТКО – процесс комбинированный. Обычно скважину обрабатывают в два приёма. В первый период – тепловой – осуществляется термохимическая обработка, в процессе которой соляная кислота нагревается за счет химической реакции её с магнием, во второй период, следующей без перерыва за первым, – обычная кислотная обработка.
Эффективность ТКО во многом зависит от соблюдения режима закачки кислоты в период термической части процесса. Режим этого процесса должен быть построен таким образом, чтобы температура прореагировавшей с магнием кислоты после наконечника была не выше 75 OС. В то же время кислота должна быть достаточно активной для реакции с породами пласта.
ТКО скважин осуществляется следующим порядке. Оборудуют устье скважины. После подъёма плунжера глубинного насоса из скважины вставной реакционный наконечник загружают магнием в расчетном количестве и спускают на штангах во внутрь НКТ, в которые затем подкачивают нефть при максимальной производительности насоса. Вслед за нефтью без перерыва в скважину закачивают солянокислотный раствор, регулируя скорость закачки в соответствии с расчетным режимом.
После закачки порции кислоты, предназначенной для первой термохимической фазы, при максимальной производительности насоса без перерыва закачивают кислотный раствор для заключительной стадии обработки. Затем в скважину прокачивают ПЖ и продавливают кислоту в пласт. Контроль за течением процесса осуществляют с помощью термографа или монотермографа.
Пенокислотная обработка скважин
При обычных многократных кислотных обработках закачиваемая в скважину соляная кислота проникает в одни и те же высокопроницаемые интервалы ПЗП. При этом эффективность кислотных обработок с увеличением их числа на данной скважине снижается.
На многих нефтяных месторождениях для повышения производительности скважин, эксплуатирующих карбонатные коллектора, применяют ПКО по технологии, разработанной ВНИИ. Сущность этого способа заключается в том, что в ПЗП вводится не обычный раствор кислоты, а аэрированный (или газированный) раствор ПАВ в соляной кислоте, т.е. смесь кислоты, ПАВ и воздуха (или газа).
Кислотной пеной можно обрабатывать продуктивные пласты, сложенные не только карбонатными породами, но и песчаниками с высоким содержанием карбонатного цемента. Применение кислотных пен имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с обычной кислотной обработкой.
ПКО позволяет увеличить глубину проникновения активной кислоты в пласт, так как замедляется растворение карбонатного материала в кислотной пене. При освоении скважины за счет снижения поверхностного натяжения на границе раздела нефть – нейтрализованный кислотный раствор и за счет расширения пузырьков воздуха в ПЗ происходит более полная очистка поровых каналов от продуктов реакции кислоты с породой пласта.
Последовательность операций при ПКО следующая.
1.  Обвязка наземного оборудования для ПКО. Если давление на устье скважины меньше давления, которое может быть обеспечено компрессором, кислотный агрегат и компрессор соединяют через аэратор параллельно. При низкой приемистости пласта, а также если давление компрессора ниже, чем необходимое давление нагнетания, кислотные агрегаты соединяют последовательно с промежуточным вводом сжатого газа от компрессора. В зависимости от необходимо давления нагнетания применяют различные типы передвижных компрессоров (типа УКП–80 и др.).
2.  Подъём плунжера и конуса насоса в скважинах, оборудованных штанговыми глубинными насосами.
3.  Обработка раствора HCl одним из ПАВ.
4.  Закачка в скважину нефти для повышения уровня жидкости до статического.
5.  Закачка аэрированной кислоты с добавкой ПАВ в скважину.
6.  Продавка кислотной пены в пласт.
7.  Выдержка скважины под давлением для завершения реакции.
8.  Освоение и пуск скважины в работу.
Кислота в процессе закачки в пласт аэрируется в специальном аэраторе или эжекторе.
В зависимости от пластового давления и объёма закачиваемого кислотного раствора степень аэрации принята от 1 до 5, т.е. на 1 м3 раствора кислоты приходится от 1 до 5 м3 воздуха.
Установлено также, что для продавливания пены в пласт следует закачивать нефть в НКТ. Время выдержки скважины на реакцию 12 ч (против 3 ч при обычных кислотных обработках).
Обработка скважин грязевой кислотой
Грязевыми кислотами (или глинокислотами) называют смесь соляной кислоты HCl и фтористо – водородной (плавиковой) HF.
Грязевую кислоту применяют для обработки эксплуатационных и нагнетательных скважин, продуктивные горизонты которых сложены песчаниками и песчано–глинистыми породами, а также для удаления глинистой корки со стенок скважины. Эту кислоту нельзя применять для обработки карбонатных пород или сильно карбонизированных песчаников, так как образуется слизистый осадок фтористого кальция CaF2, который способен закупоривать поровые каналы.
Особенностью грязевой кислоты является её способность растворять глинистые частицы и в некотором количестве даже кварцевый песок. Одновременно после обработки скважин грязевой кислотой глины теряют способность к разбуханию и понижению, таким образом, проницаемости.
Углекислотная обработка
Этот вид обработки способствует увеличению дебита нефтяных и приёмистости нагнетательных скважин. Он основан на том, что водные растворы углекислоты хорошо растворяют некоторые породы пластов, содержащие карбонаты кальция и магния, а также асфальтено–смолистые осадки, способствует повышению проницаемости продуктивных пластов. Жидкую углекислоту транспортируют к месту обработки обычно в изотермических цистернах вместимостью 2 т, установленных на автоприцепе.
Теплоизоляция ёмкости позволяет хранить жидкую углекислоту в течении 10 суток при наружной температуре до +35 ОС. По окончании срока выдерживания на реагирование нефтяную скважину пускают в эксплуатацию на том же режиме, на котором она эксплуатировалась до обработки.
2.1.2 Механические методы воздействия на призабойную зону скважины
2.1.2.1 Гидравлический разрыв пласта
Сущность метода гидравлического разрыва пласта заключается в том, что на забое скважины путём закачки вязкой жидкости создаются высокие давления, превышающие в 1,5–2 раза пластовое давление, в результате чего пласт рассматривается и в нём образуются трещины.
Для предупреждения смыкания образовавшихся трещин в пласте и сохранения их в открытом виде после снижения давления ниже давления разрыва в образовавшиеся трещины нагнетают вместе с жидкостью отсортированный крупнозернистый кварцевый песок.
Механизм ГРП, т.е. механизм образования в нём трещин, может быть представлен следующим образом. Все породы, слагающие тот или иной пласт, имеют естественные микротрещины, которые находятся в сжатом состоянии под влиянием горного давления. Проницаемость таких трещин небольшая. Все породы обладают некоторой прочностью. Поэтому необходимо снять в пласте напряжение, создаваемое горным давлением.
Обычно в качестве жидкости разрыва и жидкости–песконосителя применяют одну и ту же жидкость. Процесс разрыва в большей степени зависит от физических свойств жидкости разрыва и, в частности, от вязкости, фильтруемости и способности удерживать зерна песка во взвешенном состоянии находится в прямой зависимости от вязкости. Повышен