Призабойная зона

Призабойная зона представляет собой некую часть пласта, которая прилегает к стволу скважины, а также в пределах которой происходят изменения фильтрационных свойств продуктивного пласта во время формирования скважины, ее эксплуатации или проведения ремонтных работ на ней.

Призабойная зона скважины изменяет свое строение, масштабы, а также гидродинамические свойства на протяжении всего периода существования скважины. Данные параметры являются показателем гидравлической связи скважины с пластом и оказывают значительное воздействие на ее производительность.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что применив определенные методы воздействия на призабойную зону пласта, можно восстановить или повысить ее фильтрационные свойства. Как показывает практика, существует несколько методов, которые применяют для улучшения фильтрационных свойств скважины. К таким методам относятся:

• химические методы или методы кислотной обработки;
• механические методы (гидравлический разрыв пласта с использованием импульсно-ударного воздействия и взрывов);
• тепловые методы (паротепловая обработка, электропогрев);
• комбинирование указанных методов.

Гидравлический разрыв пласта

Суть применения гидравлического разрыва пласта состоит в формировании и расширении в пласте трещин путем создания высоких давлений на забое жидкостью, которая закачивается в скважину. В появившиеся трещины подают песок с целью удержать трещину раскрытой после того, как давление будет уменьшено. Появившиеся в пласте трещины выполняют функцию проводников нефти и газа, которые связывают скважину с продуктивными зонами пласта, которые находятся на удаленном расстоянии от скважины. Трещины могут иметь длину до нескольких десятков метров. После того, как обработка призабойной зоны будет осуществлена с помощью гидроразрыва, как правило, производительность скважины возрастает в несколько раз.

Процесс проведения ГРП включает в себя несколько этапов, которыми являются:

• закачка жидкости разрыва с целью образования трещин;
• закачка жидкости – песконосителя;
• закачка жидкости с целью продавливания песка в трещины.

Кислотная обработка

Кислотная обработка призабойной зоны скважины заключается в образовании каналов разъединения, которые глубоко проникают в пласт, и посредством которых происходит соединение забоя скважины с насыщенными полезными ископаемыми участками пласта. Для данной деятельности применяется соляная (НС1), серная (Н2SO4) и фтористоводородная (HF) кислоты и другие.

Воздействие кислотами на призабойную зону пласта применяется в том случае, если в породе присутствуют карбонаты кальция, магний, а также другие минералы, способные вступать в активную реакцию с кислотой. Кислотное воздействие позволяет также очистить поверхность забоя от глинистой корки, а также способствует образованию в призабойной зоне камер-полостей, в которых происходит накопление нефти. Стоит отметить, что один килограмм соляной кислоты способен растворить 0,73 килограмма известняка.

Однако, следует помнить, что соляная кислота представляет собой очень агрессивную среду для металла даже в незначительных количествах. Она применяется для борьбы с коррозией, но для этой цели в кислоту подмешивают до 1% ингибиторов, которые обладают защитными действиями от воздействия кислоты. К наиболее распространенным ингибиторам относятся: уникол, формалин, реагент И-1-А, ПБ-5, катапин А и другие.  Последний ингибитор при концентрации до 0,1% по объему значительно уменьшает коррозионную активность кислоты в несколько десятков раз. С целью удаления различных вредоносных примесей, которые могут ухудшить результат обработок, в кислоту добавляю около 2-3% стабилизаторов (хлористый барий, уксусная кислота). Данные вещества делают примести растворимыми солями. Другими словами, в результате активной реакции серной кислоты и известняка образуется гипс, который не растворяется в воде, а забивает поры, а соли железа в процессе гидролиза образуют гидраты окиси железа, которые выпадают в осадок.

С целью борьбы с образованием осадков геля, получающегося в результате реакции соединений кремния и соляной кислоты с глинами, в соляную кислоту добавляют фтористоводородную кислоту 1-2%. Продукты, образовавшиеся в процессе реакции, проще поддаются удалению, после того, как вводятся интенсификаторы. В качестве интенсификаторов, обычно, применяются разнообразные ПАВы, способные существенно уменьшать капиллярные силы, а также оказывать воздействие, которое улучшает фильтрационные свойства породы.

Гидропескоструйная перфорация

Стоит сказать, что во многих случаях метод перфорации посредством пулевых и кумулятивных зарядов не проявляет необходимой эффективности. Причиной этому служит загрязнение призабойной части пористой среды.

Зону уплотненных пород можно обойти путем создания каналов глубиной 50 см и диаметром 20 – 50 мм, для создания которых используется пескоструйный аппарат. Образуемые каналы имеют такую площадь поверхности, которая в несколько десятков раз больше площади фильтрации каналов, для создания которых используются кумулятивные снаряды. Благодаря пескоструйным аппаратом становится возможным образовывать точечные и щелевые каналы, а также производить надрез пласта по вертикали, тем самым разгружая породу от воздействия касательных напряжений в скважинах с открытым забоем и перекрытым обсадными трубами.

Гидропескоструйная перфорация проводится с помощью гидропескоструйного перфоратора, который опускается в скважину на трубах. Перфоратор оборудуется различными насадками, диаметр отверстий которых составляет от 3 до 6 миллиметров. Благодаря этим насадкам создается направленная высоконапорная струя песчано-жидкостной смеси, которая прорезает обсадные трубы и породу за 15-20 минут. Наземное оборудование включает в себя устройство, приготавливающее смесь, а также насосы, посредством которых происходит нагнетание этой жидкости в скважину под высоким давлением. Рабочая жидкость подбирается в зависимости от вида и назначения работ. Таким образом, в качестве жидкости используется соляная кислота, ПАВ, вода и др. В качестве абразива – песок, имеющий диаметр частиц от 0,2 до 2 мм. Чтобы работа прошла успешно, необходимо следить за перепадом давления в насадках, который должен находиться в пределах 10 – 12 МПа, а в твердых породах – 25 – 30 МПа.

Обработка призабойной зоны теплофизическими методами воздействия

Суть использования данных методов заключается в том, что в скважину на глубину продуктивного пласта напротив перфорации погружается некий генератор, создающий волны давления нужных параметров. Данные волны просачиваются в призабойную зону, тем самым очищая ее от твердых частиц, загрязняющих коллектор. Кроме этого, благодаря образуемым волнам обеспечивается интенсификация течения флюида по порам в нужном направлении.

Целью использования данных методов на призабойную зону является улучшение фильтрационных свойств пород. С помощью теплофизических методов удалается парафин, смолы и соли, осуществляется периодический прогрев пласта вокруг скважины с целью сохранения фильтрационных свойств пород, а также ликвидируются последствия проникновения в пласт бурового раствора.

В настоящее время существует несколько методов теплофизических методов воздействия. Наиболее распространенными из них являются следующие:

1. Стационарный электропрогрев. Применяется во время разработки тех нефтяных месторождений, в которых вязкость нефти превышает 50 мПа. Для осуществления данного метода используются электрические нагреватели, которые спускаются в призабойную зону скважины на кабеле.
2. Циклический электропрогрев. Суть данного метода заключается в периодическом прогреве призабойной зоны. До того момента, как порода охладится потоком нефти, проводимость породы в прогретой зоне существенно увеличивается. После этого осуществляется повторный цикл прогрева породы. На продолжительность и частоту данных обработок влияют задаваемый радиус, свойства пластовой системы, мощность электронагревателя, температура в скважине, поддерживающаяся на забое с помощью терморегуляторов, которые размещаются в корпусе электронагревателя.
3. Термоакустическая обработка. Данный метод является комбинированным – тепловую обработку совмещают с акустической. Целью такого комбинирования является снижение затрачиваемого времени, которое требуется для того, чтобы прогреть пласт до необходимой температуры, а также увеличить воздействие. Акустический излучатель создает волновое поле, которое увеличивает температуропроводность пласта, глубину обработки, а также вынос из пористой среды частиц парафина, бурового раствора, его фильтрата и твердых солевых отложений.
4. Циклическое паротепловое воздействие. Заключается в периодической подаче в пласт сухого пара с помощью насосно-компрессорных труб. Данный способ рационально использоваться в том случае, если глубина скважины составляет не более 1000 метров, при этом нефть должна иметь максимальную вязкость – 50 мПа-с. Пласт нагревается на глубину до 30 метров. После возобновления эксплуатации температура в пласте держится на протяжении двух – трех месяцев благодаря накопленным запасам тепла при нагнетании пара.

Таким образом, использование всех указанных методов позволяет существенно повысить проницаемость призабойной зоны продуктивного пласта.