39131

Методы воздействия на ПЗС. Процессы в призабойной зоне пласта

Реферат

География, геология и геодезия

Извлечение нефти из пласта и любое воздействие на него осуществляются через скважины. Призабойная зона скважины (ПЗС) - область, в которой все процессы протекают наиболее интенсивно. Здесь как в единый узел сходятся линии токов при извлечении жидкости или расходятся - при закачке. Здесь скорости движения жидкости, градиенты давления, потери энергии, фильтрационные сопротивления максимальны.

Русский

2016-07-29

67 KB

40 чел.

Poccийcкий гocyдapcтвeнный yнивepcитeт
нeфти и гaзa имeни И.М.Гyбкинa

Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин

Peфepaт

пo тeмe: «Процессы в призабойной зоне пласта»

Выпoлнил мaгиcтpaнт гpyппы PМН 12-01:Гapaвaнд Aбyзap

Pyкoвoдитeль: Подгорнов.В.М

Мocквa, 2013

Содержание:

Введение ----------------------------------------------------------------------------

Методы воздействия на ПЗС-----------------------------------------------

Свойства горных пород-------------------------------------------------------

  •  Пористость--------------------------------------------------------
  •  Проницаемость---------------------------------------------------
  •  Смачиваемость--------------------------------------------------
  •  Плотность----------------------------------------------------------

Ухудшение коллекторских свойств ПЗП----------------------------

Буровые растворы, применяемые при вскрытии продуктивных пластов-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ--------------------------------------------------------------------

Введение

Извлечение нефти из пласта и любое воздействие на него осуществляются через скважины. Призабойная зона скважины (ПЗС) -  область,  в которой все процессы протекают наиболее интенсивно.  Здесь как в единый узел сходятся линии токов при извлечении жидкости или расходятся    -    при закачке.  Здесь скорости движения жидкости,  градиенты давления,  потери энергии, фильтрационные сопротивления максимальны.

От состояния призабойной зоны пласта существенно зависит эффективность разработки месторождения,  дебиты добывающих скважин, приемистость нагнетательных и та доля пластовой энергии, которая может быть использована на подъем жидкости непосредственно в скважине.

Очень важно сохранить ПЗС в таком состоянии, чтобы энергия, расходуемая на преодоление фильтрационных сопротивлений ПЗС,  была бы достаточно мала как при отборе жидкости из пласта,  так и при нагнетании в пласт. Само бурение скважины уже вносит изменения в распределение внутренних напряжений в окружающей забой породе.  Перфорация обсадной колонны сопровождается кратковременным воздействием на ПЗС ударных волн различных частот, которые воздействуют на кристаллы, слагающие породу, и вызывают пьезоэлектрический эффект на гранях этих кристаллов.  Возникающее электрическое поле,  в зависимости от его полярности,  интенсивности и продолжительности существования,  может либо тормозить,  либо способствовать фильтрации,  влиять на формирование аномальных жидкостных слоев на границе с поверхностью пор пласта.

В процессе добычи нефти вся извлекаемая пластовая жидкость - нефть, вода и газ – проходит через призабойные зоны добывающих скважин и вся нагнетаемая в пласты вода -    через ПЗС нагнетательных скважин.

Эти процессы происходят при температурах и давлениях, отличных от тех, при которых эти жидкости (или газы) были первоначально на поверхности или в пласте. В результате в ПЗС, могут откладываться как различные углеводородные компоненты  (смолы,  асфальтены,  парафины и ДР.),  Так и различные соли,  выпадающие из растворов в результате нарушения термодинамического равновесия.

Для снижения фильтрационных сопротивлений необходимо осуществлять мероприятия по воздействию на ПЗС для повышения проницаемости,  улучшения сообщаемости со стволом скважины и увеличению системы трещин или каналов для облегчения притока и снижения энергетических потерь в этой ограниченной области пласта.

Методы воздействия на ПЗС:

Все методы воздействия на ПЗС можно разделить на три основные группы:  химические, механические, тепловые.

  1.  Химические методы воздействия целесообразно применять только в тех случаях,  когда можно растворить породу пласта или элементы,  отложение которых обусловило ухудшение проницаемости ПЗС, как например, соли или железистые отложения и др. Типичным методом воздействия является простая кислотная обработка.
  2.  Механические методы воздействия эффективны в твердых породах, когда создание дополнительных трещин в ПЗС позволяет приобщить к процессу фильтрации новые удаленные части пласта. К этому виду воздействия относится ГРП.
  3.  Тепловые методы целесообразны только в тех случаях, когда в ПЗС произошло отложение твердых пли очень вязких углеводородов, таких как парафина, смол, асфальтенов, а также и при фильтрации вязкой нефти. К этому виду воздействия относятся прогревы ПЗС глубинным электронагревателем, паром или другими теплоносителями.

Существуют разновидности методов воздействия на ПЗС, которые сочетают характерные особенности перечисленных трех основных. Например, термокислотная обработка скважин сочетает в себе как  химическое воздействие на породу пласта, так и тепловое воздействие в результате выделения большого количества теплоты при химической реакции со специально вводимыми веществами и т. д.

Таким образом, выбор метода воздействия основывается на тщательном изучении термодинамических условий и состояния ПЗС, состава пород и жидкостей.

Свойства горных пород

 Пористость

Под пористостью горных пород понимается наличие в ней пор, каверн, трещин и других полостей, содержащих нефть, газ и воду. Различают общая и открытую пористость. Общая - определяется объемом всех пустот в породе, открытая – сообщающихся между собой. В нефтепромысловой практике в основном используется открытая пористость, так как она способствует извлечению нефти из недр. Она определяется как отношение объема открытых (сообщающихся) пор к объему образца породы – коэффициент пористости (Кп). Он выражается в долях единицы или процентах. Коэффициент пористости характеризует емкостные свойства пород – коллекторов.Расчет его производится по следующей формуле:

где П — пористость (%), Vпор — объём пор в исследуемом материале, Ve — объём образца материала в естественном виде.

Значение коэффициента пористости зависит от размера и формы зерен, степени их отсортированности и уплотнения, а также от минерального состава цемента и типа цементации. Наибольшей пористостью среди терригенных пород в естественных условиях обладают несцементированные или слабосцементированные разности.

По величине поровых каналов выделяются следующие группы: сверхкапиллярные, с диаметром пор – 0,508-2 мм; капиллярные - 0,0002 - 0,508 мм; субкапиллярные – менее 0,0002 мм. Движение нефти и газа в сверхкапиллярных порах происходит свободно, капиллярных – при значительном участии капиллярных сил, субкапиллярных – движение жидкости практически невозможно. Породы с субкапиллярными порами относятся к непроницаемым, плотным: глины, глинистые сланцы, известняки. В зависимости от характера полостей выделяют три типа коллектора: поровый, каверновый, трещинный. Поровые коллекторы образованы межзерновой пористостью в терригенных и карбонатных породах. Каверновые характерны для карбонатных пород. Трещинные коллекторы встречаются преимущественно в карбонатных породах и терригенных с карбонатным цементом. Они в чистом виде встречается редко и отмечены на больших глубинах в плотных карбонатных породах, песчаниках, хрупких сланцах, метаморфизованных и изверженных породах. Чаще можно видеть карбонатные коллекторы смешанного типа – порово-каверново-трещинные. В их формировании принимали участие различные процессы: выщелачивание, доломитизация - увеличивающие емкость; перекристаллизация, окремнение, уплотнение – снижающие емкостные свойства коллекторов. В зависимости от преобладания тех или иных полостей и типа коллектора пористость карбонатных пород колеблется от 0,1 до 30%. Для коллекторов с межзерновыми порами она составляет 16 – 20%. В каверновых коллекторах достигает 30% и выше. Емкость трещинных коллекторов чрезвычайно мала и составляет всего 0,1 – 3%.

  •  Проницаемость

Проницаемость горных пород - способность горн. пород пропускать через себя жидкости и газы при гидростатич. давлениях; мера фильтрационной проводимости трещиновато-пористых сред. Пропускная способность пористых сред зависит от физ.-хим. свойств жидкостей и газов и геометрии пустотного пространства: размеров, извилистости и  сообщаемости пор и трещин.  Pазличают абсолютную, эффективную и относительную П. Aбсолютная (физическая) П. при фильтрации однородной жидкости или газа (Ka) определяется геометрией порового пространства и характеризует физ. свойства породы. Эффективная П. - способность пород пропускать Флюид при сохранении других остаточных флюидов (воды, нефти) – Kэф зависит от сложности структуры порового пространства, поверхностных свойств, наличия глинистых частиц. Oтносит. П. возрастает c увеличением насыщенности породы флюидом и достигает макс. значения при полном насыщении; для нефти, газа, воды она колеблется от нуля при низкой насыщенности до единицы при 100%-ном насыщении. Поверхностные свойства пород определяют относит. проницаемость для разл. фаз.  

  •  Смачиваемость

Смачиваемость горных пород   Способность горных пород смачиваться жидкостями. Степень смачиваемости горных пород зависит как от минералогического состава породы, так и от свойств жидкостей. Одновременное присутствие в нефтяном пласте нефти и воды приводит к возникновению межфазных натяжений на контактных поверхностях между отдельными фазами. Если вода избирательно лучше смачивает породу, чем нефть, и самопроизвольно распространяется по поверхности породы, замещая нефть, (что обычно и наблюдается в природе), то порода называется гидрофильной или олеофобной. В ином случае (порода лучше смачивается нефтью) порода называется гидрофобной или олеофильной. Наличие в коллекторах «связанной» воды в некоторых случаях обусловливает гидрофильность нефтеносных песков и песчаников.

Степень смачивания характеризуется углом смачивания. Угол смачивания (или краевой угол смачивания) это угол, образованный касательными плоскостями к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, а вершина угла лежит на линии раздела трёх фаз.

  •  Плотность

Плотность - это масса единичного объема вещества. От этого показателя зависит вес конструкции: чем выше плотность камня, тем конструкция будет тяжелее. По плотности камни делятся на легкие (плотность до 2200 кг/м3) и тяжелые (плотность более 2200 кг/м3). Плотность зависит от пористости породы и минералов, входящих в ее состав.

Ухудшение коллекторских свойств ПЗП

Под воздействием избыточного давления промывочная жидкость проникает в поры продуктивного пласта. В основном проникает дисперсная среда (вода), но возможно и проникновение частиц дисперсной фазы, например при гидроразрыве.

Дисперсная среда проникает в глубь пласта и оттесняет нефть (газ) от скважины.

Значительно ухудшается проницаемость пласта. Если в коллекторе содержатся глинистые частицы, то они набухают и сужают каналы. Если содержатся соли, то они могут образовать нерастворимые осадки. Взаимодействие углеводородов с водой создает эмульсию, которая уменьшает фазовую проницаемость для нефти и газа.

Технология вскрытия продуктивного пласта в процессе бурения практически не отличается от технологии бурения всего ствола скважины, поэтому, как правило, физико-механические свойства продуктивного пласта не учитывают. Исключение составляет выбор типа бурового раствора (нодалеко не во всех случаях).

Буровые растворы, применяемые при вскрытии продуктивных пластов:

 Вода, обработанная ПАВ.

 Глинистый раствор, обработанный ПАВ, термостойкий, хлоркальциевый, эмульсионный.

 Безглинистые растворы – меловые, полимерные.

 Растворы на углеводородной основе.

Буровые растворы должны иметь минимальные плотность, водоотдачу, поверхностное натяжение. Степень минерализации и солевой состав должны быть близки к пластовым.  

Буровой раствор- минимально снижающий проницаемость призабойной зоны. Наиболее доступный для изменения фактор   обработка буровых  (позднее тампонажных) растворов с целью снизить или довести далее до нулевого значения водоотдачу буровых (и цементных) растворов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  1.  Влияние физико-химических процессов на снижение продуктивности низкопроницаемых пластов сопоставимо с влиянием фильтрационного проникновения буровых растворов в результате гидравлической репрессии. Ущерб, наносимый продуктивности при заканчивании скважин, снижается или увеличивается в зависимости от величины и направления действия физико-химических процессов.
  2.  Восстановление нефтегазопроницаемости в зоне проникновения определяется режимом возбуждения притока, результативность которого зависит от характера распределения остаточных водной и углеводородной фаз в ПЗП и от физико-химического взаимодействия компонентов буровых растворов с породой и пластовыми флюидами.
  3.    Для повышения эффективности возбуждения притока в низкопроницаемых коллекторах целесообразно сокращать зону проникновения за счёт управления интенсивностью и направлением действия физико-химических процессов в ПЗП.  
  4.   Величина, темп и характер приложения депрессии определяют эффективность срыва фильтрационных корок, деформацию коллектора, восстановление подвижности флюидов в ПЗП, очистку фильтрующих каналов, равномерность вовлечения фильтрующих каналов различной раскрытости. Оптимальное сочетание параметров возбуждающего воздействия обеспечивает качественное освоение скважин.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71037. Повірка вольтметра, амперметра і лічильника електричної енергії 258 KB
  В електронних лічильниках напруга і струм перетворюються у імпульси які перемножуються інтегруються в часі так що їх кількість пропорційна спожитій електроенергії. Дійсна стала лічильника Номінальна стала лічильника це кількість електроенергії у ватсекундах яка відповідає вказаному на лічильнику передаточному числу...
71038. Дослідження однофазного трансформатора 871.5 KB
  Вивчити будову і дослідити роботу трансформатора в режимах холостого ходу короткого замикання і під навантаженням. Механічним аналогом трансформатора може бути редуктор.1 зображені функціональні схеми трансформатора і редуктора. До трансформатора від джерела електричної енергії підводиться потужність...
71039. Дослідження характеристик трифазного синхронного генератора 670 KB
  Трифазні синхронні генератори призначені для перетворення механічної енергії в електричну. За їх допомогою виробляється електрична енергія на електричних станціях. На теплових і атомних електростанціях генератори приводяться в рух паровими турбінами, а на гідроелектростанціях – гідравлічними турбінами.
71040. Исследование дифференциального усилителя постоянного тока 143 KB
  Цель работы: Ознакомиться с принципом работы ДУ выполненного в виде полупроводниковых микросхем. Снять частотную характеристику, снять зависимость между входным и выходным напряжением. Перечень используемого оборудования: Комплект оборудования для проведения лабораторных работ по промышленной электронике К4824...
71041. Дослідження характеристик трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором 2.21 MB
  Вивчити конструкцію принцип дії та експериментально дослідити основні характеристики трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором. Ротор двигуна складається із осердя зібраного як і статор із тонких листів електротехнічної сталі і закріпленого на валу і обмотки розміщеної в пазах.
71042. Дослідження напівпровідникових діодів 917 KB
  Зі збільшенням прямої напруги прямий струм швидко зростає так як концентрація основних носіїв велика і може перевершити максимально допустиме значення. У відкритому стані спад напруги на pn переході невеликий і складає. При зростанні зворотної напруги зворотний струм швидко досягає насичення і майже не змінюється.
71043. Дослідження напівпровідникового стабілітрона 174 KB
  Дослідним шляхом зняти вольтамперну характеристику стабілітрона визначити його параметри порівняти з довідковими даними і дослідити вплив навантаження на точність стабілізації напруги стабілітроном. Короткі теоретичні відомості Стабілітронами називають напівпровідникові діоди призначені для стабілізації напруги.
71044. Дослідження характеристик біполярного транзистора 608.5 KB
  Експериментальним шляхом зняти статичні вольтамперні характеристики біполярного транзистора увімкненого з загальним емітером; визначити за цими характеристиками його h параметри та освоїти методику вимірювання параметрів транзисторів за допомогою тестера.
71045. Дослідження тиристорного регулятора напруги 496 KB
  Вивчити роботу тиристора в схемі регулювання напруги. Прослідкувати за зміною форми напруги при зміні кута керування. При підвищенні прикладеної напруги струм через динистор спочатку майже не змінюється аж поки напруга не досягне критичного значення рівного напрузі вмикання.