Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

  Гидропескоструйная перфорация скважин - применяется для создания каналов, соединяющих ствол скважины с пластом при кислотной обработке скважины и других методах воздействия. Метод основан на использовании кинетической энергии и абразивных свойств струи жидкости с песком, истекающей с большой скоростью из насадок перфоратора и направленной на стенку скважины. За короткое время струя жидкости с песком образует отверстие или прорезь в обсадной колонне и канал или щель в цементном камне и породе пласта. Жидкость с песком направляется к насадкам перфоратора по колонне насосно-компрессорных труб с помощью насосов, установленных у скважины.

  Термокислотную обработку скважин применяют на месторождениях нефтей с большим содержанием парафина. В этом случае перед кислотной обработкой скважину промывают горячей нефтью или призабойную зону пласта прогревают каким-либо нагревателем для расплавления осадков парафинистых отложений. Сразу после этого проводят кислотную обработку.

В процессе эксплуатации нефтяных скважин зачастую возникает  необходимость в стимулировании призабойной зоны этих скважин. Для этого в некоторых случаях используются устройства, создающие гидравлические импульсы давления в призабойной зоне скважины (ПЗС).

Рассмотрим  вначале конструкцию устройства для создания гидравлических импульсов давления, которое состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого размещён цилиндрический патрубок с перегородкой, снабженной эксцентричным отверстием. Внутри патрубка установлена турбина с четырьмя лопастями, из которых одна лопасть 6 расположена эксцентрично и имеет массу больше массы трёх других трёх лопастей. Патрубок установлен под перегородкой с центральным отверстием.

Принцип работы данного пакера заключается в  том, что для его пакеровки  при достижении необходимой глубины  установки пакера, производят резкое торможение колонны труб, присоединенных к патрубку с помощью муфты, в результате чего патрубок останавливается, а корпус и ударник продолжают двигаться вниз по инерции.

При этом нижняя, конусная часть корпуса раздвигает в сторону фиксирующие элементы якоря до упора их в стенку обсадной колонны. Если силы инерции от массы корпуса недостаточно, то дополнительное усилие создается за счёт силы инерции ударника, возникающей при его ударе по выступу корпуса, после чего над воздействием пружины ударник возвращается в исходное положение.

Одновременно  с процессом заякоревания пакера, происходит уплотнение его герметизирующего элемента в обсадной колонне. Это происходит в результате расфиксации выступа и канавки корпуса и элемента, выхода элемента 6 из корпуса и плотного прижатия к стенке колонны за счёт увеличения наружного диаметра под воздействием упругих свойств резины.

Распакеровка пакера производится за счёт движения колонны труб вниз. При этом, герметизирующий элемент заходит внутрь корпуса и фиксируется в корпусе за счёт взаимодействия, предусмотренных в них выступа и канавки. После этого производится движение колонны труб вверх, в результате чего патрубок совместно с элементом и корпусом перемещаются вверх. Это даёт возможность освободить фиксирующие элементы якоря и извлечь пакер из скважины.

2.13. Методы воздействия на пласт. Поддержание пластового давления. Методы повышения нефтеотдачи

  В настоящее время выделяют несколько групп методов повышения нефтеотдачи пласта:

• гидродинамические методы;
• физико-химические методы;
• тепловые, микробиологические и другие методы.

  Гидродинамические методы. К ним относятся:

• нестационарное заводнение;
• форсированный отбор жидкости;
• вовлечение в разработку недренируемых запасов;
• барьерное и очаговое заводнение.

  К первой группе относятся методы, которые осуществляются через изменение режимов эксплуатации скважин и, как следствие, через изменение режимов работы пласта. Эти методы объединяются общим понятием «нестационарное заводнение» и включают в себя:

• циклическое заводнение;
• изменение направления фильтрационных потоков.

  Они сравнительно просты в реализации, не требуют больших экономических затрат и получили широкое развитие.

  Методы основаны на периодическом изменении режима работы залежи путем прекращения и возобновления закачки воды и отбора, за счет чего более полно используются капиллярные и гидродинамические силы. Это способствует внедрению воды в зоны пласта, ранее не охваченные воздействием.

  Эксплуатация газонефтяных месторождений осложняется возможными прорывами газа к забоям добывающих скважин, что значительно усложняет, вследствие высокого газового фактора, их эксплуатацию. Суть барьерного заводнения состоит в том, что нагнетательные скважины располагают в зоне газонефтяного контакта. Закачку воды и отборы газа и нефти регулируют таким образом, чтобы исключить взаимные перетоки нефти в газовую часть залежи, а газа – в нефтяную часть.

Физико-химические методы

Использование физико-химических методов повышения  нефтеотдачи пластов – одно из наиболее перспективных направлений в процессах разработки нефтяных месторождений. Научными организациями отрасли разработано, испытано и сдано более 60 технологий с использованием физико-химического воздействия.

  Одним из методов воздействия на продуктивные пласты, особенно низкопроницаемые, является гидравлический разрыв пласта (ГРП). Он оказывает воздействие не только на призабойную зону пласта, но и способствует повышению нефтеотдачи. При ГРП создается система глубокопроникающих трещин, в результате чего значительно увеличивается дренируемая скважиной зона и повышается производительность скважин. Продолжительность эффекта от ГРП достигает 3-5 лет, коэффициент успешности – 85 %.

Ведущее место  в физико-химических методах воздействия  на пласт занимает полимерное заводнение. Получение композиций полимеров в сочетании с различными реагентами существенно расширяет диапазон применения полимеров. Основное назначение полимеров в процессах увеличения нефтеотдачи пластов – выравнивание неоднородности продуктивных пластов и повышение охвата при заводнении.

  Существуют следующие технологии с использованием полимеров:

• полимерное заводнение (закачка оторочки} на неоднородных по проницаемости объектах с высоковязкой нефтью, находящихся в начальной стадии разработки;
• комплексное воздействие на продуктивные пласты полимерными гелеобразующими системами в сочетании с интенсифицирующими реагентами (ПАВы, щелочи, кислота) применяется на поздней стадии разработки;
• воздействие на пласт вязкоупругими составами (ВУС) для выравнивания профиля приемистости и интенсификации добычи нефти;
• циклическое полимерное заводнение с использованием раствора сшитого
• полиакриламида, содержащего неионогенное ПАВ;
• циклическое воздействие на продуктивный пласт лолимерсодержащими поверхностно-активными системами;
• щелочно-полимерное заводнение;
• полимерное воздействие при закачке в пласт углекислоты.

  Одним из эффективных методов физико-химического воздействия на пласт является щелочноезаводнение. Метод основан на снижении поверхностного натяжения на границе нефти с раствором щелочи. При этом образуются стойкие водонефтяные эмульсии с высокой вязкостью, способные выравнивать подвижность вытесняемого и вытесняющего агентов. Щелочноезаводнение эффективно для нефти высокой вязкости и неоднородных пластов.

Для до отмыва остаточной нефти применяется метод закачки больше объемных оторочек поверхностно-активными веществами (ПАВ).

На завершающих  стадиях разработки большое значение имеет ограничение притоков пластовой  и закачиваемой воды. Для этой цели применяются различные методы ремонтно-изоляционных работ, в результате которых не только уменьшается обводненность продукции, но и повышается охват пласта процессом выработки запасов.  Наиболее часто применяется изоляция цементом обводненныхпропластков или ликвидация заколонной циркуляции. В том случае, когда происходит прорыв воды по отдельным высокопроницаемым пропласткам, практически не отделенными глинистыми перемычками от необводненных интервалов, используется метод селективной (избирательной) изоляции.

На современном этапе задачу повышения нефтеотдачи пластов экологически чистыми технологиями может решить метод микробиологического воздействия на пласт. В отличие от химических реагентов, теряющих активность в результате разбавления их пластовыми водами, микроорганизмы способны к саморазвитию, т.е. размножению и усилению биохимической активности в зависимости от физико-химических условий среды.

  Одними из приоритетных методов повышения нефтеотдачи пластов, наиболее подготовленными технологически и технически, являются тепловые, когда в продуктивный пласт вводится тепло. При этом вязкость нефти снижается, а нефтеотдача увеличивается. Среди тепловых методов воздействия на нефтяные пласты выделяют два направления:

• закачка в пласты пара и нагретой воды;
• внутрипластовое горение.

  Тепловые методы целесообразно применять в пластах с вязкостью нефти более 50 мПа-с. На месторождениях ОАО «X» вязкость нефти не превышает 5 мПа-с, поэтому тепловые методы не применяются.

Поддержание пластового давления

Поддержание пластового давления-процесс естественного или искусственного сохранения давления в продуктивных пластах нефтяных залежей на начальной или запроектированной величине c целью достижения высоких темпов добычи нефти и увеличения степени её извлечения. Методы поддержания пластового давления в настоящее время обычно применяются с первого периода разработки залежи.

Процесс нагнетания воды в продуктивный пласт через нагнетательные скважины с целью поддержания пластового давления называется заводнением. Заводнение позволяет резко увеличить нефтеотдачу пласта, в отдельных случаях до 70 %. Этот процесс широко применяется на всех крупных месторождениях мира — в России, США, Венесуэле, Ливии, Иране и др. Законтурное и внутриконтурное заводнения являются принципиально различными.

При законтурном заводнении нагнетательные скважины располагаются (в плане) в водоносной части залежи, т. е. за контуром нефтяной залежи. Нагнетаемая вода начинает вытеснять нефть в направлении к эксплуатационным скважинам. Законтурное заводнение, как правило, применяется на малых и средних по размерам нефтяных залежах, преимущественно пластовых сводовых. Внутриконтурное заводнение характеризуется тем, что нагнетательные скважины располагаются не только за контуром нефтяной залежи, но и внутри самого контура. Внутриконтурное заводнение, как правило, применяют на больших залежах нефти, где из-за значительной их протяженности энергии законтурных скважин бывает недостаточно. Очень крупные нефтяные залежи разбиваются рядами нагнетательных скважин на отдельные более мелкие блоки.

2.14. Сбор, подготовка и хранение нефти и газа на промысле

Природный газ  находится в земле на глубине  от 1000 метров до нескольких километров. Сверхглубокой скважиной получен  приток газа с глубины более 6000 метров. В недрах газ находится в микроскопических пустотах, называемых порами. Поры соединены между собой микроскопическими каналами - трещинами, по этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не окажется в скважине. Движение газа в пласте подчиняется определённым законам. Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения. Это делается для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а так же преждевременное обводнение залежи.

 Газ, поступающий  из скважин, необходимо подготовить  к транспортировке конечному  пользователю - химический завод,  котельная, городские газовые  сети. Необходимость подготовки  газа вызвана присутствием в нём кроме целевых компонентов (целевыми для различных потребителей являются разные компоненты) примесей, вызывающих затруднения при транспортировке либо применении. Так, пары воды, содержащейся в газе, при определённых условиях могут образовывать гидраты или, конденсируясь, скапливаться в различных местах (изгиб трубопровода, например), мешая продвижению газа; сероводород вызывает сильную коррозию газового оборудования (трубы, ёмкости теплообменников и т. д.).

  Газ подготавливают по различным схемам. Согласно одной из них, в непосредственной близости от месторождения сооружается установка комплексной подготовки газа (УКПГ), на котором производится очистка и осушка газа. Такая схема реализована на Уренгойском месторождении.