Способ восстановления продуктивности скважины

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Техническим результатом является повышение качества очистки перфорационных зон скважины за счет использования периодов наибольших скоростей земных приливов, обусловленных силами притяжения Луны и Солнца. Способ включает физические воздействия на скважину и пласт, откачку жидкости из скважин на поверхность с отходами очистки. Определяют суточные земные приливы и фазы увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов. В каждой фазе определяют периоды наибольших скоростей земных приливов. Физическое воздействие и откачку жидкости осуществляют в периоды наибольших скоростей земных приливов с учетом фаз увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для восстановления продуктивности скважин путем очистки призабойных перфорационных зон скважин как добывающих для восстановления дебита флюида, так и нагнетательных для восстановления их приемистости, конечным результатом которой является увеличение добычи нефти, а также для увеличения эффективности очистки призабойных перфорационных зон водозаборных скважин.

Известен способ повышения продуктивности добывающих скважин, включающий закачку в добывающие скважины для восстановления проницаемости призабойной зоны пластов безводной кислоты в среде органического растворителя с низкой диэлектрической проницаемостью (RU 2172823, Е21В 43/27, 2000).

Недостатком данного способа является низкая продуктивность скважин, т.к. потоки закачиваемой в пласт кислоты тормозятся потоками флюида, которые во время сжатия земной коры и трещин пласта под давлением идут из пласта в скважину, что отрицательно сказывается на качестве очистки скважины. Кроме того, значительная часть кислоты остается в скважине, вступает в реакцию с имеющейся в скважине нефтью, вследствие чего увеличиваются расходы самой кислоты, ухудшается очистка призабойной зоны пласта, уменьшается продуктивность скважины, ухудшается экология среды.

Известен способ повышения нефтеотдачи месторождения и добычи нефти, включающий внешние периодические физические воздействия в зоне нефтесодержащего пласта во время расширения и сжатия трещин земной коры и пласта при солнечно-лунных отливах и с учетом амплитуд солнечно-лунных воздействий (RU 2217581, Е21В 43/16, 2002).

Однако данный способ не предназначен для очистки перфорационных зон скважин, т.к. низкочастотные вибровоздействия, соизмеримые по частоте и амплитуде с микросейсмами Земли, не способны разрушать кольматирующие материалы и коллоидные парафино-смолистые отложения в перфорационных зонах скважин, т.к. имеют ограниченную мощность на единицу объема среды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ восстановления продуктивности скважины, включающий акустическое воздействие на скважину и пласт при наличии градиента давления между скважиной и пластом, циклически, с началом цикла по максимальному перепаду давления между скважиной и пластом в период снижения дебита или приемистости скважины и окончанием цикла при достижении стабилизации роста дебита/приемистости или прекращения расхода между скважиной и пластом (RU 2002113694, Е21В 43/25, 2002).

Недостатком данного способа является низкая продуктивность восстановленной скважины, т.к. градиент давления между скважиной и пластом создается путем использования насоса повышенной производительности периодически в режиме создания переменных депрессий, который значительную часть времени работает в противофазе естественному механизму суточных земных приливов. Поэтому потоки флюида совместно с продуктами очистки перфорационной зоны скважины частично всасываются обратно в пласт. Это препятствует восстановлению продуктивности скважины, снижает эффективность очистки и увеличивает время, затрачиваемое на очистку перфорационной зоны скважины.

Предлагаемым изобретением решается задача восстановления продуктивности скважины. Техническим результатом является повышение качества очистки перфорационных зон скважины за счет использования периодов наибольших скоростей земных приливов, обусловленных силами притяжения Луны и Солнца.

Технический результат достигается в способе восстановления продуктивности скважины, включающем определение суточных земных приливов, обусловленных силами притяжения Луны и Солнца, и фаз увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов, определение в каждой фазе периодов наибольших скоростей земных приливов, физическое воздействие и откачку жидкости в периоды наибольших скоростей земных приливов с учетом фаз увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов. Физические воздействия осуществляют путем доставки химических реагентов в скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз увеличения амплитуд земных приливов. Физические воздействия осуществляют путем доставки тепла в скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз увеличения амплитуд земных приливов. Физические воздействия осуществляют путем вибровоздействия на скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз уменьшения амплитуд земных приливов. Откачку жидкости из скважин на поверхность с отходами очистки осуществляют в периоды наибольших скоростей фаз уменьшения амплитуд земных приливов.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются: определение суточных земных приливов, обусловленных силами притяжения Луны и Солнца, и фаз увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов, определение в каждой фазе периодов наибольших скоростей земных приливов, физическое воздействие и откачку жидкости в периоды наибольших скоростей земных приливов с учетом фаз увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов, осуществление доставки химических реагентов в скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз увеличения амплитуд земных приливов, осуществление доставки тепла в скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз увеличения амплитуд земных приливов, осуществление вибровоздействия на скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз уменьшения амплитуд земных приливов, откачку жидкости из скважин на поверхность с отходами очистки в периоды наибольших скоростей фаз уменьшения амплитуд земных приливов. Это позволяет повысить продуктивность скважин, улучшить качество очистки перфорационных зон скважин. Определение суточных земных приливов, обусловленных силами притяжения Луны и Солнца, и фаз увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов позволяет определить период, когда следует осуществлять определенные физические воздействия.

В периоды наибольших скоростей увеличения амплитуд земных приливов происходит наибольшее расширение трещин в земной коре и пласта и, следовательно, наиболее интенсивное всасывание флюида из окружающего пространства в пласт и, в том числе из пор в пласт естественным путем. В периоды наибольших скоростей уменьшения скоростей амплитуд земных приливов происходит наибольшая скорость сжатия трещин в земной коре и пласта и, в том числе пор и, следовательно, наибольшая интенсивность выталкивания накопленного флюида и, в том числе кольматирующих материалов в окружающее пространство и в скважину естественным путем. Осуществление физического воздействия и откачки жидкости в периоды наибольших скоростей земных приливов с учетом фаз увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов позволяет повысить качество очистки перфорационных зон скважины, уменьшить время очистки и затраты на реактивы и снизить расход электроэнергии. Физическое воздействие путем доставки химических реагентов в скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз увеличения амплитуд земных приливов, когда происходит интенсивное всасывание флюида из скважины в пласт, позволяет без препятствий доставлять химические реактивы в перфорационные зоны скважины, сохранять высокую концентрацию химических реактивов и высокую активность химических реакций, обеспечить высокую эффективность очистки и восстановления продуктивности скважины, уменьшить расходы химических реактивов, энергии и экологическое загрязнение пласта и скважины, а также окружающего их пространства. Физическое воздействие путем доставки тепла в скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз увеличения амплитуд земных приливов, когда происходит интенсивное всасывание флюида из скважины в пласт, позволяет без дополнительного рассеивания доставлять тепло в перфорационные зоны скважин, обеспечить высокую эффективность очистки и восстановление продуктивности скважин, уменьшить расходы тепла по всей скважине. Физическое воздействие путем вибровоздействия в скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз уменьшения амплитуд земных приливов позволяет разрушать кольматирующие материалы и другие накопленные отложения в перфорационной зоне скважины в периоды эффективного выжимания флюида из пласта в скважину, расширять трещины в зоне непосредственного проведения вибровоздействий, увеличить проницаемость среды в этой зоне, увеличить поток флюида и захват продуктов очистки. Откачка жидкости из скважин на поверхность с отходами очистки в периоды наибольших скоростей фаз уменьшения амплитуд земных приливов, когда происходит усиление потока флюида из пласта в скважину и повышение уровня флюида в скважине, позволяет уменьшить энергетические затраты на откачку жидкости из скважины на поверхность.

Способ восстановления продуктивности скважины поясняется чертежом, где представлен пример суточного хода земного прилива.

Способ восстановления продуктивности скважины осуществляется следующим образом.

Определяют суточные земные приливы, которые обусловлены силами притяжения Луны и Солнца, и фазы увеличения с длительностью τ₁ и уменьшения с длительностью τ₂ амплитуд земных приливов A₁ и A₂ соответственно. В каждой фазе определяют периоды наибольших скоростей земных приливов t₁ и t₂, в течение которых скорость земных приливов превышает среднюю скорость, соответственно, увеличения V_1cp. и уменьшения V_2cp. амплитуд земных приливов и периоды наименьших скоростей земных приливов, которые переходят из фазы увеличения амплитуд земных приливов в фазу уменьшения амплитуд земных приливов и наоборот. В объединенные периоды t₃ и t₄ наименьших скоростей земных приливов обеих фаз скорость земных приливов ниже средней скорости, соответственно, увеличения V_1cp. и уменьшения V_2cp. амплитуд земных приливов. Средняя скорость увеличения амплитуды земного прилива равна V_1cp.=A₁/τ₁. Средняя скорость уменьшения амплитуды земного прилива равна V_2cp.=A₂/τ₂. В периоды наибольших скоростей фаз увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов потоки флюида через перфорационные зоны скважины идут либо из пласта в скважину, либо наоборот, из скважины в пласт наиболее интенсивно.

Периоды наименьших скоростей земных приливов попадают в переходные периоды смены фаз земных приливов: фаза увеличения амплитуд земных приливов переходит в фазу уменьшения амплитуд земных приливов или, наоборот, фаза уменьшения амплитуд земных приливов переходит в фазу увеличения амплитуд земных приливов. В эти переходные периоды скорости земных приливов наименьшие и падают до нуля V₀=0, а потоки флюида из скважины в пласт или из пласта в скважину замедляются в связи с уменьшением скорости земного прилива, продолжают двигаться по инерции и приостанавливаются. Инерционные потоки флюида в ту или иную сторону движутся в течение периодов t₃ и t₄.

Период t₃ начинается тогда, когда скорость увеличения амплитуды земного прилива становится меньше средней скорости V_1cp. (точка В на чертеже), и заканчивается тогда, когда скорость уменьшения амплитуды прилива достигает значений средней скорости V_2ср. (точка С на фиг.1).

Период t₄ начинается тогда, когда скорость уменьшения амплитуды земного прилива становится меньше средней скорости V_2ср. (точка D на чертеже), и заканчивается тогда, когда скорость увеличения амплитуды земного прилива достигает значений средней скорости V_1cp. (точка А на чертеже).

В периоды наименьших скоростей земных приливов в фазе увеличения амплитуд земных приливов скорости увеличения амплитуд земных приливов перед точкой А и после точки В на чертеже определяют как ΔA₁/Δτ₁, а в периоды наименьших скоростей земных приливов в фазе уменьшения амплитуд земных приливов скорости уменьшения амплитуд земных приливов перед точкой С и после точки Д на чертеже определяют как ΔА₂/ Δτ₂.

Наиболее эффективными периодами активного воздействия земных приливов, обусловленных силами притяжения Луны и Солнца, на расширение и сжатие трещин земной коры и на движение потоков флюида являются периоды увеличения амплитуды земных приливов от точки А до точки В и уменьшения амплитуды земных приливов от точки С до точки D.

Амплитуды земных приливов в течение месяца, квартала, года и т.д. непрерывно изменяются в связи с одновременным воздействием на прилив земной коры сил притяжения Луны и Солнца, имеющих разные суточные периоды (солнечные сутки продолжаются 24 часа, а лунные 24 часа 50 мин), поэтому суммарные скорости увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов изменяются во времени. Но формы приливных движений при этом, имеющие фазы увеличения с длительностью τ₁ и уменьшения с длительностью τ₂ амплитуд земных приливов, остаются. При этом в отдельные сутки после наступления периодов наименьших скоростей земных приливов в конечной части фазы уменьшения амплитуд земных приливов и начальной части фазы увеличения амплитуд земных приливов t₄ (на чертеже между точками Д и А) возникают вторичные максимумы амплитуд земных приливов вследствие сложения амплитуд солнечных и лунных приливов, которые имеют разную длительность. Однако эти вторичные максимумы амплитуд являются небольшими и относятся к периодам наименьших скоростей земных приливов t₄. Потоки жидкости в этот период через перфорационную зону скважины остаются небольшими.

Наибольшие потоки жидкости из скважины в пласт осуществляются в периоды наибольших скоростей земных приливов в фазе увеличения амплитуды земных приливов, когда скорости земных приливов превышают средние скорости V_1cp. (период от точки А до точки В на чертеже). В этот период происходит наибольшее расширение трещин земной коры, так как в трещинах образуется относительный вакуум, который способствует всасыванию флюида из окружающего пространства, и в том числе из скважины. Именно в этот период следует проводить физические воздействия на скважину и пласт путем доставки химических реактивов и тепла, чтобы они свободно и без препятствий достигали зоны загрязнения. В данном случае концентрация химических реактивов и тепла остается высокой, что обеспечивает высокую активность химических реакций.

Наибольшие потоки жидкости из пласта в скважину осуществляются в периоды наибольших скоростей в фазе уменьшения амплитуды земных приливов V_2cp. (от точки С до точки D), когда происходит сжатие трещин земной коры (пласта) и проталкивание жидкости в окружающее пространство, и в том числе в скважину. В этот период доставку химических реактивов и теплового потока с флюидом в перфорационную зону скважины проводить не следует, так как идут встречные потоки флюида из пласта в скважину. Если в этот период реактивы закачивают в скважину, то они не проникают свободно в пласт, вступают в реакцию с имеющейся в скважине нефтью, вследствие чего ухудшается экология, увеличиваются расходы самих реактивов, уменьшается их эффективность, а тепло рассеивается по всей скважине.

Высокочастотные акустические, ультразвуковые и имплозионные воздействия разрушают кольматирующие материалы и коллоидные нефтяные отложения в призабойных перфорационных зонах скважин. Кроме того, все эти вибрационные воздействия преодолевают предельные напряжения сдвига на трещинах, увеличивают скорость деформации напряженной среды и, следовательно, движения бортов трещин. Поэтому они дополнительно способствуют ускорению потока жидкости с отходами очистки из пласта в скважину.

Поэтому вибровоздействия во время очистки скважин должны проводиться в периоды наибольших скоростей фазы уменьшения амплитуды земных приливов, когда скорости земных приливов превышают средние скорости V_2cp. (период от точки С до точки В на чертеже). В эти периоды происходит эффективное разрушение накопленных отложений в призабойных зонах скважин и флюид под давлением выжимается из пласта в скважину, захватывая с собой продукты очистки.

Откачку продуктов загрязнения перфорационных зон скважин также следует осуществлять в периоды наибольших скоростей уменьшения амплитуд земных приливов, то есть в периоды наибольшего сжатия трещин земной коры, когда отсутствуют противоположные потоки флюида в скважине, т.е. потоки, идущие из пласта в скважину.

Пример конкретной реализации способа восстановления продуктивности скважины.

Определяли суточные земные приливы, обусловленные силами притяжения Луны и Солнца, например, с помощью устройства, установленного в свободную не эксплуатируемую скважину месторождения. На ежесуточных записях периодических колебаний земных приливов определяли моменты вступления максимальных и минимальных амплитуд земных приливов, выделяли фазу увеличения амплитуды земных приливов с длительностью τ₁ (от минимального значения до максимального) и фазу уменьшения амплитуды земных приливов с длительностью τ₂ (от максимального значения до минимального). В каждой фазе определяли периоды наибольших скоростей земных приливов. При земных приливах вертикальные смещения земной поверхности достигали 50 см/0,5 суток (максимальный размах амплитуд земных приливов достигается за 0,5 суток) или 50 см/43200 с. Следовательно, средняя скорость вертикальных смещений земной поверхности при земных приливах равна V_cp=(0+50 см)/43200 с = 1,12×10^-3 см/с (0 см/с - это нулевая скорость смещения земной поверхности во время смены фаз увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов). Физическое воздействие и откачку жидкости осуществляли в периоды наибольших скоростей земных приливов с учетом фаз увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов. Физические воздействия осуществляли путем доставки химических реагентов в скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз увеличения амплитуд земных приливов. Физические воздействия осуществляли путем доставки тепла в скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз увеличения амплитуд земных приливов. Физические воздействия путем вибровоздействия на скважину и пласт осуществляли в периоды наибольших скоростей фаз уменьшения амплитуд земных приливов. Откачку жидкости из скважин на поверхность с отходами очистки осуществляли в периоды наибольших скоростей фаз уменьшения амплитуд земных приливов.

Предлагаемый способ восстановления продуктивности скважины повышает качество очистки перфорационных зон скважин, улучшает экологию среды, т.к. повышает эффективность использования химических реактивов, уменьшает их количество, обеспечивает быструю доставку этих реактивов к зоне загрязнения, предотвращает распространение реактивов и тепла по всей скважине, обеспечивает энергосбережение.

1. Способ восстановления продуктивности скважины, включающий физические воздействия на скважину и пласт и откачку жидкости из скважин на поверхность с отходами очистки, отличающийся тем, что определяют суточные земные приливы, обусловленные силами притяжения Луны и Солнца, и фазы увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов, при этом в каждой фазе определяют периоды наибольших скоростей земных приливов, а физическое воздействие и откачку жидкости осуществляют в периоды наибольших скоростей земных приливов с учетом фаз увеличения и уменьшения амплитуд земных приливов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что физические воздействия осуществляют путем доставки химических реагентов в скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз увеличения амплитуд земных приливов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что физические воздействия осуществляют путем доставки тепла в скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз увеличения амплитуд земных приливов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что физические воздействия осуществляют путем вибровоздействия на скважину и пласт в периоды наибольших скоростей фаз уменьшения амплитуд земных приливов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что откачку жидкости из скважин на поверхность с отходами очистки осуществляют в периоды наибольших скоростей фаз уменьшения амплитуд земных приливов.