|
|
Дилатансионное воздействие на продуктивный пластДилатансия – это изменение объема материала при сдвиговой деформации. Для деформирования. Это явление получило название вибродилатансии. Положительная дилатансия обусловлена главным образом тем, что при высоком объемном содержании твердой дисперсной фазы увеличивается число контактов между частицами и уменьшается доля «свободного объема», заполненного дисперсионной средой. Сдвиговая деформация таких систем возможна при условии перемещения частиц в направлении, нормальном к направлению сдвига, т. е. при условии увеличения объема системы. Дилатансионные процессы возникают при достаточно высокий интенсивности и неравномерности напряженного состояния и сопровождаются увеличением межзерновой пустотности, возникновением и развитием микротрещиноватости, общим разуплотнением структуры породы, которая может достигать величины естественной пористости и даже значительно превышать ее (в плотных, малопористых средах), и, что наиболее важно для рассматриваемой проблемы, на проницаемости, которая при определенных режимах нагружения может увеличиваться несколько раз. В качестве источника импульсного воздействия, позволяющего создавать напряженное состояние массива, в практике разработки нефтяных месторождений используется энергия взрыва жидких или газообразных горюче-окислительных составов (ГОС). Взрыв широко применяется для интенсификации добычных и строительных работ как высокоэффективный метод разрушения горных пород на открытых и подземных разработках. При инициировании взрыва жидких взрывчатых веществ радиус зоны воздействия существенно увеличивается по сравнению с взрывом твердых взрывчатых веществ. В этой связи взрывные работы целесообразно проводить не в призабойной зоне скважины, а помещать взрывчатое вещество непосредственно в пласте с целью создания сети микротрещин и области дилатансионного разуплотнения породы. Таким образом, можно увеличить область разрушения и дилатансионного разуплотнения структуры породы. Кроме того, разрушения горной породы, формирующихся в результате воздействия взрывчатого вещества, образуют вокруг себя область дробления породы. Таким образом, формируется двойная среда, представленная породами, вмещающими нефть, и сетью микротрещин, по которым происходит ее транспортировка. Вследствие дилатансионного воздействия происходит формирование дренажной системы за счет создания сети трещин с использованием высокого давления, в том числе генерируемого в пласте, и вовлечения в процесс разработки ранее не дренируемых зон. Основными факторами при дилатансионном воздействия на продуктивный пласт являются механический, тепловой и химический. Механический фактор. Давление при сжигании порохового заряда в скважине определяется временем его горения и степенью замкнутости объема, в котором происходит горение. На забое скважины давление может достигать 30-100 МПа и более, так как столб жидкости, находящейся в скважине, играет роль своеобразного пакера. При горении порохового заряда в интервале продуктивного пласта находящаяся там жидкость под давлением образующихся газов вытесняется в пласт, расширяет естественные трещины, поровые каналы и создает новые. Максимальная протяженность остаточной вертикальной трещины при сжигании 100 кг пороха оценивается в 15-18 м при ее раскрытии у стенки скважины 5-7 мм. Наличие в пласте подобных трещин ведет к многократному увеличению проводимости пласта, а, следовательно, к повышению производительности скважины. Тепловой фактор. При сгорании 1 кг пороха выделяется 3344-5434 Дж тепловой энергии. Если принять массу заряда, сжигаемого в скважине, равной 200 кг, то тепловая энергия, передаваемая жидкости и окружающей породе, составит 837.2 кДж. Максимальная температура на фронте горения заряда может достигать 3500°С, но за счет достаточно хорошей теплопроводности колонны, жидкости и породы температура среды на уровне стенки скважины не превышает 350°С. Влияние теплового фактора в процессе дилатансионного воздействия существенно отличается по характеру от обычного нагревания за счет чистой теплопроводности породы пласта. При сжигании порохового заряда наблюдается импульсный характер выделения тепловой энергии. Перенос тепла совмещается с интенсивным движением нагретых жидкости и газообразных продуктов горения вглубь продуктивного пласта. При этом теплопередача скелету пласта за счет теплопроводности, по сравнению с теплопередачей по фронту движения горячего флюида незначительна, поэтому практически все тепло отдается только поверхности поровых и трещинных каналов, а вернее, твердым отложениям и сольватным (аномальным) слоям на поверхности этих каналов. Нагретые пороховые газы, проникая по поровым каналам вглубь пласта, расплавляют выпавшие в процессе эксплуатации скважины тяжелые компоненты нефти (смолы, асфальтены, парафины). После сгорания заряда давление в скважине снижается и пороховые газы, находящиеся в пласте, вытесняются пластовым флюидом в ствол скважины, увлекая за собой расплавленные отложения. Прогрев по длине порово-трещинных каналов в направлении от стенки скважины вглубь пласта может достигать 10 м. Химический фактор. При сжигании порохов в скважине происходит химическое воздействие агрессивной газовой фазы продуктов горения на скелет породы и пластовую жидкость. Основное данной технологии отличие от ГРП заключается в меньшей продолжительности динамического воздействия на пласт и возможностью регулирования величины этого воздействия. Также преимущество дилатансионной технологии заключается в возможности селективного воздействия на разрез пласта. Наконец, при сгорании ГОС не образуется твердых веществ, засоряющих пористую среду и отрицательно влияющих на ее коллекторские свойства. Также установлено, что дилатансионное воздействие может принципиально повысить успешность повторных разрывов пласта. Технология апробирована на десятках нефтяных, газовых, водяных и прочих геотехнологических скважинах в странах СНГ и в странах дальнего зарубежья. В т.ч. на территории ХМАО в 1988 году проводились промысловые испытания дилатансионного воздействия на Стрежевском месторождении. Кроме того в 2007-2008 гг успешное применение дилатансионного воздействия на основе пороховых генераторов давления акустических (ПГДА) отмечено на Славинском, Западно-Славинском и Хултурском месторождениях. И в том и в другом случае достигнут схожий эффект, выразившийся в увеличении дебитов по нефти в 2-2.5 раза с продолжительностью 100-120 сут. Комплексные физико-химические методы увеличения Нефтеотдачи Технологии физико-химического воздействия основаны на нагнетании высокомолекулярных составов и направлены на повышение коэффициента нефтеотдачи за счет обеспечения равномерного вытеснения нефти из неоднородного продуктивного пласта. Эффект достигается за счет перераспределения потоков в пластах вследствие проникновения композиции вглубь пласта на значительные расстояния. При нагнетании химических реагентов потокоотклоняющего свойства, в соответствии с законами подземной гидродинамики, происходит их продвижение в наиболее проницаемые прослои перфорированного интервала. В условиях разработки пласта за счет искусственного заводнения (нагнетания воды) эти прослои одновременно являются и в наибольшей степени промытыми водой. Взаимодействие нагнетаемого реагента с водой приводит к изменению гидродинамических характеристик последней и приводит к снижению ее подвижности. Соответственно, суммарный приток воды в скважину (обеспечиваемый главным образом за счет промытых прослоев) снижается без ущерба для притока нефти. В числе технологий, основанных на физико-химическом воздействии, можно выделить нагнетание полимеров, биополимеров (БП), сшитых полимерных систем (СПС), полимердисперсных суспензий (ПДС), а также комплексное применение щелочей, поверхностно-активных веществ (ПАВ) и полимеров. Наиболее широкое применение получил полимер ПАА (полиакриламид). Полиакриламиды, используемые в полимерном заводнении, подвергаются частичному гидролизу, в результате чего анионные (отрицательно заряженные) карбоксильные группы (-COO-) оказываются разбросанными вдоль основной цепи макромолекулы. По этой причине полимеры называются частично гидролизованными полиакриламидами. Обычно степень гидролиза составляет 30-35% акриламидных мономеров; поэтому молекула частично гидролизованного полиакриламида отрицательно заряжена, что объясняет многие ее физические свойства. Эта степень гидролиза была выбрана с таким расчетом, чтобы оптимизировать определенные свойства, как например, растворимость в воде, вязкость и удерживающую способность. Если степень гидролиза слишком мала, полимер не будет растворяться в воде. Если велика, его свойства будут слишком чувствительны к действию минерализации и жесткости. В России потокоотклоняющие технологии применяются достаточно широко. В 2000-е годы среднегодовой охват действующего фонда ГТМ с их использованием составил 5.5%, что при численности действующих скважин порядка 90 тыс. ед. равносильно нескольким тысячам скважинно-операций в год. В то же время существует ряд проблем, препятствующих более масштабному использованию данной технологии. Одним из факторов, ограничивающих применение полимерных технологий на месторождениях России, является высокая стоимость рабочего агента - ПАА. В настоящее время в стране используется импортный ПАА, стоимость которого составляет около 3 тыс. долл./т. Масштабы применения полимерных технологий в будущем будут определяться как возможностью снижения стоимости рабочего агента (в результате использования отечественного ПАА или альтернативного агента), так и динамикой мировых цен на нефть и налоговой политикой государства. Кроме того, на некоторых месторождениях Западной Сибири применение полимерного заводнения имело низкую эффективность в связи с разбалансированностью системы разработки участка и низкой текущей компенсации отборов (менее 30 %). Во многих случаях было проведено недостаточное количество лабораторных испытаний, что сказалось на большом отклонении фактических данных от проектных. Кроме того, существует проблема некачественного контроля над продвижением химических реагентов в пласте. Наконец, реагенты, используемые для физико-химического воздействия подвержены механической (под действием высоких скоростей потока) и термической деструкции. В последнем случае разрушение «гелевого» экрана происходит по мере роста температуры или в силу ее высокого начального значения. Следствием является подключение пропластка снова в разработку и отключение низкопроницаемых пропластков. Кроме того, процесс разрушения геля ускоряется за счет окислительных процессов под действием растворенного кислорода воздуха, привнесенного в систему через эжектор при дозировании ПАА в поток нагнетаемой в пласт воды. Кроме пластовой температуры, на деструкцию полимеров также рН или жесткость воды. При нейтральном рН деструкция очень часто бывает незначительной, тогда как при очень низком или высоком рН, и особенно при высоких температурах, она бывает значительной. В случае частично гидролизованных полиакриламидов гидролиз разрушит тщательно подобранную степень гидролиза, присутствующую в исходном продукте. Перечисленные проблемы могут быть решены использованием зарубежного опыта применения физико-химических МУН: таких его положений, как системность воздействия (вместо одиночных операций) и использование комплексных технологий – дающих эффект по нескольким направлениям и оттого менее чувствительным к неблагоприятным условиям. Примером комплексной технологии служит одновременное нагнетание с полимерами поверхностно-активных веществ и щелочей. При этом щелочь взаимодействует с кислой нефтью, в результате чего выделяется поверхностно-активное вещество. В свою очередь, ПАВ снижает поверхностное натяжение на границе «нефть-вода», способствуя увеличению коэффициента вытеснения. Действие полимера аналогично эффекту традиционных физико-химических методов и выражается в уменьшении подвижности воды. Системный характер эффекта от физико-химического воздействия достигается в тех случаях, когда оно осуществляется как модификация традиционного заводнения - с максимальным охватом нагнетательного фонда, а не отдельными краткосрочными операциями. Специалисты концерна Shell используют технологии комплексного физико-химического воздействия на месторождениях США с 80-х годов. Первые испытания, проведенные на месторождении Уайт Касл, штат Луизиана, США, продемонстрировали эффективность технологии. Кроме того, положительный эффект в 1989 году получен на нескольких скважинах Лос-Анджелеса, где 38% нефти, оставшейся после других методов заводнения, было добыто в результате комплексного физико-химического заводнения. На месторождениях Китая, таких как Дацин, Шенгли и Карамай, комплексное физико-химическое воздействие применяется примерно с середины 90-х годов. Воздействие осуществляется чередованием нагнетания полимерных растворов и ASP-систем в суммарных накопленных объемах, сопоставимых с поровым объемом пласта. Прирост коэффициента извлечения нефти за счет воздействия составляет 15-25%. Получено значительное увеличение нефтедобычи с помощью комплексного физико-химического воздействия в Омане, на месторождении Мармул. Добыча на нем велась в течение 25 лет, однако извлечено было лишь 15% от запасов по причине высокой плотности и вязкости нефти. Данное обстоятельство обусловило низкую эффективность заводнения. С начала 2010 года недропользователь месторождения Мармул – компания PDO - ведет нагнетание полимерного раствора в объеме 100 тыс. баррелей (15 тыс. м3) в сутки. В планах недропользователя достичь прироста добычи на 8 тыс. баррелей (более 1 тыс. т) в сутки и повышении КИН с 15 до 25% По другим примерам, таким как индийское месторождение Вирадж и месторождения канадской провинции Саскачеван, внедрение технологий комплексного физико-химического воздействия только начато, однако и там, несмотря на экстремальные геолого-физические условия, прогнозируется существенный прирост нефтеотдачи. Предпочтительными для комплексного физико-химического воздействия являются пласты с высокими коллекторскими свойствами, длительно разрабатываемые с применением заводнения и содержащие нефть умеренной вязкости. При высокой вязкости нефти) необходимо сочетание физико-химического воздействия с тепловым.   ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|