oil-pumps

Методы воздействия на пласт

Нефтегаз, Полезности
Методы воздействия на пласт
Stimulation Methods
Если испытания показывают, что скважина экономически выгодна для добычи, но по какой-либо причине скорость тока неудовлетворительна, то можно провести воздействие на пласт для повышения ее производительности. When tests indicate that a well may be an economical producer, but for some reason the rate of flow is inadequate, the formation may be stimulated to increase the well’s productivity.
Самый старый способ воздействия — нитроглицериновое торпедирование. The earliest type of stimulation method used has shooting with nitroglycerin.
Нитроглицерин опускали в скважину, и взрыв создавал трещины и щели в пласте. Nitro was lowered in the wellbore, and the resulting explosion created cracks and fissures in the formation.
При этом добыча в общем улучшалась, но ствол скважины разрушался. Production was generally improved, but the wellbore was destroyed.
Кислотная обработка
Acidizing
Впервые кислоту использовали для воздействия на пласт в 1895 г. Acid was first used for well stimulation in 1895.
Кислота, закачиваемая в микроскопические протоки пласта горной породы, растворяет ее и таким образом увеличивает проходы. Acid, pumped into the microscopic flow channels of the rock formations, will dissolve the rock and enlarge the passages.
Это улучшает приток коллекторных жидкостей к скважине. This improves the flow of reservoir fluids to the wellbore.
Хотя
при этом удавалось добиться значительного увеличения объемов добычи, но
оказалось, что кислотные растворы вызывают чрезвычайно сильную коррозию
скважинного оборудования, и этот метод был забыт.
Although significant production increases were obtained, acid solutions proved extremely corrosive to well equipment, so the method was abandoned.
Разработка в 1932 г. химических ингибиторов, позволяющих растворам кислот избирательно вступать в реакцию с породой, не поражая скважинного оборудования, возродила интерес к кислотной обработке скважин. The development of chemical inhibitors that allowed acid solutions to react selectively with formation rocks without attacking well equipment revived interest in oil well acidizing in 1932.
Благодаря отличным результатам, полученным с помощью улучшенной кислотной методики воздействия, применение этой технологии расширилось, и в настоящее время она является одной из стандартных методик заканчивания и восстановления скважин. The excellent results obtained from the improved acid stimulation process increased the use of the procedure, which is one of the standard completion and remedial techniques today.
Наиболее часто для кислотной обработки используется соляная кислота, так как она недорога и не оставляет нерастворимых продуктов реакции. Hydrochloric acid is most commonly used for acidizing treatments because it is economical and leaves no insoluble reaction product.
Соляная кислота содержит около 32% по массе газообразного хлористого водорода. Hydrochloric acid by weight contains about 32% hydrogen chlorine gas.
Кислоту хранят в складских резервуарах и разбавляют до нужной концентрации (обычно около 15%) перед применением. The acid is kept in storage tanks and is diluted to the desired concentration—usually about 15% — prior to treatment.
Когда соляная кислота закачивается в известковый пласт, происходит химическая реакция. When hydrochloric acid is pumped into a lime formation, a chemical reaction takes place.
Скорость реакции во время кислотной обработки пропорциональна концентрации кислоты и температуре и обратно пропорциональна давлению. The rate of reaction during an acidizing treatment is proportionate to the acid concentration and temperatures, and inversely proportionate to the pressure.
Но так как для возвращения высоковязких растворов отработанной кислоты из пор в пласте требуется существенное давление, концентрации выше 15% редко применяются для кислотной обработки. But because considerable pressure is required to return highly viscous spent-acid solutions from the pores of the formation, concentrations greater than 15% are rarely used in acid treatments.
В полевых условиях концентрацию кислоты можно определить с помощью либо ареометра, либо полевого набора для титрования. Acid strength can be estimated in the field by either a hydrometer or a field titration kit.
Точность ареометрических измерении зависит от аккуратности их проведения и от методики, используемой инженером. The accuracy of the hydrometer readings depends on the care and technique used by the engineer.
Во время измерений ареометр и стеклянный цилиндр должны быть чистыми, чтобы ни грязь, ни нефть не оставались на движущихся частях. When testing, the hydrometer and the glass cylinder must be cleaned carefully to ensure that no dirt or oil remains on the moving parts.
Температуру образца кислоты надо довести до 15°С. The temperature of the acid sample should be corrected to 60° F.
Предварительные испытания
Preliminary testing
При кислотной обработке следует оценить несколько характеристик, поэтому испытания так важны. When acidizing, several characteristics must he evaluated; that is why testing is so important.
Керны или обломки выбуренной породы дают сведения о пористости, проницаемости и насыщенности пласта водой и нефтью. Cores or cuttings provide information on porosity, permeability, and oil and water saturations.
Образец сырой нефти из пласта можно также проверить на склонность к эмульгированию. A sample of the crude from the formation can also be tested for emulsifying tendencies.
Если сырая нефть образует эмульсии либо со свежей, либо с кислотой, следует добавлять соответствующие деэмульгаторы. If the crude tends to emulsify with either the fresh acid or the spend acid, appropriate emulsion-breaking additives will be required.
Другой важный фактор — выяснение способности к набуханию силикатных компонентов пород пласта. Another important factor is to determine the swelling properties of silicate components of the formation rock.
В некоторых случаях частицы глин и бентонитов могут увеличиваться в размерах в несколько раз под действием кислотных растворов. In some cases, clay and bentonite particles may enlarge to several times their original volume after being exposed to an acid solution.
Эти увеличившиеся частицы способны заблокировать микроскопические протоки в коллекторе или, что еще хуже, уменьшить размер протоков по сравнению с начальным. These enlarged particles may plug the microscopic flow channels in the reservoir or, even worse, may reduce the flow channel to smaller than original.
Таким образом если проверка показывает, что образец породы имеет склонность к набуханию, необходимы дополнительные средства контроля силикатов для предохранения от набухания и вызываемого им повреждения. So if tests indicate the formation sample exhibits a tendency to swell, proper silicate control additives are used to prevent this swelling and the resulting damage.
Оборудование для кислотной обработки
Acidizing equipment
Для кислотной обработки нефтяных и газовых скважин разработано специальное транспортное и насосное оборудование. Specialized transport and pumping equipment has been developed for acidizing oil and gas wells.
Растворы кислоты перевозят на промысел в автоцистернах емкостью от 2 до 13 куб.м. Tank trucks, ranging in size from 500 to 3,500 gal capacity; carry the acid solutions to the well site.
Химические добавки замешиваются в кислоту во время заправки цистерны. Chemical additives are premixed into the acid at the time the transport is loaded.
Насосы, установленные на грузовых автомобилях используются для подачи кислоты через скважину в продуктивный пласт. Truck-mounted pumps are used to inject the acid down the well and into the productive formation.
Бензиновые или дизельные моторы насосов могут развивать гидравлическую мощность до 1000 л.с. The pumps heavy-duty gasoline or diesel engines are capable of producing as much as 1,000 hydraulic horsepower.
Эти большие мощности необходимы для того чтобы заставить кислоту проникать в поры породы против естественного давления в пласте. These large horsepower ratings are necessary to force the acid into the pores of the rock against the natural formation pressure.
Методики обработки
Treating techniques
Два основных типа кислотной обработки — неконтролируемый, или неизбирательный, метод и контролируемый, или избирательный, метод (рис 13.2). The two basic types of acidizing treatments are the uncontrolled, or nonselective method and the controlled, or selective, method (Fig. 13-2).

При неконтролируемой обработке вниз по обсадной колонне сначала закачивается раствор кислоты, затем достаточное количество жидкости, чтобы вытеснить кислоту в пласт. In uncontrolled treatment, an acid solution is pumped down the casing and is followed by enough displacement fluid to force the acid out into the formation.
Этот метод может осуществляться с насосно-компрессорной колонной или без нее и наиболее применим в скважинах с одной продуктивной зоной, в нагнетательных скважинах или скважинах для утилизации рассола, в газовых скважинах низкого давления или низкопродуктивных скважинах. This method can be done with or without tubing in the well and is most applicable in single-producing-zone wells, water injection or disposal wells, low-pressure gas wells, or low-capability wells.
Его достоинства — экономия времени и средств, а также легкое удаление продуктов реакции из продуктивного пласта. The advantages are savings in costs and time. Also, the reaction products can be removed more readily from the producing formation.
Недостатком метода является отсутствие контроля над тем, куда направится кислота. The disadvantage is that there is no control over where the acid will go.
Жидкость для воздействия на пласт может быть потеряна на непродуктивной зоне. Stimulation fluid could be wasted on an unproductive zone.
Методика обработки приведена ниже: The treating procedure is as follows:
  • удалить жидкость из скважины свабированием (поршневанием) или тартанием (откачиванием);
  • Remove the fluid in the hole by either swabbing or bailing.
  • закачать кислоту в скважину; если жидкость не была удалена, ее следует нагнетать в пласт перед кислотой;
  • Pump the acid into the casing. If the fluid has not been removed, it will be forced into the formation ahead of the acid.
  • вслед за кислотой подать достаточное количество вытесняющей жидкости, чтобы заставить всю кислоту проникнуть в пласт; давление, создаваемое для нагнетания кислоты в пласт, определяется мощностью и производительностью наземных насосов;
  • Follow the acid with sufficient displacement fluid to force all the acid out into the formation. The pressure used to force the acid into the formation is limited by the size and capacity of the surface pumps.
  • по истечении времени, достаточного для окончания реакции, удалить отработанную кислоту, содержащую продукты реакции, свабированием, тартанием, откачиванием насосом или, если забойное давление достаточно велико, фонтанированием из скважины.
  • After sufficient time has elapsed for the acid to react completely, remove the spent acid containing the reaction products from the well by swabbing, bailing, pumping, or, if there is sufficient bottomhole pressure, by flowing the well.
В случае водонагнетательных скважин часто достаточно просто возобновить нагнетание, чтобы заставить отработанную кислоту перейти из призабойной зоны в пласт. In the case of water injection wells, it is often possible merely to resume injection so the spent acid is forced out into the formation away from the well-bore.
Это не помешает дальнейшей эксплуатации. There it cannot interfere with subsequent operations.
При обычной контролируемой кислотной обработке насосно-компрессорная колонна должна оставаться в скважине и должна существовать возможность заполнения скважины жидкостью. In the conventional controlled acidizing treatment, tubing must be in the hole and the well must be capable of being filled with fluid.
Насосно-компрессорная колонна устанавливается ниже продуктивной зоны. The tubing is positioned below the productive section.
Сначала скважина заполняется нефтью, затем поступает кислота в количестве, достаточном для вытеснения нефти из насосно-компрессорной колонны, включая кольцевой объем над продуктивной толщей. The well is first filled with oil, then is followed by enough acid to displace the oil in the tubing, including the annular volume over the pay section.
Как только кислота оказывается на уровне продуктивного пласта, выход обсадной колонны перекрывается. As soon as the acid is positioned opposite the pay, or producing section, the casing outlet is closed.
Кислота закачивается по насосно-компрессорной колонне и продавливается в пласт. The acid is pumped down the tubing and is forced out into the formation.
За ней следует достаточное количество вытесняющей жидкости для очистки насосно-компрессорной колонны и ствола скважины. The acid is then followed by enough displacement fluid to clear the tubing and wellbore.
Другой вид контролируемой обработки — пакерный метод (рис. 13.3). Another type of controlled treatment is the packer method (Fig. 13-3).

В этом случае в насосно-компрессорную колонну непосредственно над зоной, подлежащей кислотной обработке, вводится пакер (расширяющаяся пробка). Here, a packer is run in on tubing to a joint just above the zone to be acidized.
Скважина заполняется нефтью, после чего кислота закачивается по насосно-компрессорной колонне и локализуется на уровне продуктивной зоны. The well is filled with oil, after which acid is pumped down the tubing and positioned across the productive interval.
Затем пакер устанавливается, не позволяя кислоте перемещаться вверх по кольцевому зазору. The packer is then set preventing the acid from traveling further up the annulus.
Иногда сначала устанавливается пакер, а нефть удаляется из насосно-компрессорной колонны свабированием после этого кислота прокачивается вниз. Sometimes the packer is set first and the oil is swabbed from the tubing. After this, the acid is pumped down.
В некоторых случаях кислота прокачивается в насосно-компрессорную колонну, вытесняя перед собой нефть в пласт. In some cases, the acid is pumped into the tubing, displacing the oil ahead of it into the formation.
Преимущество пакерного метода заключается в том, что кислота запирается в участке пласта ниже пакера. The advantage of the packer method is that the acid is confined to the section of the formation below the packer.
Это предотвращает ее попадание в непродуктивные зоны выше по стволу скважины. This prevents entry into the nonproductive: zones up the wellbore.
При необходимости в кольцевой зазор может подаваться нефть для снижения перепада давлений на разных сторонах пакера и предотвращения его срыва. If necessary, oil may be pumped into the annulus to reduce the pressure differential across the packer and prevent it from becoming unseated.
Другие распространенные виды контролируемой обработки: метод селективных электродов, методика радиоактивных меток, комбинированные методы, а также применение шаровых уплотнителей и временных пластозакупоривающих материалов. Other popular forms of controlled treatments include the selective electrode technique, the radioactive-tracer technique, the combination method, ball sealers and temporary plugging agents.
Все эти методы имеют свои достоинства и недостатки и подлежат тщательному анализу перед применением. All of these methods have their own advantages and disadvantages and should be carefully analyzed before use.
В целом достоинство селективной кислотной обработки состоит в том, что максимальное положительное действие кислоты достигается посредством ее попадания только в заданный участок. Overall, the advantage of selective acidizing is that maximum benefit is derived from the acid by controlling the section into which it enters.
Помимо того, что кислота не поступает в непродуктивные зоны, она может направляться на менее проницаемые участки, в которые в ином случае не попадет. In addition to keeping the acid out of unproductive zones, the acid can be diverted to the less-permeable sections that otherwise would not benefit from the acid.
Кроме того, кислота может быть отведена от любых известных обводненных зон, на которые обработка не сможет повлиять благотворно. Also, the acid can be diverted away from any known water zones that would not benefit from the acid.
Недостатки селективной кислотной обработки заключаются в ее более высокой стоимости, сложности проведения и (в некоторых случаях) увеличении времени, необходимого для прочистки скважины после обработки. The disadvantages of selective acidizing are that it costs more, the treatment is harder to conduct, and (in some eases) more time is required for the well to clean up after treatment.
Ступенчатая кислотная обработка
Stage acidizing
Ступенчатую кислотную обработку используют для плотных известняков. Stage acidizing is for treating dense and tight limestones.
Скважину обрабатывают в две или несколько раздельных стадий, а не в одну общую. The well is treated with two or more separate stages of acid rather than one large treatment.
Это позволяет выполнить работу при более низких давлениях, чем при одной большой обработке. This allows the work to be done at lower pressures than would be necessary with a single large treatment.
Обычно кислоты свабируют из скважины в промежутке между стадиями для предотвращения продавливания отработанной кислоты в глубину пласта. Generally the acid is swabbed out of the well between stages to avoid pushing the spent acid farther into the formation.
Иногда ступенчатая обработка применяется в известняковых пластах, где существует вероятность прорыва в обводненную зону. Sometimes in limestone formations, when there is a possibility of breaking into a water /one, stage treatments are used.
Это позволяет прекратить обработку при первых признаках воды. This permits the treatment to be stopped at the first sign of water.
Отработанная кислота проверяется на наличие воды после каждой стадии. The spent acid is checked for water after each stage of acid.
Другая область применения — это очистка загрязненной приствольной зоны после одностадийной кислотной обработки. Another application is to clean up the contaminated zone near the wellbore with one stage of acid.
При этом облегчается более глубокое проникновение в пласт при более низких давлениях на более поздних стадиях. Then later stages can readily penetrate farther into the formation at fewer pressures.
Если пласт содержит мелкий нерастворимый песок или частицы кремнистого сланца, способные вызвать засорение, при обычной обработке часто происходит резкое увеличение давления. If a formation contains fine insoluble sand or chert particles that could cause plugging, sudden pressure increases are often encountered during conventional treatments.
В случае засорения кислота должна быть выкачана из насосно-компрессорной колонны и хорошо очищена перед продолжением обработки. When plugging occurs, the acid must be circulated out of the tubing and the well cleaned up before the treatment can proceed.
Ступенчатая обработка облегчает эту задачу, потому что свежая кислота на каждой последующей стадии может проникать в пласт при более низких давлениях с более высокой скоростью. Stage treating alleviates this problem because the fresh acid in each succeeding stage can penetrate the formation at lower pressures and higher rates.

Автор — Евгений Бартов