18.4. Теплофізичні методи впливу

Теплофізичні методи впливу на привибійну зону (циклічний і стаціонарний електропрогрів, термоакустичні і електромагнітні обробки, циклічний паротепловий вплив) застосовують для поліпшення фільтраційних властивостей порід. Їх призначення – видалення парафіну, смол і солей; періодичний прогрів порід пласта навколо свердловини для збереження фільтраційних властивостей порід; ліквідація наслідків проникнення в пласт фільтрату промивної рідини. Розмір зони з погіршеною проникністю порід і причину зниження фільтраційних властивостей встановлюють за результатами термогідродинамічних досліджень стану і властивостей присвердловинної частини пласта, а також за даними пробних обробок вибоїв контрольних свердловин.

Стаціонарне електропрогрівання здійснюється в процесі розробки родовищ, що містять нафту в'язкістю більшою 50 мПа^.с за допомогою електричних нагрівачів, що спускаються в привибійну зону свердловини на кабелі. Електронагрівач встановлюють під глибинним насосом, а кабель кріплять до насосно-компресорних труб.

Циклічний електропрогрів при якому привибійна зона прогрівається періодично. До охолодження порід потоком нафти провідність їх у прогрітій зоні значно зростає. Потім відбувається повторний цикл прогріву порід і т. п. Тривалість і періодичність обробок визначають з урахуванням радіуса, що задається, властивостей пластової системи, потужності електронагрівача, температури у свердловині, яка на вибої підтримується розташованими в корпусі електронагрівача терморегуляторами. За розрахунковими даними при температурі у свердловині 140 ⁰С, потужності електронагрівача 25 кВт і початковій температурі пласта 40 ⁰С для прогріву пісковику на глибину 0,45 –0,5 м до 60 ⁰С потрібно 4 – 5 діб. У цьому випадку ефект від термообробки може продовжуватись кілька місяців.

Термоакустична обробка. Для скорочення часу, необхідного на прогрів пласта до заданої температури, і збільшення ефективності впливу теплову обробку поєднують з акустичною. Хвильове поле, створюване акустичним випромінювачем, сприяє збільшенню температуропровідності пласта, глибини обробки, виносу з пористого середовища частинок парафіну, промивної рідини і її фільтрату, твердих відкладень солей. Глибина зони впливу при цьому досягає 8 м. Застосовувана апаратура складається з ультразвукового генератора і секційного термоакустичного випромінювача, який спускають у свердловину на колоні НКТ або кабелі.

Циклічний паротепловий вплив – періодичне нагнітання у пласт по насосно-компресорних трубах сухого пару (до 3000 т). Цей спосіб використовують при глибині свердловини до 1000 м і в'язкості нафти більшою 50 мПа^.с. Пласт вдається прогріти на відстань до 30 м. Після відновлення експлуатації підвищена температура у пласті зберігається протягом 2 – 3 місяців за рахунок накопичених запасів тепла під час нагнітання пару.

18.5. Імпульсно-ударний і вібраційний вплив

Провідність пласта у привибійній зоні можна підвищити шляхом впливу на породи потужними ударними хвилями, що генеруються під час вибуху на вибої глибинних бомб і зарядів вибухових речовин (ВР) спеціального призначення. Утворювана при цьому мережа тріщин в твердих породах поряд із супутніми вибуху тепловими ефектами і фізико-хімічними змінами властивостей нафти під впливом продуктів вибуху, що проникають у пори пласта, створюють умови, які сприяють поліпшенню припливу нафти і газу в свердловини. Один з варіантів імпульсно-ударного впливу на пласт – розрив його пороховими газами, що здійснюється спеціальними снарядами АДС і генераторами тиску ПГД-БК.

Елементи снаряда АДС, з'єднані у вигляді гірлянди, приводяться в дію за допомогою спіралей розжарювання, вмонтованих в тіло елементів-шашок. Час згоряння заряду становить близько 200 с. При цьому тиск на вибої зростає до 100 МПа. Крім того, виділяється значна кількість тепла. Температура біля стінки свердловини сягає 180 – 250 ⁰С. Щоб збільшити інтенсивність ударного імпульсу, необхідного для розриву пласта, застосовують заряди з меншим часом згоряння.

Продукти згоряння, що містять двоокис вуглецю, соляну кислоту, воду, хлор, оксиди азоту, проникаючи у пласт під тиском порохових газів, знижують в'язкість нафти, розчиняють карбонатні складові породи, руйнують адсорбційні шари на межах розділу. Все це в сукупності здійснює комплексну термогазохімічну і імпульсну дію на пласт, що сприяє збільшенню дебітів свердловин.

Заряди генераторів тиску типу ПГД-БК складаються з декількох шашок масою до 10 кг кожна. Під час вибуху у зв'язку з невеликим часом згоряння заряду тиск на вибої може зростати до 250 МПа внаслідок проявлення інерції рідини у свердловині навіть тоді коли пласти роз'єднані пакером. Під впливом імпульсу тиску стовп рідини у свердловині після вибуху коливається з затухаючою амплітудою, створюючи на привибійну зону пласта змінні навантаження, що сприяють утворенню та розкриттю тріщин і виносу у свердловину забруднюючих пори частинок. Перенесення зваженої речовини у тріщинах під впливом хвильових процесів і деяке зрушення утворених блоків один відносно іншого в результаті впливу імпульсу тиску запобігають повному змиканню тріщин після зниження тиску.

Потужний вплив на пласт можна здійснювати при внутрішньопластових вибухах рідких ВР, введених у пласт.

Інтенсивні коливальні процеси у привибійній зоні можна здійснювати за допомогою електрогідравлічного ефекту. При цьому на парі електродів, що знаходяться в рідині, створюється висока електрична напруга і в результаті відбувається «пробій» рідкого середовища. Утворений газовий міхур під впливом гідростатичного тиску рідини зникає (зачиняється) з ефектом гідравлічного удару і змінного навантаження на пласт. Далі відбувається новий «пробій» з утворенням нової хвилі коливальних процесів. В результаті електрогідравлічного ефекту на пласт діє комплекс ударних, теплових, електромагнітних та інших видів випромінювань. Після електрогідравлічного впливу продуктивність свердловин може зрости до двох разів у зв'язку з утворенням тріщин і очищенням пор пласта від води і зважених часток.

Найпростіший метод імпульсно-ударного впливу на пласт – метод імплозії. Сутність його полягає в тому, що на вибій свердловини на трубах спускають спеціальний пристрій з камерою низького тиску. На вибої вхід у камеру раптово відкривається, і в неї під впливом гідростатичного тиску спрямовується свердловинна рідина. Тиск на вибої при цьому спочатку швидко знижується, а потім знову зростає, створюючи ударний імпульс. Деякі конструкції пристроїв дозволяють багаторазово здійснювати процес імплозії без підйому обладнання на поверхню.

Безперервні коливальні процеси можна генерувати у привибійній зоні пласта також за допомогою гідравлічних вібраторів, що спускаються на трубах і приводяться в дію прокачуванням через них робочої рідини (нафти). У гідравлічних вібраторах типу ГВЗ імпульси тиску на вибої виникають внаслідок того, що турбіна, яка обертається під впливом потоку рідини, поперемінно перекриває і відкриває вихід її з корпусу вібратора. У залежності від витрат рідини і параметрів вібратора імпульси тиску на вибої можуть досягати декількох мегапаскалей. Вібратор генерує хвильові процеси, що супроводжуються «диханням» тріщин, виносом у свердловину забруднюючих частинок і води з пор пласта, зниженням в'язкості пластової нафти.