Вибросейсмическое воздействие на пласт

Методы вибросейсмического воздействия на призабойные зоны скважин известны уже более 30 лет, ши­роко распространены и положительно себя зарекомендовали. В свою очередь, идея такого воздействия на нефте­носные горизонты в целом возникла вследствие отмеченной специалистами взаимосвязи между землетрясениями и последующим увеличением дебитов скважин на месторождениях, расположенных вблизи их эпицентров. В по­следние годы благодаря созданию мощных источников вибрации и теоретической разработке основ процессов ло­кализации и накопления энергии в предусмотренных точках стало возможным приступить к созданию технологий увеличения нефтеотдачи пластов, особенно истощенных в процессе разработки традиционными методами.

Известны следующие предпосылки улучшения процесса разработки залежей нефти при воздействии на них сейсмических или упругих волн.

Один из основных эффектов, сопровождающих импульсное воздействие, - образование трещин в породе-коллекторе. Отмечено, что эффект тем выше, чем менее проницаема порода, а значение проницаемости может воз­растать на несколько порядков. Для этого необходимо реализовать в пласте амплитуды давления импульса 15—20 МПа.

Прохождение сейсмических волн через насыщающую пласт жидкость может, при достаточной их ампли­туде, приводить к многократному (даже в десятки раз) возрастанию скорости фильтрации. Это связано с проявле­нием нескольких эффектов. Под воздействием упругих колебаний разрушается структура вязкопластичных и вяз­ко-упругих жидкостей, и они приобретают ньютоновские свойства (вязкопластичность течения в низкопроницае­мых коллекторах характерна для большинства нефтей). Кроме того, экспериментально установлено, что при дос­тижении амплитуды давления выше напряжения сдвига наблюдается разрушение структуры поверхностного слоя жидкости вблизи стенок поровых каналов. Таким образом, происходит одновременно переход к ньютоновскому характеру течения, снижение эффективной вязкости нефти и увеличение эффективного сечения пор. Имеются также данные о снижении при прохождении упругой волны межфазного натяжения на границе нефть-вода. После прекращения воздействия сейсмического поля свойства жидкости обратимо возвращаются в исходное состояние, причем это может происходить сразу или в течение некоторого времени.

В заводненном нефтяном пласте вибросейсмическое воздействие может, при условии существования сво­бодной газовой фазы, значительно (на два-три порядка) ускорить процесс гравитационного разделения нефти и во­ды. Пузырьки газа всегда прочно фиксируются на стенках капель нефти, рассеянных в воде. В акустическом поле на газовые пузырьки действуют радиационные акустические силы, способствующие их более скорому всплыва-нию. Вследствие этого и капли нефти испытывают действие дополнительной подъемной силы. В результате, как показывают расчеты, гравитационное разделение может происходить на два-три порядка быстрее, что делает ре­ально возможным искусственное переформирование залежей в обводненных пластах с целью последующей добы­чи нефти из повышенной, прикровельной части разреза. Исследователи отмечают высокую эффективность подоб­ного процесса с точки зрения энергетических затрат на его осуществление.

Имеющиеся технические средства позволяют осуществлять воздействие целенаправленно на определен­ные участки пласта, охватывая весь его объем от призабойных зон скважин до наиболее удаленных от них зон. Это возможно при одновременном использовании нескольких поверхностных и скважинных источников вибрации. Существуют источники, основанные на различных принципах создания вибрации и передачи ее земной толще.

Наиболее мощное вибровоздействие осуществляется при помощи наземных виброплатформ, а также за­качкой через скважины и подрывом в пласте жидких взрывчатых веществ. Виброплатформы бывают двух основ­ных типов: электрогидравлические и центробежные дисбалансные виброисточники. Разработаны скважинные при­способления для сжигания газообразных, жидких и твердых взрывчатых веществ и горючеокислительных соста­вов, позволяющие получать как одиночные импульсы, так и серии импульсов давления. Известны и скважинные виброизлучатели длительного действия, главным образом механические, пневматические или гидравлические.

Известно, что поверхностные излучатели способны развивать большую мощность, но их к.п.д. относи­тельно невысок из-за потерь энергии в толще, отделяющей продуктивные пласты от дневной поверхности. Сква­жинные же устройства имеют ограниченную мощность. Группирование наземных и скважинных генераторов виб­рации позволяет фокусировать колебания и за счет интерференции осуществлять мощное воздействие в той или иной точке пласта. При этом недостатки тех и других генераторов как бы устраняются, а преимущества использу­ются более полно, о чем свидетельствует имеющийся мировой опыт.