Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 [ 32 ] 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

Различают три стадии влияния электрического поля на структуру пород. На первой стадии в течении 5-20 ч электрообработки происходит интенсивный электроосмос, перегруппировка ионов в поровом растворе и скелете породы, начальное агрегатирование наиболее тонкодисперсных частиц. На второй стадии при более длительном пропускании электрического тока через породы процесс агрегатирования приобретает необратимый характер. После прекращения интенсивной электрообработки процесс агрегатирования продолжается, но медленнее, что представляет собой третий этап влияния электрического поля на породу.

Ю.Г. Ткаченко на основании анализа опыта работ по электротехнологии и собственных исследований во ВСЕГИНГЕО установил, что наиболее интенсивно происходит преобразование структур глинистых, песчано-глинистых пород, пылеватых фракций песков. В глинистых породах, считающихся традиционно водоупорами, за счет электрообработки возможно получить слоистую и даже трещиноватую проницаемую структуру. Процесс преобразования структуры пород зависит от расстояния между электродами и интенсивности электрообработки. При расстоянии между электродами в несколько метров затраты электроэнергии на 1 м породы составляют для глин 2 и для песков 30 кВт. При этом коэффициенты фильтрации обычно после обработки достигают значений 1-3 м/сут. Межэлектродные расстояния могут составлять 300 и более метров при напряжении на электродах не более 20 В и длительности воздействия до 60 сут.

Мелкие фракции пород существенно влияют на их проницаемость. Установлено, что общая проницаемость породы соответствует проницаемости мелкой фракции, если ее состав находится в пределах 8-10 %. С целью улучшения фильтрационных свойств пород важно устранить влияние тонкодисперсных фракций. Это может быть достигнуто электрообработкой, при которой наиболее мелкие (глинистые) частицы собираются и агрегатируются в строго определенных местах, а остальное поровое пространство от них освобождается. В породе образуются зоны повышенной проницаемости, через которые осуществляется основное движение потока, снижается гидравлическое сопротивление породы и появляется возможность увеличения дебита скважин.

Для выявления количественных закономерностей электрообработки была поставлена серия опытных работ. Были проведены опыты по выявлению влияния электрообработки на проницаемость суглинков. Скважины были пробурены до заданного интервала и обсажены 708-мм трубами с перфорацией в нижней части. Трубы выполняли функцию электродов. Центральная

скважина - анод, а три скважины, пробуренные по окружности от центральной - катоды. Электрообработка проводилась постоянным током напряжением 180 В при силе тока 18 А. Общее время опыта составило 165 ч при затратах электроэнергии 560 кВт-ч. После обработки скважины были исследованы методом экспресс-откачек, который показал увеличение коэффициента фильтрации с 0,08 до 0,16-0,21 м/сут.

ВСЕГИНГЕО проводил исследования изменения структур мелкозернистых песков и супесей под влиянием электрообработки. Для опыта была оборудована площадка размером 20x20 м, в центре которой разместили электрод в виде 168-мм трубы. По краям площадки были установлены четыре электрода в виде 108-мм труб. Центральный электрод выполнял функцию анода, а периферийные - катода. Электрообработку проводили постоянным током напряжением 70-180 В при плоскости тока на центральном электроде 0,15-0,73 мА/см2. Общее время электрообработки составило 765 ч при затратах электроэнергии 563 кВт-ч. Для проверки эффективности электрообработки опытная площадка была пересечена двумя лучами скважин, которые были затем опробованы опытными откачками. Максимальный дебит был получен в скважине, пробуренной на расстоянии 1 м от анода и составил 0,7 л/с. В 5 м от анода скважины дали дебит 0,4 л/с. За границами площадки дебит составлял 0,12 л/с, что соответствует фоновым значениям.

Исследования грансостава пород показали, что после электрообработки в интервале фильтров скважин на 5-10 % возросло содержание песчаных частиц за счет глинистых и пылеватых фракций. Это свидетельствовало об агрегатировании пород под влиянием электрического тока. Химический анализ воды после электрообработки показал снижение концентрации двуокиси кремния SiO2 с 45 до 0,15 мг/л. По мнению Ю.Г. Ткаченко часть растворенной в воде двуокиси кремния израсходовалась на формирование кристаллических связей в породе при ее агрегатировании. Скважина на полигоне «Петушки» была оборудована после бурения 146-мм фильтром ФКО. При откачке сначала был получен дебит 0,15, а после освоения - 0,4 л/с. Увеличить дебит свыше 0,4 л/с традиционными методами не удалось. Проведение электрообработки при напряжении 800 В и силой тока 3 А позволило увеличить дебит до 0,91 л/с. Обсадная труба выполняла функцию катода, а анодом служили обсадные трубы четырех соседних скважин. Через год откачка из скважины была повторена. Получили стабильный дебит 0,8 л/с. Понижение оставалось постоянным в сравнении с первоначальным. Указанный опыт свидетельствует о длительности воздействия электрообработки на

породу продуктивного пласта. Аналогичные результаты были получены на скважинах на о. Сахалин, где водопроводимость пород была увеличена с 204 до 336 м2/сут.

На полигоне «Петушки» были проведены работы по исследованию изменения проницаемости юрских глин при электрообработке. Обрабатывался блок объемом 12 000 м при общих затратах электроэнергии на 1 м породы 0,4 кВт-ч в течение 71 сут. Коэффициенты фильтрации в анодной зоне увеличились с 2,4-10-4 до 1,5-10-2 м/сут, а в катодной с 10-5 до 5-10-2 м/сут, т.е. на два-три порядка.

Наиболее существенное влияние на гидравлическое сопротивление пород и соответственно дебит скважины оказывают тонкозернистые, пылеватые и глинистые фракции, распределенные определенным естественным образом в пластовой породе. Во ВСЕГИНГЕО были проведены опыты по оценке влияния кольматантов мелких фракций песков на расход потока через фильтрационную трубу.

Кольматант был представлен тонкозернистыми глинистыми песками тульского водоносного горизонта следующего грансоста-ва: частицы 0,5-0,25 мм (до 35 %), частицы 0,25-0,1 мм (до 55 %), глинистые фракции 0,01 мм - до 10 %. Основная порода была представлена однородными среднезернистыми песками. Расход через фильтрационную колонну без породы составил 80 см3/с. При установке внутри колонны на сетке слоя средне-зернистого песка толщиной 2 см расход уменьшился до 2,2 см3/с. С увеличением толщины слоя песка до 5 и 10 см расход снижался прямо пропорционально до 0,84 и 0,44 см3/с соответственно.

Добавление к слою песка толщиной 2 см слоя кольматанта толщиной 0,5 мм привело к снижению расхода до 0,0061 см /с. Увеличение слоя песка при наличии кольматанта не влияло на расход, который составлял 0,0061 мл/с. Итак, присутствие даже несущественного слоя кольматанта в пласте приводит к снижению расхода примерно в 300 раз. Наличие в пласте кольматанта, представленного глинистыми и пылеватыми фракциями, обусловлено естественным строением большинства пластов и от технологических процессов сооружения скважины не зависит. Поэтому в реальных условиях важно улучшить естественные фильтрационные свойства пласта за счет агрегатирования мелких фракций, создания проницаемых трещин в слоях кольматанта. Такой эффект можно обеспечить электрообработкой.

С целью проверки этого положения в лабораторных условиях на фильтрационной колонне слой кольматанта толщиной 0,5 мм пригруженный слоем среднезернистого песка обрабатывали по-