Главные компоненты, рассчитанные по исходным факторам обработки добывающих скважин

Процесса

 

Номер сква-	Главные компоненты по исходным переменным процесса
жины	к\	к2	кЪ	к4	к5	Кб	к1	к8	к9
	4,14	1,03	7,80	7,41	6,48	7,80	-6,48	-18,34	-135,60
	14,79	-7,77	15,96	42,64	63,84	64,71	57,88	-146,46	-336,34
	2,78	1,07	3,73	5,79	6,53	1,49	-7,36	-2,59	-96,37
	9,24	-1,98	3,33	22,92	34,76	7,56	4,06	-17,84	-345,91
	8,52	0,74	4,89	19,16	26,70	12,9	9,2	-23,16	-235,50
	1,68	2,66	5,55	0,43	-4,91	-1,93	-14,9	4,51	-72,48
	3,12	0,24	3,87	6,08	5,07	3,64	-2,63	-8,19	-109,00
	5,83	3,54	4,23	8,55	7,72	-2,11	-10,82	10,89	-191,13
ЗОЮ	6,00	-1,53	8,84	17,33	23,87	15,91	0,32	-39,10	-206,32
		2,74	-391	6,40	5,89	-23,74	-21.7	56,55	-299,64
	5,95	2,92	2,12	8,81	8,65	-3,96	-7,4б	14,00	-203,55
	8,68	1,45	^1,60	17,40	25,64	-20,06	-17,3	49,87	^02,13
	4,53	1,39	6,38	7,67	6,02	1,42	-11,(59	-5,02	-183,91
	12,25	-5,72	12,82	33.3	47,71	44,10	36,42	102,84	-336,93
	5,36	3,58	7,52	9,9^7	9,32	9,72	-2,44	-14,42	-109,49
	3,80	0,58	5,35	7,74	8,56	2,16	-9,63	-6,22	-155,25

Рис. 11.2. Распределение скважин в координатах главных компонент модели эф­фективности обработок добывающих скважин с использованием техно­логий ВДХВ и ВПВ:

1 — группа I скважин сильного эффекта обработки (Д£?ж ^> 0,3 с увеличением обвод­ненности); 2 — группа П скважин сильного эффекта обработки (Д£?ж > 0,3 при сниже­нии обводненности); 3 — группа Ш скважин среднего эффекта обработки (Д£?ж от 0,1 до 0,3); 4 - группа IV скважин слабого эффекта обработки

(Д2ж < 0,02)

Использование построенной прогнозной компьютерной мо­дели позволило по известным выше определенным факторам процесса с достаточной надежностью осуществить надлежа­щий выбор промысловых объектов и назначить требуемые тех­нологические операции (показатель депрессии на пласт и не­обходимость дополнительных химреагентных воздействий) для применения виброволновых технологий. В процессе нако­пления числа обработанных скважин точность прогнозного моделирования возрастает. Соответственно, как следует из данных таблиц гл. 10, возрастает успешность использования виброволновых технологий.

Подобное многофакторное прогнозное моделирование осу­ществляется с успехом применительно к различным месторо­ждениям, где проводятся работы по внедрению технологий повышения продуктивности скважин с использованием вибро­волнового воздействия. Это позволяет в рамках системного подхода к организации работ существенным образом повы­шать эффективность и рентабельность обработок скважин.

ГЛАВА

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ВИБРОВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

НЕФТИ И ДРУГИХ ПОЛЕЗНЫХ

ИСКОПАЕМЫХ

Завершая рассмотрение материала книги, нельзя не остановиться на перспективах использования виброволнового метода и показать пути и направления его дальнейшего развития в свете перевода процессов добычи нефти и других полезных ископаемых на новый технологический уровень.

Технологические приемы, основанные на
традиционных представлениях и подходах к
осуществлению воздействия на продуктивный пласт
или залежь, предназначены для решения локальных
проблем повышения продуктивности скважин и не в
состоянии обеспечить резкое повышение
эффективности добычи нефти из недр. Для
реализации иного технологического уровня все
аспекты: геологический (анализ строения залежи),
проектно-технический (особенности схемы разработки
и ее состояние), физико-технологический (назначение
виброволнового воздействия, его параметры и
устройства), физико-химический (назначение
реагентного воздействия в целях повышения качества
вытеснения) и технолого-экономический, должны
рассматриваться в качестве активно

взаимодействующих факторов.

В гл. 12 рассмотрены новые методы и приемы осуществления виброволнового воздействия, которые находятся на стадии исследования или незавершенных опытно-промысловых работ, но по которым можно, используя имеющиеся технические средства, уже в ближайшее время получить весьма весомую отдачу. Результаты применения отдельных методов, например вибросейсмического воздействия, известны достаточно давно, однако их эффективное и рентабельное применение при разработке месторождений требует как создания соответствующей геолого-промысловой обстановки, так и проведения определенных целевых исследований и прогнозных расчетов, поэтому данное направление нами также рассматривается.

В гл. 10 были проанализированы результаты
обработок нагнетательных скважин - очагов
заводнения участков пласта. Как показывают
результаты проведенных геофизических и
гидродинамических исследований, после обработок по
виброволновой технологии происходит не только
увеличение приемистости скважин, но и повышается
охват пласта по толщине. Происходит подключение к
работе новых пропластков, не освоенных после
бурения или загрязненных в ходе эксплуатации, а
также улучшаются общие характеристики заводнения
участков. При надлежащем выборе объекта
воздействия наблюдается весьма длительный и
существенный эффект виброволнового воздействия,
заключающийся в увеличении дебитов по нефти
реагирующих добывающих скважин. Это
перспективное направление применения

виброволнового воздействия требует, помимо анализа состояния разработки, проведения детального геологического анализа залежи и ее участков, в первую очередь палеореконструкции продуктивных горизонтов с целью корреляции пропластков и прослоев и детального анализа изменения коллекторских свойств по площади. Это позволяет выбирать оптимальные объекты для воздействия, прогнозировать распространение возмущений и

получение дополнительной добычи нефти. Проведение виброволновых обработок очаговых нагнетательных скважин или группы скважин участков способно давать весомый экономический эффект, в особенности при учете подобных технических операций в проектных схемах разработки месторождений.

При осуществлении обработок скважин перспективно использование современного технологического оборудования - гибких труб для монтажных операций и подачи рабочих агентов. Применение подобного оборудования позволяет существенно упрощать и ускорять спускоподъемные операции в скважинах, повышать рентабельность обработок. Кроме того, появляется возможность непрерывно перемещать установленный на гибкой трубе генератор вдоль обрабатываемого интервала и, тем самым, эффективно и в минимальные сроки обрабатывать пласты и зональные участки большой толщины, а также протяженные участки горизонтальных скважин, вторых стволов действующих скважин.

Способность генерировать достаточно мощные колебания при пониженных напорах рабочей жидкости и высокий моторесурс созданных авторами генераторов типа ГД2В позволяют осуществлять виброволновое воздействие не только в режиме разовых обработок, но и в режиме длительной закачки воды и других агентов в скважины. Такой метод позволяет инициировать процессы физико-химического воздействия на пласт, в особенности применительно к низкопроницаемым неоднородным пластам. В поле упругих низкочастотных колебаний снижается вязкость флюидов, повышаются их фильтрационная способность и охват пласта реагентным воздействием. Виброволновое воздействие "включает" фильтрацию физико-химического агента в низкопроницаемый пласт, способствует в режиме закачки резкому повышению эффективности физико-химического воздействия и коэффициента нефтеотдачи пластов.

Максимальный эффект от применения длительных виброволновых закачек можно получать при детальном

геологическом и проектно-техническом учете особенностей участка залежи, выборе оптимального расположения объектов воздействия и их рационального количества.

Помимо генераторов типа ГД2В, для подобного осуществления метода предназначаются и другие, разработанные авторами, конструкции скважинных устройств, например генератор локальных пульсирующих вихрей [137], который способен длительное время работать в скважине при закачке жидкостей, генерировать в ПЗП низкочастотные упругие колебания и создавать локальные депрессии вблизи перфорационных отверстий.

Помимо воздействия на нагнетательные скважины, существует скважинное техническое средство [133], позволяющее осуществлять виброволновое воздействие и непосредственно на эксплуатационные скважины как в режиме разовых обработок, так и при длительной добыче нефти. В комплексе с виброволновым воздействием создается регулируемая депрессия на пласт, инициирующая процесс фильтрационной очистки. При длительной работе установка обладает свойствами авторегуляции - при падении дебита скважины и снижении давления на забое скважины циклически включается виброволновое воздействие, которое затем выключается при восстановлении фильтрации из пласта.

Вибросейсмическое воздействие на истощенные
залежи в целях извлечения остаточной нефти может
осуществляться с поверхности земли при
относительно неглубоком залегании нефтеносных
пластов или же непосредственно через скважины с
использованием специальных волноводов,

передающих энергию мощных сейсмических источников с поверхности к продуктивному пласту через скважины. Промышленное применение данного метода требует приобретения специальной техники и проведения достаточно объемных монтажных работ, поэтому в целях достижения высокого технико-экономического эффекта технологические проектные

схемы внедрения должны включать прогнозные показатели эффекта, учитывающие предполагаемый охват участка воздействием и физические механизмы дополнительного извлечения нефти в конкретной геолого-физической обстановке обрабатываемой залежи.

Охват или глубина воздействия непосредственно связаны с физическими эффектами и определяются энергетическими порогами их проявления в пласте.

На основе теоретических и экспериментальных исследований фильтрационных явлений в поле упругих колебаний (см. гл. 3) авторами впервые были установлены значения энергетических порогов мобилизации остаточной нефти и получен критерий подвижности остаточных фаз нефти и воды в поле упругих колебаний, связанный с особенностями структуры пористой среды и свойствами насыщающих флюидов.

Установлено, что результаты колебательного воздействия наиболее существенно проявляются в области пороговых значений соответствующих насыщенностей нефти и воды, упругие колебания способствуют восстановлению связности и фильтрационного движения остаточной фазы в пористой среде пласта. При трехфазной фильтрации (нефть - газ - вода) вышеописанные процессы сочетаются с влиянием колебаний на выделение газовой фазы. При этом внешнее давление может быть как выше, так и ниже давления насыщения. Явление газовыделения в поле упругих колебаний при давлении выше давления насыщения известно как "эффект увеличения давления насыщения в акустическом поле". Образующиеся под влиянием колебательного воздействия пузырьки газа имеют размеры от 0,01 до 1 мкм и являются стабильными. Интенсивность этого явления также зависит от уровня колебательного воздействия и имеет пороговый по значению плотности колебательной энергии характер. В результате вибросейсмического воздействия в пределах обработанного участка пласта образуется разгазированная нефтяная фаза, которая длительное

время способна сохраняться стабильной. Такое состояние нефтегазовой смеси в пластах рассматривалось в работах М.Л. Сургучева применительно к некоторым задачам разработки и названо им как "разгазирование нефти без ее дегазации". Дегазированная подобным образом нефтяная фаза фильтруется в пласте как однородная жидкость, плотность и относительная проницаемость которой отличаются от данных величин собственно нефтяной фазы. Образование подобной нефтяной фазы приводит в пределах фиксированного объема порового пространства к соответствующему вытеснению водной фазы и снижению средней водонасыщенности. Это подтверждают результаты проведенных промысловых работ [8, 25, 167].

Сочетание параметров колебательного ускорения и смещения определяет уровень плотности колебательной энергии в пласте. Пороговые значения по проявлению вышерассмотренных фильтрационных эффектов этих величин при вибросейсмическом воздействии являются важными технологическим параметрами, позволяющими оценивать охват участка пласта воздействием и прогнозировать его тех­нологический эффект. Низкая частота воздействия обеспечивает слабое затухание упругих колебаний в породах земли и энергетически оптимальна по эффективности воздействия.

Если, например, для колебаний ультразвуковой частоты 10-30 кГц достижение пороговых для проявления эффектов колебательных смещений порядка среднего диаметра пор 10-17 мкм сопряжено с созданием огромных интенсивностей в сотни киловатт и более на квадратный метр, то для низкочастотных колебаний подобные смещения в пористой среде имеют место при значительно более низких интенсивностях порядка 1 кВт/м².

Тем не менее большое геометрическое расхождение сферических вибросейсмических волн создает значительные трудности при создании требуемых интенсивностей в нефтяных пластах при возбуждении силовой нагрузкой непосредственно с

поверхности земли. Требуемые интенсивности в пласте от наземных виброисточников могут быть получены путем применения волноводных скважин, в которых потери энергии не превышают 10-15 % на каждый километр глубины. Поскольку кровля и подошва пласта обладают достаточно выраженными отражающими свойствами, а скорости упругих волн в насыщенной пористой среде пласта заметно меньше скоростей волн в окружающих пласт породах, то при надлежащем выборе режима и приложения силовой нагрузки возможно возбуждение распространяющихся в глубь пласта поверхностных волн типа Релея - Лэмба или достижение волноводного распространения энергии колебаний в пласт из скважины. При этом фактор геометрического расхождения волн резко снижается, а охват пласта воздействием существенно увеличивается.

Другой возможностью увеличения глубины
воздействия является учет нелинейности и
сейсмической активности самой пластовой среды.
Подобный подход дает возможность предполагать при
возбуждении в пластах реализацию

солитоноподобного и дилатонного механизмов
распространения колебательной энергии, при этом ее
плотность при распространении в глубь пласта не
только не уменьшается, но и даже может возрастать за
счет сейсмической активности среды.
Подтверждением передачи упругой энергии в виде
уединенных солитоноподобных волн могут служить,
например, результаты исследования глубокофокусных
землетрясений района Фиджи-Тонго [106].
Свидетельством сейсмической активности

продуктивной среды пластов служит регистрируемое при проведении опытно-промысловых работ по вибросейсмическому воздействию увеличение уровня акустического шума горных пород пласта.

Изложенные представления были развиты и использованы д-ром техн. наук Э.М. Симкиным при создании технологической схемы опытно-промышленных работ по вибросейсмическому воздействию на участке 32-й залежи Ново-Елховского

месторождения АО "Татнефть". На основе анализа
геолого-физических характеристик залежи,
компьютерных расчетов пространственно-

энергетического распределения поля сейсмических колебаний в пластах, учета расчетного увеличения объема нефтегазовой смеси, падения водонасыщенности и изменения относительных проницаемостей фаз осуществлялся прогноз эффективности воздействия.

Для прогнозирования применяли подход, который заключается в интегрировании уравнения Баклея -Леверетта для трехмерного случая вытеснения водой газированной нефти, при условии неподвижности газовой фазы в нефти. По известным прогнозным значениям зависимостей доли нефти в потоке от изменения насыщенностей и по расчетным значениям газовыделения и падения водонасыщенности в результате вибросейсмического воздействия определяли прогнозные оценки дополнительной добычи нефти. По результатам расчетов на основе адаптации характеристик вытеснения и изменений фазовых проницаемостей от водонасыщенности по всем отдельным скважинам и по участку в целом ожидаемое увеличение добычи нефти составляет более 25 тыс. т.

В настоящее время на данном участке проводятся подготовительные работы по вибросейсмическому воздействию с использованием волноводных скважин.

Максимальный эффект повышения эффективности разработки залежи и интенсификации добычи нефти можно получить при комплексном применении новых методов: при виброволновой обработке очагов нагнетательных скважин, организации длительного виброволнового воздействия в скважинах как при закачке, в том числе и физико-химических агентов, так и при отборе, а также при периодическом вибросейсмическом воздействии на оптимально выбранных участках и объектах.

Подобный комплексный подход, на взгляд авторов, перспективен при геотехнологической разработке

месторождений других полезных ископаемых, например железных руд, алмазов, молибдена и др.

В работе [42] была показана возможность
применения виброволнового воздействия для
повышения эффективности гидроразрыва пласта. В
технологических операциях использовали

гидравлический вибратор золотникового типа. Несмотря на отдельные успешные результаты, это направление в дальнейшем не получило развития из-за ненадежности применяемого вибратора и малой мощности генерируемых им упругих колебаний. В связи с появлением у авторов книги модельных представлений о поведении пластовых систем в поле упругих колебаний, а также созданием мощных генераторов типа ГД2В, расходно-напорные характеристики которых могут обеспечивать необходимые режимные параметры операций гидроразрыва и которые могут быть адаптированы к операциям закачки закрепляющих составов и т.д., существует реальная перспектива осуществления более эффективного гидроразрыва пластов. При этом уменьшается максимальное давление разрыва, в прискважинной зоне образуется более глубокая и разветвленная сеть трещин, увеличивается охват пласта как по толщине, так и по простиранию.

Серьезные перспективы имеет также использование упругих колебаний в сочетании с термическим воздействием в процессах сбора и подготовки нефти, воды, различных процессах преобразования углеводородного сырья.

Развитие научно-технического прогресса в нефтяной отрасли и в целом в горнодобывающей промышленности продолжается, несмотря на временные экономические трудности последнего времени. Авторы выражают надежду, что метод виброволнового воздействия, исследованию которого целиком посвящена данная работа, займет достойное место в ряду достижений науки, обеспечивающих восстановление и дальнейшее развитие нефтегазодобывающей промышленности страны.