Інтенсифікація видобутку природного газу
Способи збільшення дебіту: загальний опис
Дебіт окремих свердловин можна значною мірою збільшити за рахунок як впровадження методів інтенсифікації припливу газу, так і поліпшення техніки і технології розкриття пласта удосконаленням обладнання, яке використовується при експлуатації свердловин.
Методи інтенсифікації припливу газу до вибою свердловини і обмеження на їх застосування гідравлічний розрив пласта (ГРП) і його різні варіанти: багаторазовий ГРП, спрямований ГРП, ГРП на солянокислотній основі тощо; солянокислотна обробка і її варіанти; гідропіскоструминна перфорація й її поєднання з ГРП і солянокислотною обробкою.
Методи інтенсифікації не рекомендується проводити в свердловинах з порушеними експлуатаційними колонами; з колонами неякісно зацементованими; в свердловинах, які обводнились або в тих, які можуть обводнитись після проведення в них робіт по інтенсифікації; в приконтурних свердловинах і в свердловинах, що розкрили малопотужні (2 — 5 м) водоплавні поклади.
Роботи з інтенсифікації на газових родовищах, як правило, починають тоді, коли родовище вступає в промислову розробку. Більш раціонально їх проводити на стадії розвідки й дослідно-промислової експлуатації.
Заходи з розкриття пласта й освоєння свердловин буріння горизонтальних свердловин; буріння свердловин з кущовими вибоями; застосування безглинистих розчинів при розкритті продуктивної товщі; розкриття продуктивних горизонтів з продувкою вибою газом або повітрям; залучення верхніх, продуктивних горизонтів без глушіння свердловини.
Способи вдосконалення техніки експлуатації свердловин роздільна експлуатація двох об'єктів однією свердловиною; ежекція низьконапірного газу високонапірним; застосування плунжерного ліфта для видалення з вибою води; подача на вибій поверхнево-активних речовин для очищення свердловин від води, що надходить із пласта; удосконалення конструкції підземного обладнання в корозійних свердловинах і установка в них розвантажувальних якорів, пакерів, глибинних клапанів для введення інгібіторів у фонтанні труби, комбінування труб різного діаметра тощо.
Використання горизонтальних свердловин Недоліки розкриття похило-спрямованими свердловинами (ПСС).
У ряді випадків розкриття пластів похило-спрямованими свердловинами призводить до отримання низьких дебітів, швидкого обводнення свердловин, незначного коефіцієнта вилучення, а також до деформації й руйнування привибійної зони при створенні депресії вищої від допустимої з метою отримання високих дебітів.
Використання ПСС малоефективне при розробці родовищ з незначною товщиною пласта, низькою проникністю, з наявністю, переважно, вертикальних тріщин, підошовної води, нафтової облямівки, а також при освоєнні деяких шельфових родовищ.
Позитивні фактори горизонтального буріння і його доцільність: — значно підвищується відбір; — створюється нова геометрія дренування пласта; — зростає продуктивність при наявності вертикальних тріщин; — створюються умови експлуатації, при яких підвищується компонентовіддача малопотужних пластів; — стає рентабельною розробка низькопродуктивних і, практично, виснажених пластів.
Так, наприклад, застосування горизонтальних свердловин до-зволяє: збільшити коефіцієнт вилучення нафти мінімум на 5 %; зменшити товщину продуктивного пласта до 6 м.
Крім перерахованих вище причин слід відзначити, що при наявності горизонтального стовбура роботи по інтенсифікації припливу можуть дати більший ефект, ніж у вертикальних свердловинах, так як по довжині горизонтального стовбура можна провести кілька операцій з гідророзриву, зробити їх селективно або послідовно, починаючи від кінця горизонтального стовбура.
Для тріщинуватих колекторів стовбур горизонтальної свердловини може бути орієнтований з урахуванням головних напрямків тріщин. Буріння горизонтальних свердловин дає можливість за рахунок значного збільшення площі контакту стовбура з породою істотно знизити величини депресії на пласт з отриманням економічно прийнятних дебітів при незначній потужності пластів та наявності підошовної води. Доцільне буріння горизонтальних свердловин і при розробці обмежених лінзоподібних пластів, а також при розкритті незцементованих і нестійких до руйнування пластів.
Причини низької ефективності горизонтальних свердловин.
Зниження ефективності викликається: кольматацією привибійної зони; неточністю попадання стовбурів у продуктивні пласти (через недосконалість техніки буріння); поганим освоєнням стовбурів; відсутністю герметичності в зонах відгалужень і можливості роз'єднання стовбурів для селективного впливу на пласт; міжремонтними періодами всих видів глибинно-насосних установок.
Кислотна обробка привибійної зони Області застосування кислотної обробки Кислотні обробки свердловин застосовуються в наступних випадках: — для обробки вибою й привибійної зони пласта газових свердловин на родовищах з карбонатними й теригенними колекторами з метою збільшення їх дебітів; — для обробки поверхні вибою з метою видалення глинистої кірки, як самостійної, так і підготовчої операції перед здійсненням інших процесів (кислотної обробки привибійної зони, гідравлічного розриву пласта); — при наявності слабкопроникних доломітів, погано розчинних у холодній соляній кислоті, проводиться обробка вибою й привибійної зони термокислотним методом.
Види кислотних обробок Серед методів інтенсифікації припливу газу до свердловини масове застосування отримали солянокислотна й глинокислотна обробки.
Солянокислотна обробка. Галузь застосування. Застосовується, якщо пласт представлений карбонатними породами — вапняками й доломітами. Хімічна сутність методу. Даний метод заснований на здатності соляної кислоти (HCl) вступати в реакцію з карбонатними породами з утворенням солей (хлористий кальцій і магній), води й вуглекислого газу. Отримана сіль розчиняється в воді кислотного розчину, до якої додається вода, утворена при реакції. Швидкість реакції залежить від температури й тиску — підвищення тиску й зниження температури зменшують швидкість реакції.
Склад кислоти. Для обробки свердловин застосовується інгібо-вана концентрована соляна кислота зі спеціальними домішками для зниження корозійної дії на метал. У ряді випадків до кислотного розчину додають так звані «кислотні стоки», що містять оцтову кислоту. Кислотні стоки є виробничими відходами, й їх використання знижує витрати на кислотну обробку. Оцтова кислота, як і соляна, вступає в реакцію з карбонатами з утворенням вуглекислого газу, води й Са(СН3СОО)2. При цьому треба мати на увазі, що зі збільшенням температури розчинність Са(СН3СОО)2 у воді зменшується.
Глинокислотна обробока. Галузь застосування. Глинокислотна обробка проводиться в теригенних (піщано-глинистих) колекторах з низьким вмістом карбонатних порід. Глинокислота являє собою суміш соляної й фтористоводневої (флуористоводневої, плавикової) кислот.
Хімічна сутність методу. Плавикова кислота руйнує силікатні породоутворюючі мінерали: алюмосилікати глинистого розчину (каолін), які проникли в пласт при бурінні, й кварцовий мінерал (кварц). Плавикова кислота зберігається в ємностях зі свинцю, воску, парафіну, ебоніту тощо, оскільки скло й кераміка розкладаються цією кислотою. Другий компонент глинокислоти соляна кислота — істотно впливає на ефективність обробки. При глинокислотній обробці виділяється газоподібний SiF, який утворює з водою кремнієву кислоту. У нейтральному середовищі кремнієва кислота випадає в вигляді драглистоподібного гелю й може закупорити пласт. Наявність соляної кислоти запобігає випадінню гелю, тому що в кислому середовищі кремнієва кислота знаходиться в розчиненому вигляді. Крім того, соляна кислота переводить менш розчинну сіль AlF3 в добре розчинну сіль AlCl3. Якщо пласт представлений не лише глинизованими пісковиками, а містить і карбонати, то при взаємодії карбонатів з плавиковою кислотою утворюється нерозчинна сіль CaF2, яка випадає в осад. При глинокислотній обробці слід уникати тривалого контакту кислоти з металом труб.
Дворастрова обробка. Якщо пісковики зцементовані карбонатами, то спочатку треба провести солянокислотну обробку, а потім — глинокислотну. Дворастрова обробка проводиться в двох варіантах: — закачуванням соляної кислоти в об'ємі, який у 2,5 — 3,0 рази перевищує об'єм вуглекислоти, з метою ліквідації утворених осадів фтористих магнію й кальцію; — закачуванням соляної кислоти з подальшим видаленням продуктів реакції, а потім проведенням робіт згідно з першим варіантом. При дворастровій обробці пласта швидкість закачування, особливо соляної кислоти, повинна бути мінімальною.
Способи проведення кислотних обробок Існує чотири способи проведення кислотних обробок: кислотна ванна, проста, масована й спрямована кислотна обробка, а також гідрокислотний розрив пласта. Вибір виду обробки залежить від мінерального складу й властивостей пласта, мети та черговості проведення кислотної обробки.
Кислотна ванна. Кислотна ванна проводиться для очищення вибою від глинистої кірки. Кислотна ванна може проводитися без тиску й під тиском. Без тиску кислотна ванна проводиться наступним чином: свердловина ретельно промивається водою, водним розчином ПАР, конденсатом тощо, потім кислотний розчин закачується в інтервал розкриття свердловини. Після реакції свердловина знову промивається. Якщо кислотна ванна проводиться в заповненій газом свердловині, то необхідний об'єм розчину закачується в насосно-компресорні труби, а потім гирло свердловини з'єднують із затрубним простором. Після закінчення робіт свердловина продувається на факел. Кислотна ванна під тиском проводиться в свердловинах, заповнених рідиною. У цьому випадку технологія аналогічна технології кислотної обробки.
Проста кислотна обробка. Проста кислотна обробка проводиться для впливу на пласт кислотою в радіусі зони проникнення промивальних рідин або їх фільтрату в наступній послідовності. Спочатку промивають вибій з метою попереднього очищення. Потім проводять кислотну ванну для видалення глинистої кірки, після чого вибій знову промивають. Далі закачують у пласт запланований об'єм кислоти. Після витримки необхідного часу для реакції кислоти з породою свердловину освоюють.
Масована кислотна обробка. Масована кислотна обробка відрізняється від простої тим, що об'єм кислотного розчину, який закачується в пласт, повинен забезпечити кислотою зони радіусом у десятки метрів. Технологія аналогічна технології простої обробки. Спрямована кислотна обробка. Спрямована кислотна обробка проводиться тоді, коли з усієї розкритої товщини необхідно обробити певний інтервал.
Технологія проведення кислотної обробки наступна. Після заглушення свердловини підошву фонтанних труб встановлюють біля підніжжя запланованого до обробки інтервалу. Потім заповнюють продуктивну частину свердловини й фонтанні труби рідиною з низькофільтаційними властивостями. Продавлюють в'язку рідину кислотним розчином через фонтанні труби при відкритій засувці затрубного простору. Кислотний розчин закачується до заповнення фонтанних труб і стовбура свердловини в обраному для обробки інтервалі. Розрахункова кількість кислоти закачується в пласт при закритій засувці затрубного простору в'язкою рідиною з низькофільтраційними властивостями. Витримують необхідний час для реакції кислоти з породою, а потім в'язку рідину заміщують промивальною і свердловину освоюють. Спрямовану кислотну обробку можна проводити шляхом виділення інтервалу для обробки здвоєними пакерами, ізоляції нижче інтервалу обробки піщаною пробкою, а зверху — пакером, стимулювання поглинання кислотного розчину тиском, створюваним струминними перфораторами. Гідрокислотний розрив пласта. Якщо при проведенні кислотної і глинокислотної обробки не отримана істотна інтенсифікація припливу газу до свердловини, то проводять гідрокислотний розрив пласта.
Технологія проведення кислотних обробок