ОБЗОР СДН. Кислота для воздействия
 Скачать 187.1 Kb.
|
|
Гидравлический разрыв пласта (ГРП) – один из методов интенсификации работы нефтяных и газовых скважин и увеличения приёмистости нагнетательных скважин. Помимо стандартного ГРП где в качестве жидкости разрыва используется специальный гель, а образовавшиеся трещины заполняются пропатом, существует и кислотный гидроразрыв пласта там в качестве жидкости разрыва используется кислота. Созданная с помощью кислоты и высокого давления сеть трещин и каверн не требует закрепления проппантом. От обычной кислотной обработки отличается гораздо большим объемом использованной кислоты и давлением закачки [1] Впервые кислота для воздействия на пласт была использована в 1895 году на скважинах близ г. Лима, штат Огайо. Методика, по которой проводилось первое кислотное воздействие, очень похожа на современное описание процесса. Автор, Herman Frasch, использовал соляную кислоту для растворения пород известняка с последующей промывкой водой . Нагнетая кислоту при большом давлении, он добивался того, что реакция проходила на расстоянии от забоя скважины. При этом отмечал, что при таком подходе возможно формирование длинных каналов. Чтобы избежать коррозии Frasch предлагал нейтрализовывать кислоту у забоя скважины с помощью щелочных растворов, использовать эмалированные трубы, специальное свинцовое покрытие, резиновые пакера.[2] В России массовое промышленное внедрение солянокислотных обработок (СКО) началось в 1930-х годах на нефтяных промыслах Башкирской АССР Первая обработка была произведена бригадой ЦНИЛ Башнефть в 1935 г. на Сызранском месторождении. Первые обработки были проведены при неблагоприятных условиях, тем не менее показав свою несомненную эффективность. Начиная с 1936 г., когда на Ишимбайском месторождении СКО была внедрена в промышленном масштабе, началось постепенное развитие и распространения технологии СКО [3] При кислотном гидроразрыве пласта (КГРП) в скважину нагнетают жидкость разрыва при давлении достаточном для образования трещины в породе, при дальнейшей закачке трещина растёт в ширину и длину до планируемых значений. Затем в трещину нагнетают раствор кислоты, который действует как при кислотном воздействии, только с более обширной областью охвата за счёт распространения по трещине. Кислота, с одной стороны, формирует неровный контур стенок трещины, которая затем частично смыкается под действием пластовых напряжений, с другой – воздействует на матрицу в области вокруг трещины. Таким образом, можно добиться существенного прироста дебита при небольшой (относительно проппантного ГРП) стоимости процедуры. Важно отметить, что в отличие от пропантного ГРП, результатом КГРП является не трещина, упакованная пропантом, а область пласта повышенной проводимости, имеющая вытянутую форму и образованная в результате неравномерного растворения стенок трещины и околотрещинной зоны. Именно эта область рассматривается в качестве трещины КГРП.[2] Одной из наиболее эффективных технологий воздействия на малопродуктивные и слабопроницаемые трещиноватые карбонаты является кислотный-гидравлический разрыв пласта (КГРП). По оценкам отечественных и зарубежных исследователей в настоящее время около трети запасов нефти можно извлечь только с использованием этой технологии. Поэтому, КГРП рассматривается как важнейший элемент разработки нефтяных месторождений.[4] Опыт проведения кислотного гидравлического разрыва пласта имеется на Астраханском газоконденсатном месторождении, продуктивные отложения которого характеризуются наличием плотных пористо-трещиноватых известняков с низкой проницаемостью (0,1...5,0) и пористостью 7...14. Применение ГРП осложняется большими глубинами эксплуатационных скважин (4100 м) и высокими забойными температурами (110 °С). В процессе эксплуатации скважин произошло образование локальных депрессионных воронок и снижение пластового давления в некоторых случаях до 55 МПа от начального 61 МПа . Следствием этих явлений может стать выпадение конденсата в призабойной зоне, неполный вынос жидкости из стволов скважин и т.п. Для улучшения фильтра-ционных характеристик призабойной зоны низкодебитных скважин периодически проводятся массированные кислотные обработки с параметрами закачки, близкими к ГРП. Такие операции позволяют снизить рабочие депрессии на 25...50 % от начальных, замедлить темп роста депрессионных воронок и темп снижения устьевых и забойных давлений.[5] В Татнефти разработан и введен в промышленную эксплуатацию отечественный симулятор кислотной обработки и кислотного гидроразрыва пласта (ГРП). Разработка повышает эффективность нефтеотдачи неоднородных карбонатных коллекторов и позволяет получить в совокупности до 31% дополнительной добычи нефти.[6] Технология кислотного ГРП выглядит следующим образом: скважина подвергается последовательной закачке высоковязкой жидкости разрыва (геля), а также раствора соляной кислоты. Гель создает магистральную трещину и с высокой проницаемостью заполняет собой каверны с естественными трещинами, не позволяя тем самым попасть туда кислоте, подающейся следом. Подаваемый раствор HCI разъедает породу в направлении трещины, главным образом в нефтенасыщенных низкопроницаемых прослоях, поскольку высокопроницаемые уже заполнены гелем. [7] Одной из высокоэффективных технологий КГРП является метод цик- лической закачки высоковязких материалов и кислотных растворов. Из-за различия естественной проницаемости коллекторов, имеют место неравномерность притока пластовых флюидов в ствол скважины по высоте пласта, и наоборот, неравномерная фильтрация жидкостей вглубь пласта. В данной технологии, для исключения попадания кислотного раствора в высокопроницаемые зоны пласта, промытые водонасыщенные пропластки карбонатного коллектора, на время закачки изолируются высоковязким материалом (гелем). При циклическом чередовании геля и кислоты, происходит обработка преимущественно низкопроницаемых пропластков карбонатного коллектора. При дальнейшей реакции происходит разрушение этих гелей кислотой и образование неоднородной структуры поверхности трещин, что повышает продуктивность коллектора. Этот технологический прием является одним из преимуществ циклической закачки. В отличие от направленной кислотной обработки КГРП проводится при забойных давлениях, превышающих давление гидроразрыва пласта, при этом используются большие объемы закачиваемых технологических жидкостей и темпы закачки. Операция кислотного гидравлического разрыва пласта состоит из нескольких циклических этапов: закачка в пласт высоковязкой жидкости, закачка кислотного раствора и конечное продавливание кислоты в скважину. Для проведения этих операций заранее устанавливают качество и объем рабочей и продавочной жидкостей, определяется концентрация основной кислоты, а так же темпы закачки .[8] Компания «ГеоСплит» провела мониторинг работы горизонтального ствола одной из скважин, простимулированной многозонным кислотным ГРП. Были проведены исследования профиля притока горизонтальной скважины с карбонатным типом коллектора и многостадийным кислотным ГРП, в ходе которого осуществлено размещение индикаторов притока в протравленных кислотных трещинах с обеспечением долгосрочного селективного взаимодействия трассерных частиц с пластовым флюидом. В отличие от традиционных методов исследования горизонтальных скважин, примененная технология не требует специальных средств доставки приборов, не сопряжена с рисками прихвата оборудования, неоднозначной интерпретацией данных, а также не потребовала значительных затрат на проведение работ[9] Для исключения негативного эффекта фрезерования пакер-пробок на продуктивный пласт, а также с целью сокращения времени на СПО и в целом на скважино-операцию было принято решение о применении пакерной системы Raptor с использованием фрак-арматуры с защитным протектором ГНКТ (проведение КГРП без подъема ГТ). Данная система многоразового использования (до 20 посадок за одну СПО) позволяет отсекать нижележащий интервал и при этом воспринимает высокое дифференциальное давление (700 атм), также имеется возможность спуска одновременно с перфорационной системой (ГПП, кумулятивная, гидромеханическая).[10] Рассмотрим патенты связанные с КГРП. Особенностью предлагаемого кислотного продольно-щелевого ГРП является то, что он проводится после образования в эксплуатационной колонне, цементном камне и прилегающей горной породе ПЗП продольных щелей и продольных фильтрационных каналов по всей толщине продуктивного пласта от кровли до подошвы на загущенной глинокислоте без применения проппанта в качестве расклинивающего материала, тем самым обеспечивается увеличение площади и глубины вскрытия продуктивного пласта при устранении условий набухания глин, содержащихся в этом коллекторе, и снижении стоимости ремонта скважин за счет исключения применения дорогостоящего проппанта в качестве расклинивающего материала и последующего удаления остатков проппанта, не вошедших в трещину разрыва и, порою, перекрывающих ствол скважины до 100 м и более. [11] В данном патенте [12] представлено изобретение для загущения растворов кислот на основе ПАВ, способу загущения кислот и применению загущенного раствора кислоты в технологии осуществления гидравлического разрыва пласта. Реологические характеристики стандартных загущенных кислотных систем не позволяют удерживать трещину ГРП и переносить пропант. Для решения задачи кислотного ГРП (КГРП) с пропантом реализуется технология чередования пачек водного гуарового геля с добавлением пропанта в водные пачки, буферных стадий с последующей закачкой кислотных пачек. В этой технологии гуаровый гель с пропантом раскрывает и удерживает трещину, а следующая за ней пачка кислоты протравливает созданную трещину. Основная задача, которая преследуется в «классической» технологии кислотного ГРП, - это создание связей с дальней зоной пласта путем закачки кислоты в качестве основной рабочей жидкости. Стадийные закачки пропанта используют для раскрытия и удержания трещины, позволяя кислоте проходить дальше и обрабатывать пласт. Задача рассматриваемая авторами в патенте [13] относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для улучшения гидродинамической связи скважины с продуктивным пластом в карбонатных породах. Обеспечивает упрощение способа и снижение его трудоемкости, а также повышение эффективности разработки карбонатного пласта за счет увеличения зоны дренирования продуктивного пласта за счет создания двух направленных трещин.Cпособ включает кислотный гидравлический разрыв пласта - КГРП путем установки пакера над кровлей перфорированного продуктивного пласта, закачки в подпакерную зону жидкости гидроразрыва, создания в подпакерной зоне давления гидроразрыва и продавки в образовавшуюся трещину жидкости гидроразрыва. После кислотного ГРП производят повторный ГРП в два этапа. Авторами данной работы [14] рассматривается устройство для проведения кислотного гидроразрыва пласта в открытых стволах скважин. Предлагаемое устройство для кислотного гидроразрыва пласта позволяет повысить эффективность и надежность работы, а также производить промывку скважины после проведения кислотного гидроразрыва пласта и исключает излив скважинной жидкости на устье скважины. После обратной промывки устройство может быть переведено в другой интервал открытого ствола для проведения КГРП в другом интервале скважины или может быть свободно поднято на поверхность. В процессе подъема устройства с колонной труб скважинная жидкость не изливается на устье скважины, так как бросовый клапан вымыт из устройства по колонне труб. Задача перед авторами патента [15] это - внедрение муфты ГРП с подвижными блокирующими крышками, которые позволяют получать стабильное давление открытия портов ГРП без учета гидростатического давления столба жидкости в скважине в месте установки муфты. Муфта ГРП входят в состав колонны подвесного оборудования (хвостовика) и могут быть использованы при строительстве скважин для добычи нефти. Муфты ГРП в составе обсадной колонны спускаются до заданного интервала ствола скважины. Проводится цементирование заколонного пространства ствола скважины. После застывания цемента в скважину на трубе НКТ или ГНКТ спускается манжетный пакер с разнесенными манжетами до места установки муфты ГРП. Манжеты обеспечивают создание герметичной полости в районе муфты ГРП. Между манжетами выполнен порт ГРП (труба с радиальными отверстиями). Внедрение муфты ГРП с подвижными блокирующими крышками позволяет получать стабильное давление открытия портов ГРП без учета гидростатического давления столба жидкости в скважине в месте установки муфты. Рассмотрим статьи об эффективности КГРП. В работе авторов Мордвинова, Поплыгина, Сидоренко и Шаймарданова рассмотрено изменение коэффициентов продуктивности и дебитов скважин после проведения кислотных гидроразрывов пласта (КГРП) на Озерном и Гагаринском нефтяных месторождениях. Показано, что при снижении забойных давлений технологическая эффективность КГРП значительно снижается. С учетом влияния газа и деформаций коллектора на продуктивность добывающих скважин их эксплуатацию после КГРП следует вести при максимально допустимом снижении забойных давлений.[16] Специалистами Татнефти и ТатНИПИнефть был выполнен анализ изменения проводимости трещин кислотного гидроразрыва пласта (КГРП) в зависимости от влияющих факторов и сделаны следующие выводы. Эффективность КГРП с уменьшением глубины залегания пластов возрастает. Для проведения КГРП целесообразно подбирать пласты с высокой твердостью по Бринеллю и участки с малыми давлениями гидроразрыва. При эксплуатации скважин с трещинами КГРП нельзя допускать снижения пластового давления, наоборот, целесообразно его повышение. Если давление потери проводимости кислотной трещины будет находиться в реальном диапазоне сжимающих напряжений (от 0 до 30 МПа в условиях Татарстана), то будет существовать оптимальная депрессия на пласт, при которой дебит скважины с КГРП и ее продуктивность будут максимальны. Целесообразно использовать бурение горизонтальных стволов в сочетании с большим числом поперечных кислотных трещин, чтобы снизить сжимающее напряжение[17] В работе Парфенова Н.А рассмотрена история и накопленный опыт кислотных обработок практически с начала разработки месторождений Самарской области. Представлен опыт проведения гидроразрыва пласта (ГРП) с применением проппанта в скважинах, вскрывших карбонатный коллектор. Анализ последующей работы данных скважин стал предпосылкой для инициации проекта проведения комбинированных проппантно-кислотных ГРП.[18] Процесс вытеснения нефти водным раствором кислоты была рассмотрена в работе Каневского Р.Д[19] . Также представлена математическая модель кислотного воздействия на карбонатные пласты. Оценен эффект от кислотных обработок скважин и кислотного гидравлического разрыва пласта. Отмечено, что результаты расчетов хорошо согласуются с фактическими данными. В работе Хисамова Р.С экспериментально исследовано влияние сжимающего напряжения на проводимость трещины кислотного гидроразрыва пласта (ГРП) для пород башкирского и турнейского ярусов нефтяных месторождений Татарстана. Одной из главных причин несоответствия прогнозных и фактических показателей добычи после ГРП в карбонатных отложениях башкирского яруса является завышение проводимости трещины, рассчитываемой симуляторами по формуле Нироуда - Крука. Установлено, что корреляция Нироуда - Крука хорошо описывает изменение проводимости кислотной трещины в породах турнейского яруса и годится для практического применения, однако приводит к существенному завышению проводимости трещины для пород башкирского яруса. Предложены формулы, в которых исключена зависимость от твердости по Бринеллю.[20] Авторами Гилаевом Г.Г и Хабибуллином М.Я. было проанализированы запасы нефти и газа Самарской области, выяснилось что они расположены в широком диапазоне нефтегазоносных комплексов различной литологии и возраста: от раннедевонского до позднепермского. По литологическому составу коллекторы представлены терригенными, карбонатными и карбонатно-кремнистыми отложениями. В связи с сокращением ресурсной базы традиционных терригенных пластов и необходимостью поддержания высоких уровней добычи нефти для многих добывающих предприятий актуальной является задача увеличения эффективности кислотных стимуляций карбонатных и карбонатно-кремнистых коллекторов. Обычные кислотные обработки призабойной зоны пласта, как и кислотные гидроразрывы пласта (ГРП), часто не приводят к ожидаемым приростам добычи и длительности эффекта. Нередко проппантный ГРП дает значительно более продолжительный, чем кислотный. Это обусловлено, предположительно, большей полудлиной трещины. Жидкость разрыва (гуаровый крослинкованный гель на водной основе), используемая при проппантном ГРП, обладает большей эффективностью благодаря высокой вязкости, а следовательно, меньшим утечкам в пласт. В результате трещина дольше поддерживается в раскрытом состоянии. Отмеченное обеспечивает большую площадь дренирования при проппантном ГРП, как по латерали, так и по вертикали, и вовлечение в разработку прослоев, не затронутых процессом ранее. Ими было выяснено что, при комбинировании проппантного и кислотного ГРП область дренирования еще увеличивается за счет приобщения в результате кислотного ГРП зон естественной трещиноватости вокруг созданной при проппантном ГРП трещины. [21] Авторами данной работы рассмотрены вопросы повышению эффективности разработки карбонатных коллекторов путем совершенствования технологий стимуляции. Кислотный гидроразрыв пласта (ГРП) используется в карбонатных отложениях для создания высокопроводящих каналов и присоединения к сети естественных трещин. Сложное геологическое строение обусловливает низкую эффективность кислотных составов, что приводит к снижению связанности системы трещин и ухудшению показателей эксплуатации скважин. Одним из путей повышения эффективности стимуляции пласта в данных условиях является применение технологии проппантно-кислотного ГРП, сочетающего преимущества кислотного и проппантного гидроразрыва. Технология позволяет повысить охват кислотным воздействием карбонатных отложений повышенной неоднородности, а также поддержать раскрытость трещин в процессе эксплуатации. На основе выполненного анализа авторами определены наиболее эффективные условия применения технологии проппантно-кислотного ГРП для месторождений рассматриваемого региона. Ключевыми условиями является обеспечение притока жидкости из пласта к закрепленной трещине гидроразрыва, а также наличие повышенной неоднородности по объему породы. Первое условие выполняется для коллекторов со средней и высокой проницаемостью, разрабатываемых с системой поддержания пластового давления. Второе вызвано низким охватом кислотным составом объектов с наличием переслаивающихся нерастворимых пород, естественных каналов высокой проводимости. Выявленная область применения позволяет определить оптимальный способ воздействия на породу для каждого объекта с учетом его геолого-физической характеристики и текущего состояния разработки.[22] Для предохранения обсадной колонны от воздействия большого давления над разрываемым пластом при проведении ГРП устанавливают пакер, который полностью разобщает фильтровую зону скважины от ее вышележащей части. При этом давление, создаваемое насосами, передается только на фильтровую зону и на нижнюю поверхность пакера. При значительных давлениях, создаваемых в процессе гидравлического разрыва пласта, на пакер снизу вверх действуют большие усилия. Для предотвращения сдвига пакера по колонне при повышении давления на трубах устанавливают гидравлический якорь.. Устье скважины оборудуется специальной головкой, к которой подключаются агрегаты для нагнетания в скважину жидкостей разрыва. Общая схема обвязки и расположения у скважины оборудования для гидроразрыва приведена на рисунке 1 [23]  Рисунок 1 – Обвязка оборудования при гидравлическом разрыве пласта: 1— насосный агрегат; 2 – пескосмесительный агрегат; 3— станция контроля и управления процессом; 4 — машина манифольдов; 5 — блок манифольдов; 6 — емкости гельные; 7— бункер для проппанта Специалистами «Башнефти» [24]было предложено в качестве опытно-промышленной работы проведение пенно-проппантный кислотных ГРП. Пена использовалась в качестве основной жидкости-песконосителя, что позволило эффективно сократить общий объем закачиваемой жидкости, обеспечить лучший контроль фильтрации и ускорить запуск скважины. Пенный ГРП наносит меньшие повреждения пласту и проппантовой пачке, таким образом, улучшая производительность скважины. В марте были проведены первые работы по пенно-кислотному ГРП с закреплением проппантом на скважинах месторождений ООО «Башнефть-Добыча». Эффективность от проведенных пенно-кислотных ГРП составила 22 т/сут. при плане 17,1 т/сут. Положительные результаты пилотных проектов дают компании возможность использовать полученный опыт на других скважинах. Опыт успешного проведения кислотного гидроразрыва пласта на Харьягинском месторождении [25], можно сделать вывод, что не смотря на неблаприятные условия ,кислотный гидроразрыв оказался эффективным методом воздействия на продуктивный пласт, в результате которого было обеспечено повышение коэффициента продуктивности двух нефтедобывающих скважин. Таким образом, проанализировав многие научные работы специалистов, можно сделать вывод о том,что с каждым годом добывать углеводороды становиться тяжелее и специалисты придумывают инновационные методы увеличения нефтеотдачи, каким и является КГРП. Несмотря на его дороговизну, он является наиболее эффективным по сравнению с другими видами гидроразрывов пласта. |