ООО «Сервисная Группа Компаний «РЕГИОН»

Инновации в нефтегазодобыче: «Технология повышения нефтегазоотдачи пластов и увеличения коэффициента приемистости нагнетательных скважин». Самара 2014

О нас

• • • • • ООО «СГКР» - молодая, динамично развивающаяся компания, основана в 2008 году.

Основным направлением деятельности является разработка и применение устройств с зарядами из энергетических конденсированных систем для ПНП, создание и освоение производства высокотехнологичной продукции. Инжиниринг, проведение научно- исследовательских работ, разработка перспективных технологий и их внедрение.

ООО «СГКР» имеет договорные и партнерские отношения с ведущими предприятиями и научно исследовательскими объединениями РФ, производителями и разработчиками нефтехимического оборудования и материалов, а так же с оборонными предприятиями РФ разработчиками составов топлив и полигонами по утилизации боеприпасов. Такими как ФГУП «НИИ ПМ», «Кафедрой технологии твердых химических веществ» СамГТУ, ООО "Метрологический центр РОСНАНО", ООО «Передовые порошковые технологии» г. Томск, ООО «Новосибирские наноматериалы» и др.

Более 3 лет ООО «СГКР» успешно проводит работы по применению технологии ПГДА на объектах ОАО «Самаранефтегаз», ОАО «Оренбургнефть» , ОАО «ЛУКОЙЛ». За этот период технология применения ПГДА (пороховой генератор давления акустический) для повышения нефтеотдачи пластов доказала свою эффективность. ООО «СГКР» обладает высокопрофессиональным научным и инженерно-техническим персоналом, обеспечивающим высокий уровень качества предоставляемых услуг Все применяемые технологии и устройства ООО «СГКР» защищены патентами на изобретения и патентами на технологии применения. ООО «СГКР» заключил лицензиарные договоры на исключительное право по использованию патентов и применению технологий, на ряд новых перспективных разработок получены приоритеты для оформления патентов.

Услуги

ПГДА – самый мощный генератор в России, имеющий наибольшую массу топлива, но, прежде всего, он увеличивает эффективность обработки скважины за счет создания высокочастотного вибрационного режима горения зарядов, приводящего к перераспределению части поступающей в пласт энергии продуктов сгорания в колебательную составляющую. По сравнению с другими отечественными устройствами на основе твердых топлив, предназначенными только для термогазохимической обработки скважины (типа ЗГРП, ПГД.БК, ПГРИ-100, ПГД100, АДС и др.), предлагаемый нефтяным компаниям генератор более эффективен и прост в исполнении и применении.

ПГДА – пороховой генератор давления акустический

Заряды, применяемые при изготовлении ПГДА, состоят из баллиститного топлива, которое не детонирует от ударов, может обрабатываться механически и при этом не деформируется даже при нагреве до температуры + 100 до +120 о о С. ПГДА предназначен для применения в скважинах с температурой С* (*-не более 3 часов), на глубинах до 5000 метров. Отличается как составом топлива (введенными в состав ингредиентами увеличивающими энергетические свойства генератора), так и вибрационным режимом горения зарядов и вибро-волновым механизмом воздействия на породу. Возникновение виброволнового воздействия обеспечивается конструкционными особенностями генератора.

Сущность метода

В процессе сгорания ПГДА возникает быстрый, временной фронт роста давления. За счет скорости нарастания давления, превышающей демпфирующую реакцию столба жидкости и газового пузыря, достигаются значения пикового давления превышающего давления разрыва пласта . В призабойной зоне, напротив интервала, образуется сеть незакрепленных микротрещин. Остаточный продукт горения генератора – азот в свободном состоянии , это обеспечивает экологическую безопасность применяемого метода и отсутствие негативного влияния для окружающей среды.

Сущность метода

При горении порохового заряда в интервале продуктивного пласта находящаяся там жидкость под давлением образующихся газов вытесняется в пласт, расширяет естественные трещины, поровые каналы и создает новые трещины с остаточными раскрытостью и протяженностью.

Расчеты, проведенные для естественных условий на основе уравнения фильтрации жидкости в поровотрещинной среде с учетом инерции, показали, что максимальная протяженность остаточной трещины при сжигании 100 кг пороха в течение 5 с составляет 15—18 м при ее раскрытии у стенки скважины 5—7 мм.

Фазовая кривая режима горения Автоколебательное горение При горении одного твердотопливного элемента в полости его канала образуются акустические (тангенциальные) волны с частотой ~ 4…20 кГц и амплитудой ~ 0,3…1 МПа с выделением энергии до 1500 кДж.

При обработке призабойной зоны пласта генераторами ПГДА, воздействие определяется следующими факторами: Механический - приводит к образованию в продуктивном пласте дополнительных микротрещин от проникновения в поры пласта газов и скважинной жидкости под большим давлением; Тепловой - ведет к расплавлению асфальто-смолистых и парафинистых отложений; •Акустическое – увеличивает проницаемости удаленных зон пласта за счет снижения коэффициента поверхностного натяжения нефти на границе с водой; Вибрационный - приводит к изменению фильтрационных характеристик и структуры пластовой жидкости за счет последующего растворения выделяющегося газа и увеличению диаметра фильтрационных каналов;

В конечном итоге образуется разветвленная система микротрещин. Снижается степень неоднородности пласта, происходит рост (или восстановление) дебита скважины. В случаях с нагнетальным фондом, увеличивается приемистость скважин.

Увеличение эффективности ПГДА

В ходе проведения опытно-промышленных работ, по применению ПГДА на нефтяных скважинах, на объектах ОАО «Самаранефтегаз», специалистами ООО «СГКР» были разработаны пути дальнейшей модернизации ПГДА.

Проведен анализ полученных результатов и выполненных работ, разработаны корректирующие спуском в скважину.

действия, усовершенствование генераторов представлен ниже.

направленные

Модернизация генераторов (конструкционные доработки)

на усовершенствование как технологии применения ПГДА , так и самих ПГДА (пороховых генераторов давления акустических). Краткий обзор о мероприятиях направленных на увеличение эффективности ПГДА В существующих ПГДА трос соединяющий пороховые заряды проходит между выступами которые выполнены на боковой поверхности, что увеличивает наружный диаметр устройства, при этом также отсутствует центровка отдельных пороховых зарядов. В ПГДА производства ООО «СГКР» эти недостатки устранены. Трос соединяющий отдельные пороховые заряды расположен в пазу выполненным вдоль боковой поверхности порохового заряда (рис.4 а, б). А для центровки пороховых зарядов на их торцах с одной стороны выполнен выступ, а с другой впадина. Пороховые заряды частично входят друг в друга и могут иметь окружную фиксацию для ориентации пазов. Глубина паза на боковой поверхности порохового заряда больше или равна диаметру троса соединяющего отдельные заряды. Применение пороховых зарядов такой формы позволило предотвратить смещение пороховых зарядов, улучшить прохождение порохового генератора давления в интервал предполагаемой обработки, ускорить сборку порохового генератора давления перед его Рис. 4 а) ПГДА. 1 - геофизический кабель, 2 - пороховые заряды, 3 - крышка, 4 - поддон, 5 - спирали накаливания, 6 - провода, 7 - трос соединяющий пороховые заряды, 8 - паз, 9 - выступ, 10 - впадина. б) разрез А-А

• • • • • •

Модернизация устройств и создание собственного производства (реализация нанопроекта)

Наносоставляющей проекта является технология введения наночастиц алюминия в состав взрывчатого вещества ПГДА для повышения его энергетических возможностей. Использование нано и ультрадисперсных порошков алюминия наряду со взрывчатыми веществами (октогеном, гексогеном) повышает фугасный эффект горения ПГДА на 30…50%. Это позволит более эффективно влиять на призабойную зону нефтеносного пласта, увеличивая длину трещин от динамического воздействия на пласт. Добыча нефти при этом возрастет. Работа по этому проекту ведется совместно с ОАО «РОСНАНО». На данном этапе проект был объединен с государственной программой по утилизации взрывчатых веществ и материалов, проектная документация проходит этап согласований и оценки перспектив внедрения. В настоящее время имеется большое количество различных методов увеличения нефтеотдачи пластов. Распространенными технологиями являются солянокислотные обработки пласта, в частности БСКО, а также ГРП, которым обрабатывают тысячи скважин. Эти методы во многом являются приоритетными во многих регионах. Для них выбирают скважины с большими потенциальными возможностями. Согласно проведенным исследованиям использование ПГДА эффективнее солянокислотных обработок. Технология БСКО по эффективности близка к ПГДА, но более дорогая. Технология ГРП является более эффективной, но значительно дороже технологии с применением ПГДА. Кроме того, все стандартные технологии экологически небезопасны, что выражается в экологических рисках при изготовлении, транспортировки, хранении и применении кислотных составов.

В настоящее время для увеличения производительности скважин используются пороховые генераторы давления акустические (ПГДА) и перфогены на основе кумулятивных перфораторов (ПК) с твердотопливными зарядами. Их основным недостатком является недостаточное давление в интервале обработки пласта, обусловленное низкой скоростью горения пороховых зарядов. Создание производства модифицированных пороховых генераторов и перфогенов ПГДА-Н и ПК-Н с использованием в твердотопливных зарядах нанопорошка алюминия позволит преодолеть указанные недостатки. начительную экономию при ОПЗ можно достичь также за счет снижения стоимости работ при замене ГРП на новые скважинные устройства. В России она может составить сотни миллионов долларов в год. Одновременно будут успешно решаться экологические проблемы, связанные с утилизацией боеприпасов. Актуальность данного проекта определяется необходимостью создания высокоэффективных устройств и технологий для увеличения производительности скважин. Также создание более эффективных скважинных устройств позволит более рационально подходить к разработке новых скважин, так как недавно пущенные в эксплуатацию скважины могут давать заниженное количество нефти из-за недостаточно эффективно проведенной перфорации. Из-за повсеместного уменьшения разведанных запасов нефти и истощения действующего фонда скважин количество малодебитных и законсервированных скважин в России постоянно увеличивается. Фонд простаивающих скважин сейчас составляет по России около 50 тысяч, т.е. не менее 25% от общего количества скважин, что также подтверждает большие перспективы для новых пороховых генераторов и перфогенов ПГДА-Н и ПК-Н на рынке.

В рамках проекта предлагается производство пороховых генераторов давления акустических нового поколения ПГДА-Н мощностью 100 000 комплектов/год и кумулятивных перфогенов ПК-Н мощностью 100 000 единиц/год.

Выполнение работ на скважине

Выполнение работ начинается с подъема подземного оборудования и подготовки скважины для операции ПГДА (промывка, шаблонирования колонны, долив воды 150 м до устья) бригадой КРС. Оборудование, задействованное при проведении операции ПГДА: Геофизический подъемник, ЛПС (лаборатория перфораторной станции, перевозка и хранение зарядов на скважине), полевая лаборатория (кунг) - измерительная станция.

Сборка генератора на скважине.

Устройство для сборки ПГДА выполнено в виде сложенного вдвое отрезка стального каната длиной 25 м, в средней части которого установлен поддон из легкоплавкого металла. Поддон предохраняет торец нижнего воспламенительного элемента от ударов при спуске в скважину. Концы каната заплетены в петли. Для защиты торцов сгорающих элементов от ударов и сохранения соосности между ними при спуске в скважину, между ними устанавливают втулки из пластмассы. Верхний и нижний торцы ПГДА защищены обоймами, для предохранения верхней обоймы от выпадения устанавливают крышку.

Прибор АЦМ, устанавливается на геофизический кабель на 25 - 50 метров выше ПГДА. Производится запись давления, температуры. Полученные данные интерпретируются в виде графиков.

Основные критерии подбора скважин представлены в таблице.

№п/п 1 Тип скважин Критерии Без ограничений Показатели 7 8 9 3 4 5 2 6 10 11 12 Несоответствие между потенциальной возможностью пласта и фактическими показателями работы скважины Предпочтительно при снижении дебита на 50 % и более Литологический состав пласта Эффективная толщина нерасчлененного пласта КИН по пласту от начального (проектного) Проницаемость пласта Максимальная температура на забое Глубина залегания пласта Пластовое давление в скважине по отношению к начальному Терригенный, карбонатный  0,5 м Предпочтительно не более 70% Предпочтительно 0-700 мД, с доп. материалом 800-1200 мД + 90 0 С (+120 0 С *) 0,2…5 км Желательно не менее 50 % и не ниже давления насыщения предпочтительно не менее 5 м Толщина экранов, отделяющих обрабатываемый пласт от водо- и газо насыщенных пластов Обводненность продукции Состояние эксплуатационной колонны Предпочтительно не более 60% Отсутствие деформаций, смещения и других нарушений 13 14 15 16 Шаблонирование эксплуатационной колонны Интервал удовлетворительного сцепления цементного кольца с эксплуатационной колонной Наличие заколонных перетоков в скважине Плотность перфорации 17 Максимальный угол наклона скважины D - не менее 118 мм Исключается 5-10 м от перфорации Не менее 13 отв./м, предпочтительно до 30 Не более 50  отв./м и более

Результат обработки скважины №45 Верхне-Ветлянского месторождения, Самарская область Регистрация давления Регистрация температуры

46 МПа Т=1,5 мин 6 МПа 1



С

При сжигании элементов ПГДА в скважине произошла синхронизация периодических волн по фазе от каждого элемента. Возник вибрационный режим горения с амплитудой в

Р=840 атм

. Время вибрационного горения

Т=0,9 сек.

Депрессионно-акустическое воздействие подтверждается спадом давления ниже статического

Рст=380 атм.

, на

Рдепр.=60

атм.,

Та=1,5 мин.

Осуществлено высокотемпературное виброволновое воздействие (ВВВ) на продуктивный пласт. Динамическое воздействие на пласт произведено

Рд =460

атм.

№ скв. Месторождение Дата запуска 45 Верхне Ветлянское 16.08.10 Параметры до ОПЗ Qж 15 Qн 12 % 4 Ндин 2895 Параметры после ОПЗ Qж 50 Qн 39 % 4 Ндин 2013 Прирост т./сут. 27

Параметры скважин до и после обработки призабойной зоны пласта.

№ ск в .

601 20 179 600 159 200 45 366 495 622 15 20 20 256 604 364 101 Самарская область Алакаевское Евгеньевское Неклюдовское Алакаевское Неклюдовское З-Коммунарское Верхне Ветлянское Неклюдовское Хилковское Хилковское Шиханское Ганино Янгульское Западно Широкинское Пермский край Москудьинскре Судановское Шагиртско Гожанское Степановское

Дата запуск а П араметры Q ж Q н до % ОП З Ндин П араметры Q ж Q н после % ОП З Н дин П рирост т . сут .

24.07.10 01.08.10 08.08.10 10.08.10 11.08.10 12.08.10 16.08.10 07.07.12 04.08.12 24.08.12 17.11.12 05.12.12 09.09.12 10.08.12 03.08.12 28.07.12 19.09.12 21 23 52 19 23 15 2 1 0 0,1 17 15 10, 6 22, 5 1,6 2,6 0 9 18 30 11 19 1 12 1,2 0,1 25 3 0 0,0 6 10 12 2,8 0 30,8 32 3 70 7,9 42,5 1,1 2,2 25 4 51 8 31 33 1 21 4 1583 2265 2170 1475 2191 1383 2895 1937 1760 1869 1188 1284 1711 813 449 929 1013 37 45 87 28 28 15 50 15 32 49 21 21 12 39 34 33 15 6 27,1 26,8 9,9 5,1 2,2 2,7 20,6 6,8 24 26 11,8 15,6 24,4 21,8 6,4 1,7 56,9 50,4 19,1 61,2 14,4 10,8 19,1 3,5 2,9 13 52 17 31 9 8 1 4 1392 1897 1589 1015 1871 1780 2013 2659 1569 1890 821 1232 2650 792 610 1106 1153

6 14 19 10 2 11 27 25,9 26,7 9,9 5 5,6 9,8 3,6 11,2 9,7 0,6

Выводы

Преимущества ПГДА.

Увеличения продуктивности призабойной зоны пласта добывающих и нагнетательных скважин.

Снятие Скин эффекта от воздействия бурового раствора при вводе новых скважин.

Увеличения эффективности стандартных технологий за счет комплексного проведения работ совместно с ПГДА.

Проведения работ на скважинах с различным составом пород (терригенных и карбонатных), глубин (до 5 км), температур (до +90⁰С; 120⁰С* * - при нахождении генератора не более 3-х часов).

Применения во всех нефтедобывающих регионов, в том числе при экстримальных условиях, например, при аномально низких температурах.

Эффективность метода:

Достижения расчетных значений дебита нефти на действующем и на вновь вводимом фондах скважин.

Эффективная обработка интервалов пласта с разными геологическими свойствами за счет одновременного воздействия на весь интервал мнгновенным импульсом давления при сгорании ПГДА.

Продолжительность эффекта более 180 суток за счет создания разветвленной сетки трещин.

Снижение затрат на КРС за счет применения геофизического подъемника а не подвески НКТ.

Потенциал применения:

В вертикальных, наклонно-направленных скважинах Реанимация старых добывающих, малодебитных и осложнённых скважин Выравнивание профиля приемистости нагнетательных скважин