Повышение нефтеотдачи методом воздействия импульсами электрического тока на продуктивный пласт (стр. 1 из 2)

Повышение нефтеотдачи методом воздействия импульсами электрического тока на продуктивный пласт

Михаил Болдырев, Татьяна Лючевская, Олег Гуркин, Андрей Золин, ООО «НПО «Волгахимэкспорт».

Эффект изменения структуры пустотного пространства при пропускании через нее электрического тока был теоретически предсказан и экспериментально подтвержден в середине 70-х годов прошлого столетия. На основе этого эффекта российские специалисты разработали технологии интенсификации добычи полезных ископаемых — воды, нефти и др.

В настоящее время усовершенствованием и внедрением технологии электровоздействия в нефтепромысловую практику занимается ООО «НПО «Волгахимэкспорт» (г. Самара). Результаты опытного воздействия импульсами электрического тока на продуктивные пласты нефтяных месторождений России, Казахстана и Бразилии позволяют говорить о высокой перспективности этой технологии интенсификации добычи нефти.

Исследования показывают, что при пропускании через нефтяной пласт импульсов электрического тока происходит выделение энергии в тонких капиллярах. При этом, в случае, когда количество выделяемой энергии превышает некое пороговое значение, наблюдаются изменения структуры пустотного пространства микронеоднородной среды и пространственных структур фильтрационных потоков.

Так, например, высокая плотность энерговыделения в тонких капиллярах при превышении некоторого порогового значения может вызывать разрушение цементирующего вещества и приводить к перестройке структуры пустотного пространства. В свою очередь структура пустотного пространства оказывает существенное влияние на характер фильтрации в микронеоднородной среде.

При пропускании тока через последовательно соединенные капилляры, радиусы которых r1 и r2, отношение плотностей тока в них пропорционально, а отношение плотностей энерговыделения ≈ (r2/r1)4. Для неоднородных сред, например горных пород, отношение (r2/r1) может составлять величину ≈103 и более, что показывает, насколько может быть велика степень неоднородности плотности энерговыделения в среде. Высокая плотность энерговыделения в тонких капиллярах может приводить к изменению их проводимости. Конкретные механизмы, вызывающие такие изменения, весьма разнообразны: повышение давления в капилляре, возникновение градиентов давления на микроуровне и т.д. [3].

Табл. 1. Характеристика выходных параметров действующей установки
Параметр	Установка второго типа
Выходное напряжение, В	12000
Выходная сила тока, А	2000

Изменение электропроводности скважины и ее дебита при электрообработке импульсным током начнется при превышении напряжением U порогового значения [3]:

, (1)

где

E'() — величина порога напряженности;

rω — радиус скважины;

Нl — расстояние выноса второго электрода (расстояние между скважинами);

Hω — длина электрода (длина обсадной колонны).

Физические процессы, происходящие в микронеоднородной среде при пропускании через нее импульсов электрического тока, и результаты лабораторных испытаний приведены в [1,2,3]. Описанные в этих источниках исследования позволяют сделать вывод, что в процессе обработки к увеличению нефтеотдачи приводит не один конкретный физический процесс, а целая комбинация механизмов.

В нефтяных скважинах наиболее вероятно происходит разрушение кольматанта и прилегающих слоев горной породы, процесс газовой кольматации, разрушение двойных электрических слоев, изменение поверхностного натяжения на границе раздела фаз.

Технические решения для обработки скважин

Сегодня производство работ по данной технологии осуществляется двумя разновидностями установок. Первая из них является пионером в области применения метода электровоздействия с целью повышения нефтеотдачи пластов и обладает меньшими выходными параметрами обработки, чем установка второго типа.

Отличие этих установок заключается в способе получения электроэнергии и образования импульсов электрического тока. Если первой установке для работы необходимо иметь вблизи скважины линию электропередачи напряжением 6кВ или 10кВ, то вторая оснащена дизель-генератором, что делает ее автономной. Кроме того, в установке второго типа применена схема образования импульсов электрического тока, принципиально отличающаяся от схемы, осуществленной в установке первого типа. Для того чтобы добиться в новой установке высокой амплитуды и мощности импульсов, используется конденсаторный модуль накопления энергии.

Установка второго типа является новейшей разработкой компании НПО «Волгахимэкспорт». На устройство, примененное в ней, получены патенты №36856, №36857. Поданы заявки на патенты к данному способу интенсификации добычи углеводородов и устройства для его осуществления.

Используемый автономный комплекс состоит из высоковольтной установки на базе автомобиля ЗИЛ-131, генераторной установки на базе автомобиля ГАЗ-66, помещения для отдыха персонала.

Высоковольтная установка состоит из следующих функциональных блоков:

— блок силовых конденсаторов;

— блок управления высоковольтным выпрямителем;

— тиристорный блок;

— трансформатор;

— лаборатория, в состав которой входит панель кроссвизуального контроля и автоматики параметров, персональный компьютер.

Особенности технологического процесса

В общем случае для реализации технологии возможны несколько схем подключения к скважинам. На данный момент фактически используется схема подключения двух скважин к колонным головкам. Разработана и начинает внедряться схема подключения к колонной головке одной скважины с использованием очага заземления. При вариантах обработки скважин с подключением к колонной головке электродом является эксплуатационная колонна этой скважины.

Подготовка скважины к обработке по схеме подключения к устью заключается в остановке скважины и ее полном отключении от наземного оборудования. После выполнения этих работ к устьевым тумбам подсоединяется рабочий кабель и начинается обработка.

При подготовке скважины к обработке по схеме подключения «устье скважины — очаг заземления» в качестве заземления используются 50 металлических стержней, задавливаемых в землю, которые в данном случае и выполняют роль второго электрода. Минимальное расстояние отнесения очага заземления составляет 400 м. Для уменьшения электрического сопротивления очага заземления область расположения стержней заливается соленой водой. Продолжительность одной обработки варьируется от 20 до 30 часов.

Область применения технологии

Объектом применения технологии являются как терригенные, так и карбонатные коллектора с глубиной залегания для первого типа установки до 2000 м, для второго типа — до 3000 м. Как правило, обработке электровоздействием подлежат скважины с обводненностью продукции 40-85%, дебитом по жидкости 10-85 м3/сут; неоднородные пласты с чередующейся высокой и пониженной пористостью.

Результаты обработок

В зависимости от конкретной геолого-геофизической ситуации, дебита и обводненности продукции скважин прирост дебита нефти после электровоздействия составляет от 0,5 до 13 т/сут. при среднем снижении обводненности продукции на 10-30%.

В качестве примера в табл. 2,3 приводятся результаты обработки двух скважин (условно №1 и №2) одного из месторождений Республики Татарстан.

Табл. 2. Динамика работы скважины № 1
Месяц	Дебит жидкости, м3/сут	Обводненность, %	Дебит нефти, т/сут.	Дата воздействия
май 20003	11,22	76,32	2,46
июнь 2003	11,65	83,75	1,75
июль 2003	10,93	84,1	1,61
августа 2003	10,36	80,54	1,87	12.08.2003 г.
сентябрь 2003	9,97	76,69	2,15
октябрь 2003	9,64	42,25	5,15
ноябрь 2003	10	35,55	5,97
декабрь 2003	10,1	39,75	5,63
январь 2004	10,1	38,25	5,77
февраль 2004	10,1	36,75	5,91
март 2004	10,1	26	6,92
апрель 2004	9,8	24,7	6,83
май 2004	9,9	34,8	5,98
июнь 2004	9,9	21	7,24v

Скважины разрабатывают бобриковский горизонт и расположены на одном кусте. Месторождение эксплуатируется без использования системы поддержания пластового давления. Плотность сепарированной нефти составляет 925,9 кг/м3, вязкость нефти — 191,1 МПа.с, текущее пластовое давление — 9,3 МПа, пористость — 0,21, проницаемость — 0,386 мкм2.

Табл. 3. Динамика работы скважины №2
Месяц	Дебит жидкости, м3/сут	Обводненность, %	Дебит нефти, т/сут.	Дата воздействия
май 20003	14	29,35	9,16
июнь 2003	14	17,25	10,73
июль 2003	14,17	19,7	10,54
августа 2003	17,82	25,1	12,36	12.08.2003 г.
сентябрь 2003	14,76	38,37	8,42
октябрь 2003	16,27	35,2	9,76
ноябрь 2003	16,3	27,75	10,90
декабрь 2003	16,3	25,1	11,30
январь 2004	16,4	19	12,30
февраль 2004	16,3	21,3	11,88
март 2004	16,5	17,5	12,60
апрель 2004	16,2	16	12,60
май 2004	16	12,5	12,96
июнь 2004	16,15	19	12,11

Интервал перфорации бобриковского горизонта находится в скважине №1 на глубине 1296-1312 м, а в скважине №2 — на глубине 1251-1253 м.