Способ изменения проницаемости продуктивного пласта в прифильтровой зоне скважин

1 Изобретение относится к отраслям промышленности, применяющим скважины для добычи воды и полезных ископаемых, и может быть использовано при подготовке и эксплуатации артезианских и гидрогеологических скважин для восстановления и увеличения их производительности, а также при эксплуатации нефтегазовых скважин для снижения обводненности и увеличения добычи продукции на поздней стадии разработки месторождений. Известен способ изменения проницаемости горной массы при подземном выщелачивании, включающий выделение призабойной части скважины и воздействие на нее импульсным электрическим током (1). Недостатками способа являются его низкая эффективность, а также необходимость использования больших значений тока (свыше 3000 А) и довольно высокой частоты следования импульсов (более 1 кГц), что приводит к высоким энергозатратам и к необходимости разработки сложных и дорогостоящих устройств. Известен способ повышения производительности гидрогеологической скважины, включающий воздействие на прифильтровую зону разнополярными импульсами тока без пауз с изменением их длительности, извлечение воды и кольматантов (2). Недостатками способа является его ограниченная применимость, в основном, для скважин с низким значением минерализации воды и небольшой, до 500 м, глубины, а также возможно неконтролируемое нарастание температуры вблизи фильтра скважины, что может привести к газовой кольматации пор и капилляров прифильтровой зоны и снижение, в конечном итоге,производительности скважины. Известен способ повышения продуктивности нефтегазового пласта, включающий воздействие на пласт разнополярным импульсным током (3). Недостатком способа является его ограниченная применимость, в основном, для скважин на начальной стадии разработки месторождений, обводненность продукции которых составляет доли или единицы процентов от извлекаемого объема, задача же снижения обводненности практически не решается. Наиболее близким аналогом изобретения является способ повышения производительности скважины, включающий воздействие на прифильтровую зону, по меньшей мере, одной водяной или нефтяной скважины электрическим импульсным разнополярным током, раскольматацию прифильтровой зоны, извлечение воды и кольматантов (4) - прототип (пп.1 и 3 формулы). Недостатками способа являются слабая мощность импульсов тока для воздействия на глубокие (свыше 500 м) водяные скважины, невозможность обеспечить в заявленных диапазонах длительности и скважности импульсов равновесный термодинамический процесс при воз 002624 2 действии на скважины с высокими значениями температуры и минерализации добываемой воды, низкая динамичность процесса воздействия при газовой кольматации водяных капилляров в прифильтровой зоне нефтяных скважин (возрастание температуры обеспечивается длинным импульсом тока, при одном скачке парциального давления), что приводит к недостаточному ограничению водопритока в фильтр скважины. Техническим результатом настоящего изобретения является изменение проницаемости продуктивного пласта в прифильтровой зоне скважины по воде, а, следовательно, изменение интенсивности водопритока в фильтр скважины и повышение производительности скважин по добываемому продукту (нефти, газу или воде). Это изменение производится в поровом пространстве прифильтровой зоны скважины, а именно, осуществлением газовой кольматации водяных капилляров достигается уменьшение ее проницаемости по воде или, наоборот, за счет разрушения кольматантных образований и перегородок в капиллярах, а также за счет частичного разрушения стенок тонких и сверхтонких капилляров достигается увеличение проницаемости прифильтровой зоны скважины по воде. В первом случае достигается снижение обводненности продукции нефтяных и газовых скважин и, как следствие, увеличение добычи нефти и газа, а во втором увеличивается производительность водяных скважин. Для достижения указанного технического результата в способе изменения проницаемости продуктивного пласта в прифильтровой зоне скважин, включающем воздействие на прифильтровую зону, по меньшей мере, одной скважины переменным электрическим током,воздействие осуществляют путем пропускания через прифильтровую зону скважины разнополярных пачек однополярных квазипрямоугольных импульсов электрического тока с паузами между положительными и отрицательными пачками импульсов. Характер следования импульсов в пачке определяет и характер изменения проницаемости продуктивного пласта в прифильтровой зоне скважины. Под разнополярными пачками квазипрямоугольных однополярных импульсов тока(также пачки импульсов и пачки) подразумевается, что течение некоторого времени следует последовательность из нескольких импульсов тока одной полярности, например положительных, а затем после паузы следует последовательность из нескольких импульсов тока другой полярности - отрицательных и так далее, в течение всего времени воздействия. Пауза между пачками - это время, в течение которого ток через нагрузку не протекает. Автором установлено экспериментально,что длительность пачки однополярных импульсов не должна превышать 500 мс. Длительность паузы между разнополярными пачками однопо 3 лярных импульсов устанавливают равной разности периода следования импульсов и длительности первого импульса в пачке. Период следования Т импульсов в пачке определяют из выраженияn - удельное электрическое сопротивление пласта, Омм,lэ и rэ - соответственно длина и радиус электрода, м;r - относительная диэлектрическая проницаемость пласта;tg - тангенс угла диэлектрических потерь; с - скорость света в вакууме, м/с. Для снижения проницаемости прифильтровой зоны длительность импульсовв пачке устанавливают величиной, обеспечивающей газовую кольматацию пор и капилляров и положительное значение градиента температуры во время воздействия. Увеличение же проницаемости прифильтровой зоны скважины по воде осуществляют путем раскольматации ее пор и капилляров при переменной длительности однополярных импульсов в пачке, которую изменяют от максимальной max до минимальной min с шагом изменения длительности , при этом max, min иустанавливают величинами, обеспечивающими раскольматацию пор и капилляров прифильтровой зоны и нулевое значение градиента температуры к моменту окончания каждой пачки импульсов. В процессе воздействия контролируют температуру с помощью термометра, размещенного в фильтре скважины, и при необходимости корректируют параметры пачек импульсов. Силу тока каждого импульса устанавливают величиной, достаточной для изменения проницаемости продуктивного пласта в прифильтровой зоне скважин, как путем раскольматации,так и путем газовой кольматации водяных пор и капилляров. Эту величину определяют из выражения где rb - радиус воздействия, определяется по данным каротажа, м; Сn - коэффициент теплопроводности пласта, Дж/м.с.С; Т- температура газовыделения из пластовой жидкости, С; Тn - температура пласта до воздействия,С, - расстояние от точки подключения к рабочему электроду до нижней части прифильт 002624 4 ровой зоны, с которой обеспечен электрический контакт, м;- коэффициент анизотропии пласта;l - расстояние, проходимое электрическим током между точками подключения к электродам;n - удельное электрическое сопротивление пласта, определяется по данным геофизических исследований, Омм;Rз - сопротивление заземления электрода,Ом. Прохождение тока через прифильтровую зону обеспечивается размещением в ней металлического электрода, соединeнного кабелем с источником импульсного тока, на некотором расстоянии от этого электрода в пласте располагается второй металлический электрод, также соединeнный с источником импульсного тока. Прифильтровая зона скважины, являясь частью продуктивного пласта, представляет собой неоднородную среду как по геометрическим свойствам проводящих пор и капилляров,так и по физико-химическим свойствам составляющих еe пород и заполняющей пoровое пространство жидкости. Неоднородности образуют участки повышенной концентрации носителей тока - это кольматантные образования и перегородки, адсорбирующие отрицательные ионы,сужения капилляров и пор, а также области концентрации масс составляющих, которые имеют место в пластовой жидкости, как в электролите. Следовательно, параметры импульсного электрического тока можно выбрать такими,которые позволяют создать в капиллярах, проводящих воду, с одной стороны, условия (температуру и перепады парциального давления),достаточные для выделения пузырьков растворенного газа, которые обеспечат газовую кольматацию капилляров. Это приводит к уменьшению водопритока в фильтр нефтегазовой скважины, то есть к снижению обводненности добываемого продукта. Пачка однополярных импульсов позволяет создать намного большее число перепадов давления на неоднородностях порового пространства, чем при использовании одиночных импульсов такой же длительности,как и пачка, и при той температуре, следовательно, образуется гораздо большее количество пузырьков газа, что обеспечивает достаточно надежную кольматацию водяных капилляров для нефтегазовых скважин. С другой стороны,импульс электрического тока вызывает смещение носителей тока в пласте и создает внутри неоднородностей капилляров электрокинетические силы, которые при определенных параметрах пачек импульсного тока оказываются достаточными для разрушения кольматантных образований и стенок капилляров в местах сужения последних, что приводит к увеличению проницаемости пласта в прифильтровой зоне водяной 5 скважины. Применение разнополярных пачек однополярных импульсов тока позволяет создать противоположно направленные серии электрокинетических воздействий, достаточных для разрушения практически любых кольматантных образований. Изменение длительности импульсов в пачке обеспечивает достаточно эффективное раскольматирующее воздействие в порах и капиллярах различного диаметра и строения, обеспечивая при этом сохранение в пласте термодинамического равновесия, что исключает нежелательную для водяных скважин газовую кольматацию. В течение всего процесса воздействия контролируют значения среднего тока пачки и длительности заднего фронта последнего импульса в пачке с целью определения момента окончания воздействия. Уменьшение проницаемости прифильтровой зоны путем газовой кольматации прекращают при самопроизвольном снижении значения среднего тока пачки, по меньшей мере, на 10% и увеличении контролируемой длительности заднего фронта до максимального значения, а увеличение проницаемости путем раскольматации прекращают при самопроизвольном увеличении значения среднего тока пачки, по меньшей мере, на 10% и уменьшении контролируемой длительности заднего фронта до минимального значения. При этом общее время воздействия должно быть, как установлено опытным путем, не менее 12 ч. Под максимальным и минимальным значениями длительности заднего фронта импульса понимают такие значения, которых этот параметр достигает в процессе воздействия и сохраняет их в течение,по меньшей мере, 4 ч. Пример 1. Способ был применен в 1999 г. на артезианской скважине 177 треста АШГАБАТАГЫЗ-СУВ, г.Ашгабат, Туркмения. Дебит скважины до воздействия - 10 л/с, удельный дебит 0,32 л/см. Дебит скважины после воздействия 18 л/с, удельный дебит - 1,9 л/см. Воздействие полностью восстановило производительность скважины. Пример 2. Способ был применен в 2001 г. на нефтяной скважине 7 месторождения Бурун. Параметры скважины до воздействия: дебит - 65 м 3/сутки, содержание воды - 53,4%, добыча нефти - 26,4 т/сутки. Параметры скважины после воздействия: дебит - 63,5 м 3/сутки, содержание воды - 42,2%,добыча нефти - 31,9 т/сутки. Список литературы 1. RU, патент на изобретение 2089727,кл. E 21 В 43/28. 2. RU, патент на изобретение 2120031,кл. Е 21 В 43/25, 43/00. 3. RU, патент на изобретение 2162512,кл. Е 21 В 43/00, 43/26. 6 4. RU, патент на изобретение 2087682,кл. Е 21 В 43/25, 43/00. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ изменения проницаемости продуктивного пласта в прифильтровой зоне скважины, включающий воздействие на прифильтровую зону, по меньшей мере, одной скважины переменным электрическим током, отличающийся тем, что воздействие осуществляют путм пропускания через прифильтровую зону скважины разнополярных пачек однополярных квазипрямоугольных импульсов электрического тока с паузами между положительными и отрицательными пачками импульсов, причм силу тока каждого импульса устанавливают величиной, достаточной для изменения проницаемости продуктивного пласта в прифильтровой зоне скважин, как путем раскольматации, так и путем газовой кольматации водяных пор и капилляров, а характер следования однополярных импульсов в пачке определяет и характер изменения проницаемости прифильтровой зоны скважины по воде, при этом период следования Т импульсов в пачке определяют из выраженияn - удельное электрическое сопротивление пласта, Ом м;r - относительная диэлектрическая проницаемость пласта;tg - тангенс угла диэлектрических потерь; с - скорость света в вакууме, м/с; так для снижения проницаемости прифильтровой зоны длительность импульсовв пачке устанавливают величиной, обеспечивающей газовую кольматацию пор и капилляров и положительное значение градиента температуры во время воздействия, увеличение же проницаемости прифильтровой зоны скважины по воде осуществляют при переменной длительности однополярных импульсов в пачке, которую изменяют от максимальной max до минимальной min с шагом изменения длительности ,при этом max, min иустанавливают величинами, обеспечивающими раскольматацию пор и капилляров прифильтровой зоны и нулевое значение градиента температуры к моменту окончания каждой пачки импульсов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе воздействия контролируют температуру с помощью термометра, размещенного в фильтре скважины и при необходимости корректируют параметры пачек импульсов. 3. Способ по любому из пп.1-2, отличающийся тем, что длительность разнополярных пачек однополярных импульсов устанавливается одинаковой, но не более 500 мс, а длительность паузы между пачками - равной разности периода следования импульсов и длительностью первого импульса пачки. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что силу тока каждого импульса устанавливают величиной, достаточной для изменения проницаемости продуктивного пласта в прифильтровой зоне скважин, как путем раскольматации, так и путем газовой кольматации водяных пор и капилляров, и эту величину определяют из выражения где rb - радиус воздействия, определяется по данным каротажа, м; Сn - коэффициент теплопроводности пласта, Дж/мс С; Т- допустимая температура пластовой жидкости во время воздействия, С; Тn - температура пласта до воздействия, С, - расстояние от точки подключения к рабочему электроду до нижней части прифильт 8 ровой зоны, с которой обеспечен электрический контакт, м;- коэффициент анизотропии пласта;l - расстояние, проходимое электрическим током между точками подключения к электродам,h - мощность пласта, м;Rз - сопротивление заземления электрода,Ом; 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в течение всего процесса воздействия контролируют значения среднего тока пачки и длительности заднего фронта последнего импульса в пачке с целью определения момента окончания воздействия, так газовую кольматацию прекращают при самопроизвольном снижении величины среднего тока пачки,по меньшей мере, на 10% и увеличении контролируемой длительности заднего фронта до максимального значения, а раскольматацию прекращают при самопроизвольном увеличении значения среднего тока пачки, по меньшей мере,на 10% и уменьшении контролируемой длительности заднего фронта до минимального значения, если контролируемые параметры после указанных изменений сохраняют достигнутые значения в течение, по меньшей мере, четырх часов.