Акустические методы повышения нефтеотдачи пластов и интенсификации добычи нефти

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  автономное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Северный (Арктический) федеральный  университет имени М.В.Ломоносова»

 

Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых  месторождений

(наименование кафедры)

 

Трушкин Евгений  Александрович

(фамилия, имя, отчество  студента)

 

Факультет      ИНиГ   курс  3  группа 130503.65 (0906)

 

ОТЧЕТ ПО ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ 2

 

На тему:                   Акустические методы повышения нефтеотдачи пластов и интенсификации добычи нефти

                                                                        (наименование темы)

 

Руководитель практики от университета

__________________________          _________________      _____________________

                           (должность)                           (подпись)          (и., о., фамилия)

 

Руководитель практики от предприятия

__________________________          _________________      _____________________

                           (должность)                           (подпись)          (и., о., фамилия)

 

Решение комиссии от  «____» ______________2013 г.

признать, что отчет

выполнен и защищен  с оценкой _________________

 

Члены комиссии:

__________________________        _________________      _____________________

__________________________        _________________      _____________________

__________________________        _________________      _____________________

                           (должность)                           (подпись)          (и., о., фамилия)

 

 

Архангельск

2013

ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………....................4

АККУСТИЧЕСКМЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ  НЕФТЕОТДАЧИ                    ПЛАСТОВ И ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДОБЫЧИ НЕФТИ………………………….....5

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………………………....22

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Эффективность извлечения нефти  из нефтеносных пластов современными, промышленноосвоенными методами разработки во всех нефтедобывающих странах считается неудовлетворительной. Средняя конечная нефтеотдача пластов по различным странам и регионам составляет от 25 до 40 %, например, в странах Латинской Америки  и Юго-Восточной Азии нефтеотдача пластов составляет       24-27%, в Иране - 16-17%, в США, Канаде, Саудовской Аравии - 33-37%, в странах СНГ и России - до 40%, в зависимости от структуры запасов нефти и применяемых методов разработки. Остаточные или неизвлекаемые промышленно освоенными методами разработки запасы нефти достигают в среднем 55-75% от первоначальных геологических запасов нефти в недрах. Еще в более широком диапазоне (30 - 90%)  изменяются остаточные запасы нефти по отдельным разрабатываемым месторождениям, в зависимости от сложности строения и условий разработки.

Современные геологические  запасы нефти во всех  известных  месторождениях мира достигают более 500 млрд.т., из них более 300 млрд.т. относятся  к категории неизвлекаемых современными промышленно освоенными методами разработки. Извлечение из остаточных запасов нефти 10-15% в среднем, или 30-40 млрд.т., возможно даже изучаемыми в нестоящее время  методами увеличения нефтеотдачи пластов. Поэтому остаточные запасы нефти  на разрабатываемых месторождениях представляют собой большой резерв для увеличения извлекаемых ресурсов и важную цель для применения методов  увеличения нефтеотдачи  пластов.

Для нашей страны, больше других применяющей при разработке заводнение  нефтяных месторождений (до 72%), очень важное значение приобретает  проблема извлечения остаточных запасов  из заводненных пластов. Остаточные запасы нефти на месторождениях, находящихся  на самой поздней стадии разработки (обводненность продукции выше 90%), огромны. Увеличить извлекаемые запасы нефти, снизить обводненность продукции, повысить или даже стабилизировать добычу на этой стадии - задача номер один для нефтедобывающей отрасли.

В настоящее время из известных  и промышленно освоенных методов  увеличения нефтеотдачи пластов  для этой категории запасов пригодны несколько принципиальных методов, которые можно указать в порядке  изученности и готовности к применению:

• водогазовые;
• физико-химические;
• микробиологические;
• волновые.

Все эти методы извлечения остаточных после заводнения запасов  нефти могут применяться в  виде различных модификаций. Они  сопровождаются сложнейшими физико-химическими, газодинамическими, микробиологическими, гравитационно-сейсмическими процессами, большим риском получения неоптимальных  результатов и требуют широких  всесторонних исследований и промысловых  испытаний, прежде чем их промышленно  применять.

Извлекаемые запасы нефти  и газа можно увеличить путем  правильной расстановки скважин  на залежи с учетом геологического строения пластов. Хорошие результаты получают при регулировании процесса стягивания контуров водоносности с  целью повышения равномерности  выработки различных частей залежи. Эффективность эксплуатации залежи улучшается путем воздействия на забой скважин с целью увеличения их дебитов и выравнивания профиля  притока нефти и газа.

Названная группа методов, входящая в традиционные, не отражает сущность всех методов. Так тепловые виды воздействия  на пласт трудно назвать новыми, их использовали еще с 30-х годов, как и традиционное заводнение. В  том случае, когда тепловой метод  реализуется на объектах, нефть которых  по причине сверхвысокой вязкости не может быть извлечена другими  способами разработки, он не является методом увеличения нефтеотдачи, а  единственно возможным способом извлечения нефти.

Нетрадиционные методы разработки нефтяных месторождений, называются в дальнейшем методами увеличения нефтеотдачи пластов, делят в зависимости от того, каким образом достигаются эффекты, обеспечивающие улучшение условий вытеснения нефти на четыре группы:

1. физико-химические;
2. газовые;
3. тепловые;
4. гидродинамические.

Рассмотрим подробнее  один из видов физического воздействия – акустическое.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. АКУСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ И ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДОБЫЧИ НЕФТИ

 

Нефтяные компании проявляют  все возрастающий интерес к повышению нефтеотдачи за счет воздействия на нефтяные пласты с помощью знакопеременных давлений различной частоты и интенсивности. Объектом воздействия могут быть как пласт в целом, так и призабойная часть пласта (ПЗП). Цель данной работы - рассмотреть физику явлений и технологию воздействия на ПЗП с целью ее очистки. Воздействие проводят с помощью свабов [9], пульсаторов давления (в том

числе, имплозионных) [9, 11], пороховых  генераторов и аккумуляторов  давления

[3, 19], электроискровых излучателей  (спаркеров) [4, 15, 20], магнитострикционных и пьезокерамических излучателей [6]. Частотный спектр перечисленных воздействий занимает диапазон от тысячных долей герца (при свабировании) до десятков килогерц (для магнитострикторов и пьезокерамики), диапазон изменения давления простирается от тысячных - сотых долей мегапаскаля для магнитострикторов и пьезокерамики, до десятков мегапаскалей для остальных методов. Учитывая, что акустика в широком смысле, изучает упругие колебания от самых низких (условно, нулевых частот) назовем перечисленные воздействия акустическими. Общим, во всех случаях, является объект воздйствия. На рис.1 приведен типичный график зависимости отношения текущего дебита Q к его

потенциальному значению Q_п от расстояния R до стенки скважины и степени

снижения проницаемости  околоскважинного пространства порового коллектора

[14]. 

 

 

 

 

Видно, что дебит зависит  от проницаемости пород, залегающих в пределах прискважинного слоя толщиной примерно 1,0 метр. Именно этот слой определяет

производительность скважины, является ее гидродинамическим стоком. Он и должен быть объектом воздействия.

Из общей акустики известно, что процесс является волновым, если

L / v >> T,

 где L - характерный  размер объекта воздействия, v - скорость  упругой волны,              T - период синусоидальных колебаний или время нарастания импульса. Положив

скорость волны в породе равной 3000 м/с видим, что к волновым следует отнести 

процессы с частотой f > 10 кГц, характерной для магнитострикционных  и пьезокерамических излучателей. В остальных случаях возникающей  упругой волной можно пренебречь и считать, что создаваемое знакопеременное  давление приложено к “пробке”, закупоривающей коллектор и имеющей  характерный размер L ≈ 1,0 м. Сказанное  позволяет оценить соответствующие  градиенты давления. Для электроискровых  излучателей, свабов, пульсаторов давления, пороховых генераторов и аккумуляторов  давления, они достигают десятков мегапаскалей (сотен атмосфер) на метр, а для волновых - могут быть оценены  по

формуле 

grad p ≈ 4 p_о /Λ,

 

где Λ - длина волны, pо - амплитуда  акустического давления. Соответственно, для 

магнитострикторов  и  пьезокерамики (p_o  для них,  как уже говорилось,  имеет

порядок  тысячных - сотых  долей  мегапаскаля,  а  Λ - порядок 10⁻¹  м ) grad p меняется в пределах десятых - сотых долей мегапаскаля (от единиц до десятых долей атмосферы) на метр [7.].

  Преобладающая частота применяемых в настоящее время излучателей магнитострикционного и пьезокерамического типа равна 20 – 25 кГц. Поэтому

основанную на их применении технологию можно назвать ультразвуковой. Ей

и будет уделено основное внимание.

Технология заключается  в акустическом воздействии (АВ) на пласты-коллекторы с целью восстановления их продуктивности или приемистости, если эти показатели снизились в  процессе эксплуатации за счет образования  зон пониженной проницаемости (скин-слоев) в их призабойных зонах. При проведении обработки, с помощью скважинного  прибора, опускаемого в зону перфорационных отверстий на обычном каротажном кабеле, в скважине возбуждается акустическое поле интенсивностью до 10 кВт/м². Его интенсивность в породе вблизи стенки скважины составляет 1 кВт/м², что обеспечивает интенсивность порядка 0,2 кВт/м² в породе на расстоянии около одного метра от стенки [12].

Глубина залегания объектов воздействия может достигать  многих тысяч метров. Воздействие  осуществляется избирательно, поточечно  с разрешением до одного метра  по вертикали, т.е. без влияния на необрабатываемые (например водоносные) интервалы. Оборудование и подготовка скважины не отличаются от таковых  при стандартных геофизических  исследованиях. Широкий набор скважинных приборов различного диаметра позволяет  проводить воздействие как в  открытом стволе, так и через насосно-компрессорные  трубы. В нагнетательных скважинах  обработка может проводиться  при закачке и во время остановки, а в скважинах газлифтного  и фонтанного фондов - без прекращения добычи и подъёма насосно-компрессорных труб. На механизированных скважинах обработку целесообразно совмещать с подземным или капитальным ремонтом оборудования. Акустическое воздействие обладает эффектом последействия, т.е. положительный эффект от его применения сохраняется от нескольких недель до двух лет и более. Метод экологически чист, а затраты на его проведение ниже, чем при химобработке и, тем более, гидроразрыве.

Восстановление потенциальной  производительности скважин достигается 

за счет разрушения органических и неорганических структур, кольматирующих в 

процессе добычи или нагнетания призабойные части пластов-коллекторов  и приводящих к возникновению  скин-слоев. Существует два главных  механизма их