Метод плазменно-импульсного воздействия на пласт
Теоретические основы метода
Ток высокого напряжения - 3000-5000 В-от батареи накопительных конденсаторов подается на электроды, которые замыкаются калиброванным проводником, что приводит к его взрыву и образованию плазмы в замкнутом пространстве. Во время взрыва происходит освобождение энергии, переходящей в состояние сильно нагретого газа с очень высоким давлением, который, в свою очередь, с большой силой воздействует на окружающую среду, вызывая ее движение. При электрическом разряде в жидкости через калиброванный металлический проводник образуется плазменный канал. Сам проводник превращается в газ (пар), в котором происходит повышение давления, плотности и температуры среды, то есть образуется взрывная волна. Резкий скачкообразный переход вещества из исходного состояния в состояние с очень высоким давлением и температурой представляет собой ударную волну, которая распространяется со сверхзвуковой скоростью. Передний фронт ударной волны, имеющий избыточное давление, передает состояние движения от одного слоя к другому. В результате область, охваченная воздействием, быстро расширяется. При взрыве в жидкой среде максимальное давление достигается в момент сжатия среды в ударной волне.
При распространении взрывной волны в твердых упругих средах ударный фронт сравнительно быстро исчезает, и взрывная волна превращается в ряд последовательных колебаний, распространяющихся со скоростью упругих волн.
Источник колебаний по техническим параметрам полностью соответствует характеристикам, присущим нелинейным системам - энергоемкий, выделяет значительное количество энергии с высокой температурой (25000-28000 0С) за короткий промежуток времени (50-53 мкс), формирует ударную волну с избыточным давлением, многократно превышающим пластовое. За счет технологических ограничений ударная волна распространяется направленно через перфорационные отверстия по профилю каналов. Создаются вынужденные периодические колебания в окружающей среде (продуктивная залежь) со значительной амплитудой. Плазменно-импульсное воздействие инициируется в естественных (реальных) геологических условиях без добавок химических реагентов при любой обводненности скважины, и способствует возникновению параметрического резонанса в целом в системе, при этом возмущенная среда не оказывает на источник колебаний никакого обратного воздействия.
Таким образом, генератор ПИВ является идеальным широкополосным (1-12000 Гц) нелинейным возбудителем. Вызываемые в продуктивном пласте резонансные колебания позволяют очистить существующие и сформировать новые фильтрационные каналы на удалении более 1500 метров от очага воздействия. Кроме масштабного воздействия создание плазмы позволяет решать и локальные задачи по очистке призабойной зоны скважин. Мгновенное расширение плазмы создает ударную волну и последующее охлаждение, а сжатие плазмы вызывает обратный приток в скважину через перфорационные отверстия, что на начальном этапе обработки скважины способствует выносу кольматирующих веществ в ствол скважины.
Основные преимущества плазменно-импульсного воздействия на пласт над другими методами увеличения нефтеотдачи.
Учитывая возраст фонда скважин Троельжанского месторождения и его техническое состояние, основная часть мероприятий была направлена на восстановление герметичности эксплуатационных колонн скважин и на ревизию и смену насосов и как следствие оптимизацию режима работы скважин. Однако в результате данных мероприятий технологический эффект не велик. Проведенные мероприятия по вводу скважин из бездействия, а так же перевод скважин на другие пласты в последние годы были менее эффективными.
Таблица 1‑ Структура дополнительной добычи от проведенных мероприятий за 2006-2016 гг. Троельжанского м-я.
Таким образом, эффективность по мероприятиям, проведённым за последние годы, низкая – это, прежде всего, связанно с износом оборудования скважин. При неудовлетворительном техническом состоянии конструктивных составляющих скважин, такие методы как промывка забоя, ревизия и смена насоса, изменение длины хода ШГН бесполезны.
Особенностью предлагаемой технологии скважинного упругого воздействия является воздействие не только на призабойную зону, но и на пласт в целом, благодаря глубокому проникновению сейсмоакустической волны в пласт.
При этом в пласте происходят следующие процессы:
- разогрев прискважинной зоны;
- ускорение (до 1000 раз) гравитационной агрегации нефти и газа;
- увеличение относительный фазовых проницаемостей для нефти в большей степени, чем для воды;
- увеличение (в десятки раз) скорости и полноты капиллярного вытеснения нефти водой;
- возникновение сейсмоакустической эмиссии в породах коллектора, сопровождающейся образованием микротрещин;
изменение напряженного состояния горных пород коллектора и связанное с этим изменение структуры порового пространства.
Обработка скважин методом плазменно-импульсного электрогидравлического занимает всего 8-10 ч. Данная технология позволяет не только повысить в несколько раз или восстановить дебит добычных эксплуатационных скважин, но и за счет снижения поверхностного натяжения на границе фаз «нефть-вода» снизить водосодержание в продукции скважины, увеличить нефтеотдачу пласта.