28 и 29 октября. Проблемы экологии в контексте цифровой трансформации общества... Архитектура. Инженерия. Цифровизация. Экология» пройдет в...


ИННОВАЦИОННЫЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ НА ВОЛНОВЫХ ПРИНЦИПАХ ДЛЯ НЕФТЕГАЗОХИМИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

    В.Н.Манырин, Р.Ш.Муфазалов   

(РОСИНГ г.Москва, НПФ «Тимурнефтегаз» г.Октябрьский)

 

Во всех нефтегазодобывающих регионах мира существует проблема сохранения потенциальной продуктивности пласта при заканчивании скважины и ее  восстановление в поздней стадии эксплуатации месторождений.

 

В последние годы поиски новых методов интенсификации процесса бурения и повышения дебита скважин привели к нетрадиционным методам воздействия на призабойную зону в процессе бурения и добычи нефти.

 

На базе теоретических и экспериментальных исследований,  проведенных в ИМАШ им. А.А.Благонравова РАН, НПФ “Тимурнефтегаз” и РП «ОТО Продакшн Лтд» создана теоретическая основа разработки и применения гидроакустической технологии в различных отраслях промышленности. Реализация этой технологии на практике потребовала проектирования, изготовления и испытания специальных аппаратов и устройств на волновых принципах, что в конечном итоге привело к разработке и созданию целого комплекса гидроакустической технологии и техники для решения следующих задач в нефтегазохимическом комплексе:

 

– решение технологических и экологических проблем в процессе проводки скважин и повышение технико-экономических показателей бурения;

 

– снижение перетоков пластовой жидкости, газо-водонефтепроявлений, поглощений и обвалов в процессе бурения;

 

– гомогенизация, диспергирование бурового и цементного растворов и повышение их реологических свойств;

 

– сокращение сроков освоения новых скважин и увеличение их дебита;

 

– повышение качества цементирования обсадных колонн и других ремонтно-изоляционных работ;

 

– приготовление различных эмульсий для глушения притока при капитальном ремонте и  освоении скважин;

 

– повышение нефтеотдачи пласта путем комплексного воздействия с другими методами МУН;

 

– повышение дебита добывающих скважин в последней стадии эксплуатации месторождения;

 

– повышения приемистости нагнетательных скважин;

 

- интенсификация различных химико-технологических процессов в нефтехимической промышленности.

 

Практическим выходом проведенных  исследований явилась разработка и создание реактивно-акустической технологии и техники для бурения, освоения скважин и воздействия на призабойную зону с целью увеличения нефтеотдачи пласта, интенсификации технологических процессов в нефтехимической промышленности.

 

Проблемой номер один для всех нефтедобывающих регионов мира является сохранение потенциальной продуктивности пласта в процессе его вскрытия бурением. Особенно актуальна данная проблема для старых месторождений, месторождений с низкими пластовыми давлениями, а также содержащих высоковязкую нефть. Поэтому самым ответственным этапом строительства скважины считается качественное и чистое вскрытие продуктивного пласта, т.к. от чистоты и качества вскрытия полностью зависит уровень началного дебита, длительность эффективной эксплуатации скважины и коэффициент нефтеизвлечения в период разработки месторождения.

 

Сушествующие и широко применяемые в настоящее время способы вскрытия и заканчивания скважины далеко не совершенны как с технической, так и технологической точек зрения. В большинстве случаев они не обеспечивают оптимального коэффициента продуктивности пласта и нефтеизвлечения, особенно в условиях низкопродуктивных коллекторов и месторождений, находящихся на поздней стадии эксплуатации.

 

В процессе первичного вскрытия пласта твердая мелкодисперсная фаза буровой жидкости и выбуренной порды, глинистые глобулы, кристаллы утяжелителей, полимеры проникают одновременно с фильтратом в поры и трещины коллектора. Глубина проникновения фильтрата кратно превышает глубину перфорационных каналов, что и является главным фактором ухудшения притока нефти. Это результат несоответствия физико-химического состава и реологических параметров буровой жидкости, а также несовершенства гидравлической программы и режима вскрытия пласта бурением.

 

В естественном состоянии коллектор находится под всесторонним сжатием горно-,гидро- и геостатического давлений. В процессе вскрытия пласта бурением нарушается естественное напряженное состояние с деформационными изменениями и появлением сдвиговых напряжений. Иногда такие напряжения превышают предела прочности породы, особенно при анизотропии порд с различными значениями модуля упругости, предела прочности и коэффициента объемного расширения. Анизотропность приводит к асимметричным деформационным напряжениям, преимущественно в околоскважинном пространстве, в зонах концентрации напряжения – трещинах и кавернах. Появляется деформационная анизотропность пористости и проницаемости. Это следующая причина снижения притока нефти в скважину.

 

Проблема усугубляется тем, что проникновение твердовзвешенной фазы с фильтратом буровой жидкости и деформационные изменения коллектора происходят одновременно по мере его вскрытия, вызывая необратимые процессы, такие как эффект защемления или запирания. Наиболее чувствительны к деформационным изменениям карбонатные коллекторы, что обусловлено их трещиноватостью.

 

Для решения этой проблемы в научно-производственной фирме «Тимурнефтегаз»  разработана реактивно-акустическая техника и технология для бурения основного ствола и  первичного вскрытия продуктивного горизонта наклонно-направленных и горизонтальных скважин, а также боковых стволов. Применение данной технологии открывает принципиально новые подходы к решению этой проблемы, а опыт бурения на различных месторождениях и регионах показали следующие положительные результаты:

 

- повышается эффективность разрушения породы и увеличивается скорость бурения от 40% до 90%;      

                                                                                                                                           

- повышается срок службы долота в скважине и увеличивается его проходка до двух раз;

 

- снижается диаметральный износ долота, особенно калибрующих элементов, при этом исключается повторная проработка и повышается качество ствола скважины;

 

- в процессе бурения буровой раствор подвергается волновой обработке, диспергируется, гомогенизируется и в результате улучшаются его реологические качества;

 

- создается тонкий защитный экран вокруг стенки скважины, предотвращающий проникновение бурового и цементного растворов в продуктивный и водяные пласты и, как следствие, их загрязнение (обеспечивается подземная экология и чистота продуктивного пласта);

 

- предотвращаются небольшие (до 15м3/час) поглощения в процессе бурения, образование наддолотных сальников, обвалов, прихватов при бурении, особенно на горизонтальном участке;

 

- снижается сила трения трение бурильной колонны на горизонтальном и наклонном участках ствола и обеспечивается требуемая нагрузка на долото;

 

- усилие реактивно-акустической тяги при бурении горизонтального участка ствола сопоставимо с осевой нагрузкой на долото и обеспечивает плавность его нагружения;

 

- сроки освоения продуктивных пластов, вскрытых данной технологией в 1,5 раза меньше нормативного срока, а дебит в 1,5- 2 раза превышает дебит пласта, вскрытого по обычной технологии.           

                                                                                                         

           Восстановление продуктивности пласта может быть осуществлено с помощью гидроакустической техники и технологии путем генерирования в призабойной зоне гидроакустических волн и поддержания волнового режима. Технология сопровождается мощным направленным фильтрационным потоком пластовой жидкости, что восстанавливает коллекторские свойства пласта, подключает новые работавшие ранее пропластки, застойных зон подошвы и кровли пласта, что в конечном счете приводит к повышению нефтеизвлечения пластов.

 

Разработанная гидроакустическая техника и технология прошли промышленные испытания в различных нефтяных регионах. В настоящее время используется для бурения продуктивного горизонта и интенсификации притока на месторождених АО “Татнефтепром”.

 

Результаты гидроакустического воздействия на призабойную зону малодебитных скважин в условиях Канады, Пермьской области и Татарстана показали, что дебит нефти увеличивается в 1,5…2,0 раза. Данная технология показала высокую эффективность при малой себестоимости.

 

Гидроакустическая технология может интенсифицировать в десятки и более раз тепло-массообменные процессы и химических реакций. В связи с этим данная технология в будущем может быть с большим успехом использована для значительного повышения эффективности применения химико-биологических, физических и других методов увеличения нефтеотдачи пластов.

 

С 1997 года на скважинах АО “Татнефтепром” начали использовать гидроакустическую технологию в комплексе с химическими методами воздействия на пласт. По скважинам, обработанным комплексным методом, успешность составляет 100%, а суммарный эффект превышает сумму эффектов от применения отдельных технологий.

 

Средняя продолжительность эффекта составляет 305 суток. Технико-экономическими расчетами установлено, что технология проведения интенсификации притока с использованием гидроакустического метода является экономически рентабельной.

 

Разработан и создан целый комплекс гидроакустической техники и технологии для решения следующих технологических задач в нефтехимическом комплексе:

 

- повышение производительности различных химико-технологических установок, особенно в области нефтехимии и нефтепереработки;

 

- акустические волновые форсунки для повышения полноты сгорания и снижения окислов азота и углерода при сжигании газообразных, жидких и многофазных нефтепродуктов;

 

- повышение качества продукции и производительности установок для производства технического углерода;

 

- повышение производительности установок для выпуска окисленного и вакуумированного битума и его качества;

 

- приготовление растворов и микстур;

 

- гидроакустические вакуум-насосы, дозаторы, смесители для различных технологических процессов.

 

На Уруссинском химическом заводе  построен и запущен в эксплуатацию высокопроизводительный гидроакустический реактор для диспергирования  и растворения сыпучих компонентов, а также две промышленные установки для смешивания жидких композиций и получения различных эмульсий, деэмульгаторов и ингибиторов коррозий. Эти установки по производительности в 10-12 раз превосходят сушествующих.

 

Гидроакустическая техника и технология по своей простоте использования, надежности, эффективности и многофункциональности назначения является уникальной, не имеющей аналогов в мировой практике. На основе гидроакустической технологии создан целый ряд устройств, реализирующих эту технологию в нефтедобывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности и существенно превосходящих по основным показателям результаты традиционных технологий. Разработки защищены патентами Российской Федерации, ведущих стран Европы, США, Канады, Японии.

 

Следует отметить, что гидроакустическая технология, применяемая в различных технологических процессах, является исключительно экологически чистой и физиологически безопасной, что очень важно для широкого использования в нефтегазохимическом комплексе.

http://www.eprussia.ru