Сущность метода щелевой разгрузки пласта

Устройство и технология щелевой гидропескоструйной перфорации

Сущность метода щелевой разгрузки пласта

В процессе строительства и эксплуатации скважин коллекторские свойства, гидродинамические характеристики призабойных зон продуктивных пластов (в дальнейшем - ПЗП) значительно ухудшаются.

Одной из основных причин такого ухудшения является нарушение равновесно-нагруженного состояния пласта при первичном вскрытии, в процессе которого в прискважинной зоне происходит концентрация высоких напряжений.
Проницаемость ПЗП снижается не только за счёт смыкания трещин поддействием высоких нагрузок, но и защемления в порах пласта кольматационных материалов из буровых растворов (глина, реагенты, цементный раствор и жидкость перфорации).

В процессе эксплуатации скважин дальнейшее ухудшение коллекторских свойств пласта может происходить по причине создания напряженного состояния, в виду значительного снижения пластового давления, а также за счёт проникновения в ПЗП несоответствующих требованиям технологических жидкостей для ремонта
скважин, например, необработанной технической или пластовой воды для глушения и промывки скважин и др., привнесения в поры пласта, в составе указанных жидкостей, кольматирующих компонентов (взвешенные частицы, ил, песок, продукты коррозии, АСПО, цемент и др.).

Все это приводит к значительному снижению проницаемости ПЗП, ухудшению связей скважины с пластом и падению её производительности.

Одним из эффективных методов восстановления проницаемости ПЗП является щелевая гидропескоструйная перфорация пласта (ЩГПП).

Метод заключается в создании каналов фильтрации в ПЗП с использованием кинетической энергии и абразивного воздействия струи жидкости, имеющей в своем составе кварцевый песок.

Высокоскоростная затопленная струя жидкости с песком, исходящая из сопел аппарата (в дальнейшем - гидроперфоратор) в направлении стенки скважины под давлением, равным 15-30 МПа, интенсивно разрушает (просверливает) в заданном интервале ПЗП металл обсадной колонны, проникает в цементное кольцо и породу, создавая канал, по которому происходит сообщение скважины с пластом.

Сопла (в дальнейшем - гидромониторные насадки) вмонтированы в гидроперфоратор, которые спускаются в скважину на насосно-компрессорных трубах (НКТ) и устанавливаются против обрабатываемого продуктивного пласта.

Вертикальные щели, расположенные параллельно оси скважины, образуются в результате некоторого перемещения (движения) гидроперфоратора в заданном интервале ПЗП непосредственно в процессе ЩГПП.

Требуемое для образования вертикальных щелей движение перфоратора в процессе ЩГПП осуществляется несколькими способами:

– использованием специального забойного гидравлического двигателя,
обеспечивающего равномерное, с заданной скоростью, осевое

перемещение перфоратора с максимальным ходом до 50 см;

– применением определенного динамического режима прокачки рабочей
жидкости через насадки, в результате чего, за счет разности длин
вытяжки НКТ, за один цикл достигается создание щели длиной > 0,25 м;

– осевым перемещением колонны НКТ при помощи устьевого механизма.

Образование горизонтальной круговой щели в стенке скважины (в качестве частной задачи, например для обрезания обсадной колонны) осуществляется вращением рабочей колонны труб в процессе абразивного воздействия.

Наиболее эффективным считается щелевое вскрытие с созданием вертикальных, диаметрально-противоположных щелей.

Основной целью щелевого вскрытия является достижение так называемой щелевой разгрузки пласта, т.е. разгрузки высоких напряжений породы в прискважинной зоне, образующихся при бурении и эксплуатации и являющихся причиной значительного, в ряде случаев до нулевых значений, снижения проницаемости ПЗП. Механизм такой разгрузки состоит в том, что создаваемая при щелевом вскрытии за обсадной колонной определённая полость образует так называемую зону боковой разгрузки с последующим перераспределением напряжений, благодаря чему в значительной степени снимаются нагрузки на призабойную зону пласта и существенно увеличивается площадь фильтрации.

Условиями достижения боковой разгрузки при щелевом вскрытии являются: охват щелями всей эффективной мощности пласта (пропластков), а также достаточная для данной скважины глубина прорезки щелей.

Следовательно, понятия щелевое вскрытие и щелевая разгрузка пласта не идентичны.

Щелевое вскрытие означает общий процесс вскрытия пласта щелевой перфорацией и является необходимым, но может быть недостаточным условием для достижения второго.

Разработка и реализация положений о щелевой разгрузке пласта стали возможными благодаря многолетним теоретическим и лабораторным исследованиям «напряженного состояния пород в прискважинной зоне пласта и его влияния на проницаемость горных пород», выполненным в институтах ВНИИокеангеология (НПО «Севморгеология) и ВНИМИ (исследования в области горной геомеханики) и ООО «Интенсификация».

Ими были разработаны и предложены в 1980-х годах метод щелевой разгрузки продуктивных пластов в прискважинной зоне, специальное скважинное оборудование и технология создания разгружающей щели.

Согласно вышеизложенным положениям о равновесно-нагруженном состоянии пласта, высокая эффективность ЩГПП может быть достигнута за счёт многократного повышения площади фильтрации и проницаемости ПЗП в результате того, что:

– многократно по сравнению с другими методами перфорации
увеличивается площадь вскрытия пласта;

– благодаря достигаемой при ЩГПП разгрузке напряженного состояния
пород в прискважинной зоне, повышаются фильтрационно-ёмкостные
свойства коллекторов и увеличивается площадь фильтрации.