Результат интеллектуальной деятельности: Способ освоения сложнопостроенных залежей с низкими пластовыми давлениями и температурой

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к вызову притока и освоению скважин, пробуренных на сложно-построенные залежи, характеризуемые трещинно-поровым и кавернозным типом коллектора, насыщенного асфальтено-смоло-парафинистыми нефтями в условиях низких пластовых давлений и температур.

При освоении сложно-построенных коллекторов, в условиях низких пластовых давлений и температур, при наличии кавернозно-порового и трещиноватого коллектора, нефти которых содержат в своем составе парафин, смолы и асфальтены, создание высоких депрессий приводит к распространению воронки депрессии по высокопроницаемым каналам (трещинам и кавернозным каналам) глубоко в пласт. В результате происходит раз-газирование нефти в призабойной зоне пласта (ПЗП), что приводит к снижению температуры нефти (адиабатический процесс), при этом содержащиеся в ней растворенные парафины, смолы и асфальтены, начинают переходить в твердое состояние в порах коллектора, которые по мере продвижения по капиллярным каналам образуют кристаллы и кольматируют коллектор. В результате дебит скважин для коллекторов, сочетающих в себе одновременно высокопроницаемые и низкопроницаемые пропластки, может снижаться в разы, т.к. в первых происходит выпадение АСПО и приводит к значительному снижению их гидродинамической проводимости.

Другим негативным фактором при создании высоких депрессий является образование пузырьков газа, которые так же способны перекрывать капиллярные каналы и приводить к снижению эффективности очистки призабойной зоны пласта.

Из инструкции по освоению и исследованию скважин на месторождениях Западной Сибири РД 39-2-1217-84 известно, что при вызове притока из скважины необходимо создать депрессию, обеспечивающую преодоление сил сопротивления удерживающих жидкость в порах коллектора. При этом допустимая депрессия выбирается исходя из следующих ограничений:

- предупреждения обводненности продукции;

- обеспечения прочности цементного камня в кольцевом пространстве;

- прочности обсадной колонны;

- устойчивости коллектора.

Также в данной инструкции прописано ограничение депрессии в скважинах с обводненностью более 3%, вычисляемой по формуле ΔР≤Рпл-Рнас, что связано с предупреждением гидратообразования в стволе скважины. При этом, во втором условии говорится, что если обводненность менее 3%, то депрессия рассчитывается по формуле ΔР≤Рпл -0,6*Рнас, т.е. забойное давление в этом случае может быть ниже, чем давление насыщения нефти газом. Таким образом, ограничение депрессии в вышеприведенных условиях прописаны только с одной целью - предупреждение образования гидратов в стволе скважины, т.к. кристаллизация растворенных парафинов, смол и асфальтенов происходила бы всегда при достижении предельной температуры нефти (при разгазировании) независимо от ее обводненности.

В научных публикациях отсутствуют сведения о требованиях по ограничению депрессии при освоении скважин, связанного с предупреждением выпадения парафинов, смол, асфальтенов и др. осадков, происходящих при вызове притока из продуктивного пласта.

Известен способ освоения скважины с помощью струйного насоса (патент SU 1797646, МПК Е21 В 43/00), включающий спуск в скважину струйного насоса, вызов притока и освоение скважины, замер дебита, и подъем струйного насоса. Существенным признаком данного способа является создание депрессии ниже струйного насоса, что приводит к притоку жидкости из пласта.

Известен способ вызова притока нефти из пласта понижением уровня скважинной жидкости компрессированием (патент RU 2095560, МПК Е21В 43/27), включающий создание депрессии на призабойную зону пласта в обсаженной скважине с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) путем снижения уровня скважинной жидкости, вытеснением ее газовой средой, закачиваемой в затрубное пространство колонны НКТ.

Известен способ вызова притока из пласта (патент RU 2209948, МПК Е21В 43/18), заключающийся в создании депрессии на призабойную зону пласта путем снижения уровня в скважине, достигаемого за счет вытеснения жидкости из труб воздушной фазой, закачиваемой одновременно с водной фазой через оголовок в затрубное пространство колонны насосно-компрессорных труб, что приводит к снижению забойного давления (создание депрессии) и притоку пластового флюида в скважину, выходящего в последующем через полость насосно-компрессорных труб.

Недостатком указанных способов является отсутствие ограничения по созданию максимальных депрессий, что в условиях низких давлений и температур будет приводить к выпадению из нефти смол, парафинов и асфальтенов в результате резкого снижения температуры нефти (из-за выделения газа) и кольматации последними капиллярных каналов, а также смыканию естественных трещин.

Известно изобретение (патент SU 1772346, МПК Е21 В 43/18), предназначенное для освоения скважин и вызова притока из коллекторов трещинного и трещинно-кавернозного типа. Сущность данного способа заключается в периодическом увеличении давления на призабойную зону пласта с последующим его сбросом. Давление изменяют от давления открытия трещин до давления соответствующего минимальному притоку из пласта.

Недостатком данного способа является принудительное и глубокое проникновение скважинной жидкости в призабойную зону, что приведет к ухудшению коллекторских свойств, а создание незначительных депрессий (при которых будет минимальный приток из пласта) не позволит качественно очистить продуктивный пласт.

Известен способ предупреждения выпадения парафина (авторское свидетельство 315756, заявлено 18.04.1969 г., МПК Е21 В 43/24). Сущность данного способа заключается в поддержании на забое нагнетательных и добывающих скважин давления, при котором парафин не кристаллизуется в пласте, что приводит к увеличению коэффициента извлечения нефти.

Недостатком указанного способа является то, что поддержание давления на забое скважины производится при ее эксплуатации, осуществляемой после процесса освоения скважины, и не предотвращает выпадение парафинов, смол и асфальтенов при вызове притока и очистке призабойной зоны пласта из-за чрезмерно создаваемых депрессий. Таким образом, обеспечение забойного давления большего, чем давление кристаллизации парафина в нефти в известном способе не приводит к увеличению дебита скважины из-за позднего осуществления мероприятий по предупреждению выпадения парафинов из нефти.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран способ освоения скважин (патент RU 2179239, Е21В 43/25). Сущность данного способа заключается в перфорировании скважины, создании депрессии, определенной по исследованиям механических свойств образцов грунта из пласта, при которых происходит повышение проницаемости породы (создание трещин за счет разрушения породы), депрессию поддерживают таковой до повышения дебита флюида, а затем снижают депрессию до эксплуатационных значений.

Недостатком способа, взятого за прототип, является создание максимальных депрессий, при которых в условиях низких пластовых давлений и температур будет происходить выпадение из нефти смол, парафинов и асфальтенов (АСПО), что приведет к кольматации призабойной зоны, что в конечном итоге снизит потенциальный дебит скважины.

Задачей заявленного способа является повышение дебита скважин за счет создания оптимальных условий при освоении, при которых происходит очистка призабойной зоны пласта, обеспечивающая предотвращение кольматации капиллярных каналов асфальтенами, смолами и парафинами, растворенными в нефти и переходящих в твердое состояние при достижении критической температуры нефти.

Сущность изобретения заключается в том, что производится перфорация стенок скважины и вызов притока из пласта, отличающееся тем, что предварительно по свойствам глубинных проб нефти определяется критическая температура перехода растворенных в нефти асфальтенов, смол и парафинов в кристаллическое состояние. При вызове притока в скважину с помощью манометра-термометра контролируется величина температуры нефти, вытекающей из продуктивных пропластков и забойное давление. Для каждой группы проницаемости коллектора рассчитывается максимально допустимая депрессия, а вызов притока из продуктивного пласта производится по наименьшей депрессии, при которой вытекающая из продуктивного пропластка нефть имеет критическую температуру.

Технический результат заявляемого способа достигается за счет предотвращения кольматации призабойной зоны коллектора веществами, содержащимися в нефти в растворенном виде и переходящих в кристаллическое (твердое) состояние вследствие изменения термобарических условий (разгазирование нефти), которые изменяются из-за создания необоснованно высоких депрессий. Кроме того, при соблюдении режимов освоения скважины происходит более быстрый вывод скважины на режим, и отсутствуют издержки на проведение дополнительных мероприятий (обработка ПЗП, перестрел).

Способ освоения скважины реализуется следующим образом.

В процессе испытания (опробования) или исследования скважины при термобарических условиях, максимально приближенных к пластовым (давление в стволе скважины больше, чем давление насыщения нефти газом), глубинным пробоотборником отбирается проба нефти, в лабораторных условиях с помощью ротационного вискозиметра определяется температура начала кристаллизации парафинов в нефти (Фигуры 1-2). которую принимают как минимально допустимую для нефти при выходе из призабойной зоны пласта (критическая температура). Температура вытекающей из пласта нефти контролируется с помощью глубинного манометра-термометра спускаемого в скважину на геофизическом кабеле при определении профиля притока из продуктивного пласта. В процессе определения температуры одновременно манометром-термометром фиксируется забойное давление. При этом регистрация температуры и давления производится по продуктивным пропласткам с различной проницаемостью на нескольких скважинах.

На фиг. 1, 2 представлены графики измерений по двум глубинным пробам нефти. На фиг. 1 представлена зависимость напряжения сдвига от температуры. На фиг. 2 представлена зависимость изменения напряжения сдвига от температуры.

Температура кристаллизации парафинов в нефти определялась с помощью ротационного вискозиметра при термостатировании образца при 30°С и плавном снижении температуры с постоянной скоростью и достижении температуры начала кристаллизации парафинов нефти 1, при котором возникало сопротивление вращению цилиндра ротационного вискозиметра, что отображалось регистрирующим прибором, как резкое увеличение касательного напряжения сдвига 2.

При дальнейшей работе вискозиметра и вращении ротора, структуры кристаллизованных парафинов разрушались до мелких и больше не оказывали сопротивления вращению, поэтому показания регистрирующего прибора вновь стабилизировались 3.

Последующий скачкообразный рост касательного напряжения сдвига 4 свидетельствует о массовой кристаллизации парафинов нефти 5.

Таким образом, первый резкий скачок значений прибора 2 соответствует образованию первых кристаллов, то есть температуре начала кристаллизации парафинов, а второй скачок значений 4 - выпадению большей части кристаллов парафинов в образце, то есть температуре массовой кристаллизации.

После определения критической температуры и соответствующего при этом забойного давления для каждой группы проницаемости рассчитывается максимально возможная депрессия, при которой из нефти не будет происходить выпадение АСПО. Формируется таблица с различными группами проницаемостей и соответствующими максимально возможными депрессиями (таблица 1), которой руководствуются в последующем для качественного освоения скважин. При этом депрессия при освоении скважин выбирается исходя из условия проницаемости коллектора, в том числе наличия или отсутствия высокопроницаемых пропластков, и должна быть не больше максимальной депрессии (ΔР) для пропластка с наибольшей проницаемостью, указанной в таблице.

Р_{з.т.аспо} - зафиксированное забойное давление при достижении температуры начала кристаллизации парафинов растворенных в выходящей из пропластка нефти, МПа

Р_пл - пластовое давление, МПа

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом подтверждается результатами проведенных опытно-промышленных работ и отражена в статистических данных, приведенных в таблице 2. Из таблицы видно, что средний дебит по скважинам, освоенным с применением заявляемого способа, в 2015 году на 40% выше, чем по скважинам, освоенным в 2012-2014 гг.(по технологии, где не ограничивали депрессию, при вызове притока и очистке ПЗП).

Литературные источники:

1) Мордвинов. А.А. Освоение эксплуатационных скважин: Учебное пособие.-Ухта: УГТУ, 2004. - 107 с, ил.

2) Лысенко В.Д. Жизненно важные проблемы разработки месторождений на страницах журнала «Нефтяное хозяйство», М.ЗАО «Издательство «Нефтяное хозяйство»» вып.-10.2010. с. 43.

3) Инструкция по освоению и исследованию скважин на месторождениях Западной Сибири РД 39-2-1217-84, г. Краснодар, 1985 г. МИНИСТЕРСТВО НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.