Oil&Gas Eurasia #8 август 2008 "Плазменно-импульсное воздействие повышает нефтеотдачу пластов" с.10

На сегодняшний день в России большая часть крупных нефтяных месторождений характеризуется значительной текущей выработкой запасов.  Кроме того, непреложным фактом является высокая степень обводненности продукции, что значительно увеличивает долю неработающих скважин.

Известно много методов воздействия на продуктивные пласты с целью дополнительного извлечения углеводородов посредством повышения пластового давления, улучшение проницаемости пласта, уменьшения вязкости добываемой нефти. Однако все они обладают существенным недостатком – узкая специализация при решении задач.

В конце 90-х годов группа российских ученых под руководством проф. А.А. Молчанова начала работу с целью найти источник направленных импульсов, мощность которых превосходила бы пластовое давление, создавала высокую температуру, имела способность к мгновенному сжатию и расширению, была бы многократно повторяемой, управляемой, создавала колебания в газожидкостной среде, частота которых совпадала бы с частотой отдельных слоев продуктивной залежи. При этом стояла задача добиться возможности работы на любых коллекторах, в скважинах с любым уровнем обводненности.

Проводя исследования и патентный поиск, удалось отойти от традиционных методов обработки призабойной зоны скважин и найти решение проблемы с позиций нелинейных систем, к которым относятся системы со значительным энергосодержанием и энерговыделением, высокоскоростные, высокотемпературные процессы, колебания и волны со значительной амплитудой.

В первую очередь были рассчитаны и определены периодичные возмущения в газожидкостной среде, которые приводят к эффекту резонансной турбулизации, кавитации и флотации в вязких средах в результате этого происходит процесс миграции жидкости из области застойных зон (целиков) к скважинам, увеличивается проницаемость пластов, одновременно обрабатываемая среда накачивается резонансной энергией.

Так родилась идея плазменно-импульсного генератора, который прошел опытно-промышленные испытания на месторождениях со сложными терригенными, карбонатными коллекторами в России, Китае и Казахстане.

Практика показала, что при плазменно-импульсном воздействии увеличивается проницаемость призабойной зоны скважины и улучшается гидродинамическая связь нефтяного пласта с забоем скважины, что подтверждается результатами ГИС до и после обработки.

Отличительным эффектом плазменно-импульсного воздействия является инициирование резонансных колебаний в продуктивных пластах с целью усиления миграции нефти в направлении добывающих скважин.

Ток высокого напряжения 3 000 вольт подается на электроды, которые замыкаются калиброванным проводником, что приводит к его взрыву и образованию плазмы в замкнутом пространстве.
Освобождение значительного количества направленной энергии создает ряд последовательных эффектов:

•  выделение температуры порядка 25 000 – 28 000ºС (длительность 50-53 микросекунды);
• формирование ударной волны со значительным избыточным давлением, многократно превышающим пластовое;
• за счет технологических ограничений ударная волна через перфорационные отверстия распространяется направленно по профилю каналов;
• при многократных повторениях, ударная волна, воздействуя на твердый скелет пласта в упругой газо-жидкостной среде, вызывает продольные и поперечные (сдвиговые) волны, которые превращаются в ряд последовательных упругих колебаний с частотой от 1 до 12 000 Гц;
• коллектор, находясь в упругом состоянии, представляет собой совокупность колебательных систем, в результате последовательные импульсы вызывают собственные колебания пластов на резонансных частотах.

За счет создания явления резонанса в продуктивном пласте,  положительным дебитом откликаются рядом стоящие скважины. Имеющиеся наработки свидетельствуют, что в терригенных коллекторах реагируют скважины на расстоянии 250-300 метров друг от друга, а в карбонатных коллекторах, обладающих большим модулем объемной упругости, положительным дебитом откликаются скважины на расстоянии от 700 до 1500 метров. При этом, как правило, обводненность на всех скважинах значительно снижается.

Кроме масштабного воздействия, создание плазмы позволяет решать и локальные задачи по очистке призабойной зоны скважин. Мгновенное расширение плазмы создает ударную волну, и последующее охлаждение и сжатие плазмы вызывает обратный приток в скважину через перфорационные отверстия, что на начальном этапе обработки скважины способствует выносу кольматирующих веществ в ствол скважины.

С 2007 года промышленным внедрением технологии плазменно-импульсного воздействия занимается компания «Новас».