Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБРАБОТКИ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для интенсификации нефтедобычи и повышения нефтеотдачи.

Известен способ обработки нефтяного пласта, включающий стадию вибросейсмического воздействия на пласт с помощью генератора упругих волн (RU 2272896 С1 - прототип). Сущность метода состоит в циклическом, пульсирующем воздействии депрессии и репрессии на пласт скважины, в результате чего дебит скважины возрастает с 1 до 5 м³/сут.

Недостатком известного способа является его невысокая эффективность, связанная с малой глубинностью преобразования пласта в окрестности скважины.

Известны также способы обработки нефтяного пласта, включающие обработку пласта газообразующим агентом (RU 2337125 С1, RU 2272897 С1, RU 2373385 С1, RU 2260687 С1, RU 2178067 C1 и др.). Обработка пласта различными газообразующими агентами (так называемая реогазохимическая технология) традиционно применяется для восстановления фильтрационных характеристик длительно эксплуатируемых скважин, для доизвлечения остаточных запасов нефти.

Однако указанные известные способы обладают низкой эффективностью, прежде всего, в низкопроницаемых коллекторах.

Известен способ обработки нефтяного пласта путем глинокислотной обработки, включающий закачку глинокислоты и технологическую выдержку, причем перед проведением глинокислотной обработки в скважине устраивают глинокислотную ванну (RU 2425971 С1). Глинокислота - смесь соляной (10-15% мас.) и фтористоводородной (2-5% мас.) кислот, обычно применяется как для удаления карбонатных цементирующих веществ, так и для растворения глинистого материала.

Недостатком известного способа является его невысокая эффективность, обусловленная тем, что обработке подвергается только ближняя прискважинная зона пласта. При вскрытии пласта, в разрезе которого имеются интервалы с различной проницаемостью, одноразовая кислотная обработка всего интервала всегда положительно сказывается на наиболее проницаемом прослое, а другие прослои с ухудшенной гидропроводностью фактически остаются необработанными.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный способ обработки нефтяного пласта, включающий стадию вибросейсмического воздействия на пласт с помощью генератора упругих волн (RU 2291956 С2). Вибросейсмическое воздействие на пласт осуществляется колебаниями, создаваемыми наземными источниками, представляющими собой группу из двух и более генераторов упругих волн, в две стадии. На первой стадии обеспечивают работу генераторов синхронно с частотой, равной доминантной, на второй стадии группу генераторов делят на две равные или близкие по количеству генераторов части, каждую часть настраивают на определенную частоту исходя из условия, что средняя частота генераторов всей группы равна доминантной частоте продуктивного пласта, а разницу между частотами каждой части генераторов определяют в соответствии с линейным размером обрабатываемого геологического тела из экспериментально найденного условия, при этом расстояние воздействия сейсмическими колебаниями в продуктивной толще увеличивают уменьшением частоты биения этих колебаний. В результате этого способа обработки обеспечивается комплексное воздействие на залежь нефти, следствием которого являются появление в пласте упругих и неупругих деформаций выбранных отдельностей породы.

Однако на практике снижение сил трения невозможно осуществить без направленного изменения характера взаимодействия между породой-коллектором и флюидом. В связи с этим способ-прототип имеет низкую эффективность: после воздействия в режиме биения в течение нескольких суток дебиты скважин возросли в среднем только на 15%.

Технической задачей является создание способа обработки нефтяного пласта, лишенного указанного недостатка.

Технический результат предлагаемого способа состоит в повышении эффективности обработки.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе обработки нефтяного пласта, включающем стадию вибросейсмического воздействия на пласт с помощью генератора упругих волн, дополнительно перед стадией вибросейсмического воздействия осуществляют многоцикловую обработку пласта газообразующим агентом, обеспечивающим выделение в пласте CO₂, причем каждый из циклов включает закачивание в пласт 10-15%-ного водного раствора газообразующего агента и последующее продавливание его и образующегося газа в глубину пласта потоком воды до снижения расчетной концентрации образованного газа в водном растворе до 10^-4-10^-2 мас.%, а после стадии вибросейсмического воздействия осуществляют глинокислотную обработку.

Сущность предлагаемого способа состоит в создании вокруг скважины в пласте зоны, характеризующейся сверхтекучестью пластового флюида. Предлагаемый способ может быть использован для обработки любых низкопроницаемых, глинистых пластов, однако эффективность предлагаемого способа наиболее полно проявляется в тех случаях, когда порода-коллектор обладает механоэмиссией (см., например, В.С.Замахаев, М.А.Колобов. «Эмиссионные явления при механическом разрушении осадочных пород глубокого залегания». Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума по механохимии и механоэмисии твердых тел, 11-14 сентября 1990 г., Чернигов; Formation Damage due to Mass Transfer in the Layers under a Dynamic Impact, Victor Zamakhaev, Journal of Petroleum Science Research, 2013, Volume 2, Issue 1; Замахаев B.C., Мартынов В.Г. Взрывные работы в скважинах. Учебник для вузов. М.: Недра, 2010).

Для осуществления изобретения определяют блок залежи (часть пластовой залежи, которая выделена структурно по геологическим характеристикам; в рамках данного способа - система возмущающих и потенциально реагирующих скважин) и выбирают скважину, через которую будет осуществлено воздействие. Возмущающая скважина может быть выбрана как из нагнетательных, так и из добывающих.

Для подготовки к последующему вибросейсмическому воздействию через выбранную возмущающую скважину осуществляют закачивание в пласт концентрированного (10-15%-ного) водного раствора газообразующего агента, генерирующего СО₂, и продавливание образовавшегося газа в глубину пласта потоком воды. Выбор газообразующих агентов, генерирующих в условиях пласта СО₂, обусловлен тем, что CO₂ - инертный в условиях пласта газ, способный при сейсмическом воздействии излучать электромагнитные колебания. В качестве газообразующего агента могут быть использованы любые промышленно выпускаемые агенты для реогазохимического воздействия на пласт, генерирующие в основном СО₂, в том числе на основе солей аммония и щелочных металлов, например состоящие из бикарбоната аммония и смеси сульфата аммония и нитрита натрия. Кроме газообразующих агентов, генерирующих CO₂, для усиления технического результата в пласт дополнительно могут быть закачаны агенты, генерирующие NO₂. Выбор конкретного агента, образующего в условиях пласта CO₂, зависит только от природы пласта (карбонатный, терригенный) и ограничивается в основном экономическими соображениями: так, при обработке карбонатных пластов можно использовать более дорогие газообразующие агенты на основе солей аммония и щелочных металлов, но можно ограничиться использованием более дешевых кислотных газообразующих агентов, генерирующих в пласте CO₂. Закачивание раствора газообразующего агента и последующее продавливание образующихся газов в глубину пласта потоком воды осуществляется циклами, количество которых зависит от фильтрационных характеристик обрабатываемого пласта и должно быть достаточным для продвижения фронта обработки на глубину не менее 100 м. Преимущественно, количество циклов составляет от 2 до 6. Каждый цикл обработки включает закачивание 10-15%-ного водного раствора газообразующего агента в количестве, определяемом фильтрационными характеристиками обрабатываемого пласта, предпочтительно 10-20 м³, и последующее непрерывное продавливание потоком воды из системы поддержания пластового давления до снижения расчетной концентрации образованного газа в водном растворе до 10^-4-10^-2 мас.%. Экспериментально было доказано, что при заданной, технологически обусловленной концентрации исходного раствора газообразующего агента (10-15 мас.%) разбавление водного раствора образовавшихся в пласте газов до их расчетной концентрации 10^-4-10^-2 мас.% позволяет достичь «размазывания» выделившихся газов, проникновения их в пласт на необходимую глубину, что обеспечивает направленное изменение адсорбционной обстановки в пласте. Большее разбавление (расчетная концентрация газа менее 10^-4 мас.%) не позволяет повысить эффективность последующего вибросейсмического воздействия, меньшее разбавление (расчетная концентрация газов более 10^-2 мас.%) не обеспечивает проникновения газа на достаточную глубину.

Вибросейсмическое воздействие на подготовленный на первой стадии обработки блок залежи осуществляют через выбранную возмущающую скважину с помощью любых пригодных генераторов, как устанавливаемых на устье скважины, так и спускаемых в скважину на кабеле или на трубах, по любой известной технологии (например, известной из RU 2277633 С1; Бурьян Ю.А. и Сорокин В.Н. Вибросейсмическое воздействие на нефтегазовые пласты - технология XXI века, Ж. «Национальные приоритеты России», 2009, №1; RU 2272896 С1 и др.). Частота, с которой осуществляется вибросейсмическое воздействие, зависит от состояния обрабатываемого пласта и, предпочтительно, составляет от 0,1 до 100 Гц. Время, в течение которого осуществляется вибросейсмическое воздействие, зависит от состояния обрабатываемого пласта и может составлять от 5 до 10 минут. В результате вибросейсмического воздействия в межскважинном пространстве наблюдается явление сверхтекучести флюида. Экспериментально было доказано, что предварительная обработка блока залежи раствором газообразующего агента по описанной выше технологии позволяет, по сравнению с прототипом, увеличить глубину эффективного вибросейсмического воздействия за счет предварительного направленного изменения адсорбционной обстановки в пласте.

Вместе с тем, экспериментально было доказано, что результатом вибросейсмического воздействия является не только сверхтекучесть флюида в межскважинном пространстве, но и одновременное снижение его подвижности в прискважинной зоне пласта возмущающей скважины, что ограничивает эффективность всего процесса обработки. С целью устранения этого недостатка после стадии вибросейсмического воздействия, согласно предлагаемому изобретению, осуществляют глинокислотную обработку пласта в возмущающей скважине по известной технологии (см., например, Ибрагимов Л.Х. и др. Интенсификация добычи. М.: Наука, 2000, с.55-57). Глинокислотную обработку осуществляют путем закачивания глинокислоты до восстановления подвижности флюида в прискважинной зоне пласта возмущающей скважины.

По данным проведенных испытаний согласно предлагаемому изобретению удается достичь сверхтекучести флюида в зоне пласта, подвергшейся преобразованию, за счет изменения характера взаимодействия между породой-коллектором и флюидом, а также сохранения в памяти породы состояния, ответственного за сверхтекучесть флюида, в течение длительного времени. Результатом возникновения и сохранения сверхтекучести является многократное увеличение продуктивности добывающих скважин (по сравнению с не более 15% по прототипу) и приемистости нагнетательных скважин, причем указанное увеличение сохраняется в течение многих месяцев.