Повышение нефтеотдачи обводненных пластов методом электродинамического воздействия / Журнал «Нефть и Газ» / Блоги.Казах.ру — блоги Казахстана, РК
rus / eng / kaz


Любой блог можно сделать коллективным. Для этого надо определенным (или всем) пользователям дать права на запись в него. СМИ могут копировать в свой блог ленту новостей или статей. Дополнительное внимание и комментарии обеспечены. Можно ставить записям будущее время. Запись будет в черновиках и в указанную минуту автоматически опубликуется. Если у вас уже есть блог в другом месте — можно автоматически транслировать записи из него в нашу блог-платформу Статья Корпоративные блоги: Как вести? содержит практические советы и примеры












Журнал «Нефть и Газ»



Блог научно-технического журнала «Нефть и газ»

Блог Neft-Gaz
Автор блога
Лента друзей
Войти Регистрация



Повышение нефтеотдачи обводненных пластов методом электродинамического воздействия

Статья из выпуска №1, 2010г.
Автор - Р.Т. Джумашев, старший преподаватель кафедры «Информационных систем», Атырауский институт нефти и газа.


Приведены результаты исследования технологии повышения нефтеотдачи пластов с использованием метода электродинамического воздействия на примере нефтяных месторождений Западного Казахстана

Основной проблемой на нефтяных месторождений Западного Казахстана в настоящее время является относительно быстрое увеличение обводненности добываемой нефти (и связанное с этим снижение коэффициента извлечения нефти, увеличение количество попутно добываемой воды и т.п.) Причины этого кроются в естественном росте обводненности добываемых углеводородов и жидкости. Производительность скважин может снижаться в некоторых горных породах в процессе эксплуатации вследствие различных видов кольматации, она может уменьшаться также из-за применения бентонитового раствора при бурении. Технология увеличения нефтеотдачи пласта электровоздействием предназначена для снижения обводненности добываемой нефти на нефтяных скважинах, восстановления их производительности, отсечки конусов, а также для восстановления нагнетательных скважин.



Основные позитивные эффекты при использовании технологии:
Уменьшение обводненности жидкости (увеличение нефтеотдачи);
Восстановление дебита жидкости закольматированных скважин (интенсификация нефтедобычи).
Технология электровоздействия на продуктивный нефтяной пласт основана на эффектах изменения структуры пустотного пространство порода пласта и пространственной структуры фильтрационных потоков двухфазной жидкости (нефть плюс вода) в пласте в результате пропускания через продуктивный пласт солитоподобных импульсов электрического тока. Соответственно увеличивается проницаемость породы, причем наиболее существенно в ближней к скважине зоне. Это приводит к восстановлению дебита скважины по нейти.

Сравнительно новые внедряемые в мире методы увеличения нефтеотдачи в основном можно отнести к {3}:
Термическим (закачка пара, горячей воды, внутрипластовое горение и др.);
Химическим (мицеллярно-полимерное, полимерное, щелочное заводнение, закачка ПАВ и др.);
Газовым (смешивающееся не смешивающееся вытеснение углеводородным и углекислым газом, азотом, дымовыми газами и др.);
Микробиологического воздействия.
В настоящее время по различным причинам в Западном Казахстане простаивает большое количество скважин. Для интенсификации добычи нефти и газа, повышения нефтегазоотдачи пластов на разных этапах разработки месторождений углеводородов широко применяются различные по эффективности технологии и методы воздействия.

Так , закачка больших объемов воды приводит к выпадению неорганических солей в самих пластах и прискважинной зоне. Применение кислотной обработки, поверхностно-активных веществ (ПАВ), особенно органических добавок или углеводородов, или их продуктов, экологически небезопасно и приводит к разрушению нефтепромыслового оборудования. Использование тепловых методов, особенно внутрипластового горения, сопровождается усиленным разрушениям продуктивных коллекторов и выносом песка, ростом агрессивности добываемой продукции за счет продуктов горения, образованием в пласте стойких водонефтяных эмульсий и т.п.

Достаточно эффективным стало применение гидроразрыва пластов (ГРП) для создания в них глубоких дополнительных каналов. Благодаря этому воздействию изменяются характеристики не только призабойной зоны, но и самого пласта; за счет этого соседние скважины интенсифицирует свой режим работы. Технология ГРП требует значительных затрат, сложного компрессорного оборудования, и при воздействии в зонах вблизи водонефтяного контакта (ВНК) чаще всего в результате гидроразрыва пласта вместо нефти получают воду. Среди физических методов предпочтительнее электродинамическое воздействие на продуктивный пласт.

Анализ опубликованных работ показал, что электрообработка скважин в целях интенсификации добычи нефти и снижения обводненности в основном применяется на нефтяных месторождениях США и Канады. Организация специальных фирм по электрозаводнению и электротермическому воздействию в США дает повод предполагать, что они еще находятся в стадии лабораторных исследований. Первый патент на электрообработку пласта в США был получен в 1907-х гг. Однако эксперименты были начаты значительно позже – в 1960-х гг. Технологию электровоздействия и результаты ее использования на месторождениях Казахстана впервые описал М.Д.Батырбаев . Он разработал методику, позволяющую прогнозировать результаты применения технологий доизвлечения и интенсификации нефтедобычи по геолого-физическим и технологическим характеристикам разрабатываемого пласта.

При пропускании электрического тока через продуктивный пласт продуктивность тока локализуется в узких местах капилляров, лимитирующих скорость фильтрации в породе. При этом процессы в узких местах капилляров породы наиболее значительно определяют основные эффекты (изменения), которые происходят после электровоздействия на пласт. Действительно, локализация плотности тока зависит от радиусов капилляров в четвертой степени (чем уже капилляры, тем сильнее локализация) Следовательно, основная часть энергии при пропускании электрического тока будет выделяться именно в узких местах капилляров породы. Исследования показывают, что при пропускании через нефтяной пласт импульсов электрического тока в тонких капиллярах выделяется энергия. При этом в случае, когда количество выделяемой энергии превышает некое пороговое значение, структура пустотного пространство микронеоднородной среды и пространственные структуры фильтрационных потоков изменяются. Так, высокая плотность энерговыделения в тонких капиллярах при превышении некоторого порогового значения может вызывать разрушение цементирующего веществ и приводить к перестройке структуры пустотного пространства. В свою очередь, структура пустотного пространства существенно влияет на характер фильтрации в микронеоднородной среде. При пропускании тока через последовательно соединенные капилляры, радиусы которых r1 и r2, отношение плотностей тока в них пропорционально, а отношение плотностей энерговыделения ≈ (r1 / r2)4. Для неоднородных сред, например горных пород, отношение (r2 / r1) может составлять величину ≈ 103 и более, что показывает, насколько может быть велика степень неоднородности плотности энерговыделения в среде. Высокая плотность энерговыделения в тонких капиллярах может приводить к изменению их проводимости. Конкретные механизмы, вызывающие такие изменения, весьма разнообразны: повышения в капилляре, возникновение градиентов давления на микроуровне и т.д В табл. 1 приведена характеристика выходных параметров установки второго типа, с помощью которой проводилась обработка.

Физические процессы, происходящие в микронеоднородной среде при пропускании через нее импульсов электрического тока, и результаты лабораторных испытаний приведены в работы. Описанные в указанных источниках исследования позволяют сделать вывод, что в процессе обработки к увеличению нефтеотдачи приводит не один конкретный физический процесс, а целая комбинация механизмов. В нефтяных скважинах наиболее вероятно происходят разрушение кольматанта и прилегающих слоев горной породы, процесс газовой кольматации, разрушение двойных электрических слоев, изменение поверхностного натяжения на границе раздела фаз.

Таблица 1.
Характеристика передвижного комплекса по электровоздействию на продуктивный пласт
1. Масса электроустановки с прицепом кг 18000
2. Напряжение питания сети кВ 6 (10)
3. Номинальная мощность кВа 400
4. Потребляемая мощность, не более кВт 120
5. Выходное напряжение В 120
6. Сила тока А 1000
7. Рабочая температура кабеля, не более 0С 70
8. Предельное расстояние между скважинами м 500
9. Длина кабеля м 2000

Сегодня производство работ по данной технологии осуществляется двумя разновидностями установок. Первая из них является пионером в области применения метода электровоздействия в целях повышения нефтеотдачи платов и обладает меньшими выходными параметрами обработки, чем установка второго типа. Отличие этих установок заключается в способе получения электроэнергии и образования импульсов электрического тока. Если первой установке для работы необходимо иметь вблизи скважины линию электропередачи напряжением 6 или 10 кВ, то вторая оснащена дизель- генератором, что делает ее автономной. Кроме того, в установке второго типа применена схема образования импульсов электрического тока, принципиально отличающаяся от схемы в установке первого типа. Для того чтобы в новой установке добиться высокой амплитуды и мощности импульсов, используется конденсаторный модуль накопления энергии. Автономный комплекс состоит из высоковольтной установки на базе автомобиля ЗИЛ-131, генераторной установки на базе автомобиля ГАЗ-66, помещения для отдыха персонала.

Высоковольтная установка состоит из следующих функциональных блоков:
Блок силовых конденсаторов;
Блок управления высоковольтным выпрямителем;
Тиристорный блок;
Трансформатор;
Лаборатория, в состав которой входят панель кроссвизуального контроля и автоматики параметров, персональный компьютер.
В общем случае для реализации технологии возможны несколько схем подключения у скважинам. Нами используется схема подключения двух скважин к колонным головкам. Разработана и находится на стадии внедрения схема подключения к колонной головке одной скважины с использованием очага заземления. При вариантах обработки скважин с подключением к колонной головке электродом является эксплуатационная колонна этой скважины.
Подготовка скважины к обработке по схеме подключения к устью заключается в остановке скважины и ее полном отключении от наземного оборудования. После выполнения этих работ к устьевым тумбам подсоединяется рабочий кабель и начинается обработка. При подготовке скважины к обработке по схеме подключения «устье скважины – очаг заземления » в качестве заземления используются 50 металлических стержней, задавливаемых в землю, которые в данном случае и выполняют роль второго электрода. Минимальное расстояние отнесения очага заземления составляет 400 м. Для уменьшения электрического сопротивления очага заземления область расположения стержней заливается соленой водой. Продолжительность одной обработки варьируется от 20 до 30 ч. Объектом применения технологии являются терригенные коллекторы с глубиной залегания для первого типа установки до 2000 м, для второго типа – до 3000 м. Как правило, обработке электровоздействием подлежат скважины с обводненностью продукции 40-85%, дебитом по жидкости 10-85 м3/сут; неоднородные пласты с чередующейся высокой и пониженной пористостью. В зависимости от конкретной геолого-геофизической ситуации, дебита и обводненности продукции скважин прирост дебита нефти после электровоздействия составляет от 0,5 до 13 т/сут при среднем снижении обводненности продукции на 10-30%.
В качестве примера в табл. 2приводятся результаты обработки двух скважин (условно №1 и №2) месторождения Ботахан.

Таблица 2. Динамика работы скважин (2009г)
Месяц / Дебит жидкости, М3.сут / Обводненность, % / Дебит нефти, т/сут / Дата воздействия /
Скважина №1
Июль / 10,93 / 84,1 / 1,61 /
Август / 10,36 / 80,54 / 1,87 / 12.06.2009г. /
Сентябрь \ 9,97 \ 76,69 \ 2,15 \
Октябрь \ 9,64 \ 42,25 \ 5,15 \
Ноябрь \ 10 \ 35,55 \ 5,97 \
Скважина №2
Июль \ 14,17 \ 19,7 \ 10,54 \
Август \ 17,82 \ 25,1 \ 12,36 \ 12.06.2009г. \
Сентябрь \ 14,76 \ 38,37 \ 8,42 \
Октябрь \ 16,27 \ 35,2 \ 9,76 \
Ноябрь \ 16,3 \ 27,75 \ 10,90 \

Скважины разрабатывают среднеюрский горизонт и расположены на одном кусте. Месторождение эксплуатируется без использования системы поддержания пластового давления. Плотность сепарированной нефти 925,9 кг/м3, вязкость нефти 191,1 МПа с, текущее пластовое давление 9,3 МПа, пористость 0,21, проницаемость 0,386 мкм2.
Интервал перфорации горизонта в скважине №1 находится на глубине 1296-1312 м, в скважине №2-1251-1253 м.
Обработка проводилась по схеме подключения к колонным головкам двух скважин.

Анализ показывает, что эффективность обработок проявилась на обеих скважинах. В скважине №1 отмечалось небольшое снижение обводненности и увеличение дебита по нейти сразу после электровоздействия. Через полтора месяца произошло резкое падение обводненности и резкое падение обводненности и резкое увеличение дебита по нефти. В итоге обводненность скважины через 10 месяцев снизилась с 84 до 21%, а дебит по нефти увеличился с 1,61 до 7,24 т/сут. Средний прирост дебита нефти за 11 месяцев составил 3,24 т/сут

В скважине №2 после электрообработки первоначально наблюдался рост дебита по воде и по нефти, а затем падение дебита по нефти и продолжение роста обводненности. Через полтора месяца после проведения обработки начались падение обводненности и роста дебита по нефти при постоянном дебите по жидкости. В итоге по нефти за 11 месяцев увеличился в среднем на 2,3 т/сут , а обводненность осталась на прежнем уровне. Эффект по этим скважинам длится на протяжении 11 месяцев и отмечается и в настоящее время. Существенно, что после электровоздействия на скважинах оптимизации подземного и наземного оборудования не проводилось. Все это доказывает высокую эффективность метода электрообработки.

Исходя из приведенного анализа можно предположить, что в скважине №2 произошла раскольматация призабойной зоны, в связи с чем и увеличился дебит при неизменности обводненности. В свою очередь , в скважине №1 произошлофазовое перераспределение фильтрационных потоков, о чем свидетельствует снижение обводненности продукции, и это привело к увеличению дебита нефти.

Результаты данной обработки подтверждают наличие целого ряда физических явлений, происходящих при пропускании через неоднородную среду импульсов электрического тока для снижения обводненности продуктивных пластов.

Таким образом для привлечения интереса к технологии необходимо:

1. Модернизировать и повысить надежность оборудования, применяемого для обработок скважин в целях снижения обводненности.
2. Разработать и внедрить схемы проведения работ со спуском электрода до забоя.
3. Создать программное обеспечение для прогнозирования эффекта увеличения нефтеотдачи продуктивных пластов вследствие снижения обводненности при воздействии на них импульсами электрического тока, для контроля и регулирования рабочих параметров обработки.
4. Уточнить механизмы снижения обводненности, происходящие в пласте во время обработки, и конкретизировать критерии подбора скважин.
Экологическая чистота и высокая эффективность данной технологии заставляют глубже анализировать происходящие при электроимпульсном воздействии процессы и , как следствие, снижение обводненности пластов находить все большее количество объектов и сфер ее применения.