Аннотация:Eremin, N. A. Ecologically clean method of intensification of oil and gas production / N. A. Eremin, D. I. Zaitsev, P. G. Ageev // Zolotukhin readings. Oil, Gas and Energy in the Arctic region : Proceedings of the International Scientific and Practical Conference, Arkhangelsk, April 20-21, 2023. – RUSSIA: M.V. Lomonosov Northern (Arctic) Federal University, 2023. – pp. 175-180. – EDN GQGSJS. ISBN 978-5-261-01679-3Keywords: Secondary hydraulic fracturing, parametric resonance, plasma pulse action.Despite the growing interest in alternative environmentally friendly energy sources, oil and gas remain one of the most important and expensive energy sources in the world. Their extraction is the basis for the economic and industrial development of many countries. However, as reserves are depleted in already discovered fields with relatively easy to recover oil and lying at depths that do not pose any particular problems for drilling, oil companies are faced with the tasks of increasing the oil recovery coefficient in already developed deposits and developing deep-lying formations. With increasing depth and finding oil deposits more difficult to develop, the extraction process becomes more and more difficult and requires large expenditures, both financial and time. The development of hard-to-recover reserves requires more complex and expensive technologies, such as hydraulic fracturing, in addition, it is necessary to take into account environmental and social aspects, the impact on the environment and interaction with local communities. One of the main problems in oil production is the effectiveness of the technologies used. There are a number of factors that affect oil production, including the characteristics and depth of oil-bearing formations, the presence of natural barriers and faults, as well as technical limitations associated with the complexity of the technologies used.Extraction of oil lying deep underground is a complex process. After drilling and completion of wells in the natural mode, only up to 10% of the initial oil reserves can be extracted. With a gradual drop in pressure in the reservoir, various types of pumps and a gas lift are used to maintain the inflow.Electric submersible pumps are widely used to provide an efficient mechanized form of liquid lifting. At the same time, if the hydroconductivity of the oil reservoir is sufficiently low, then the rate of liquid extraction may not be cost-effective. In modern reality, hydraulic fracturing is widely used to intensify production, which allows increasing the productivity of oil-bearing formations and increasing the rate and volume of oil production. Using secondary methods of oil extraction, such as water and gas injection, it is possible to additionally extract about 20% of the oil reserves. Thus, the average level of oil recovery in oil fields is up to 30%, while using modern methods of increasing oil recovery, up to 50% of the total oil volume can be extracted [4].The heterogeneity of the rock in the geological structure and the concentration of residual oil reserves in poorly drained zones create problems in increasing oil recovery. Extraction of residual oil from the tselikov is an urgent issue. In addition, after drilling and starting wells, colmatation of the bottom-hole zone is often formed, which negatively affects the permeability and mobility of oil. Colmatation occurs as a result of ingress of mechanical particles contained in drilling fluids of opening and development, salts and asphalt-resin-parfin deposits. In this situation, a technology is required that can improve the permeability of the plates and at the same time clear the bottom-hole zone of colmatant. Borehole acid treatments, although they are a common method of cleaning the bottom-hole zone, have significant limitations and do not always have a positive effect, which requires additional costs to solve the problem. One of the solutions may be a technology that can fight colmatant, improve the permeability of the reservoir at a considerable distance from the well, connecting the zones with the whole oil, and at the same time not harm the environment. In this regard, at the present stage of development of the oil industry, there is a need to search and develop new technologies for oil production that would be more efficient, environmentally friendly and would allow oil to be extracted from complex fields where traditional methods are ineffective. The purpose of this article is to describe and justify the use of environmentally friendly technology based on physical impact on the reservoir to improve reservoir properties and increase the recovery coefficient of residual oil. The theoretical foundations and results of practical application in the laboratory and in the fields published over the past few years in Russia and abroad were used. Physical methods of processing the bottomhole zone of the formation have been actively developed and applied in the last few years. Their market share is still small, but it is constantly growing. In the case of physical impact, instead of a substance (hot water, steam, gas, chemicals, etc.), physical (or geophysical) fields are used to influence the formation, as shown in Fig. 1.Fig. 1. Physical methods of intensification of inflow to the wellOne of the effective and environmentally friendly technologies used to clean the bottom-hole zone, to intensify the inflow to the well is plasma pulse action (PIV). It is also one of the methods of increasing oil recovery of the reservoir, based on the use of the resonant properties of the reservoir. When using this method, a powerful voltage of about 3000 volts is applied to the electrodes, as a result of a sharp jump in temperature, the conductor explodes and turns into plasma. Due to the multiple repetition of the treatment, the channels are cleaned and the colmatant is carried into the formation and then back into the wellbore. And also the shock wave forms a broadband acoustic field, which in the liquid medium of the formation passes into longitudinal and transverse waves. And due to the fact that the latter fade slowly, their amplitude increases with a repeated pulse, causing resonant phenomena in the formation. As a result of processing, new microcracks appear in the rocks, the permeability and piezo conductivity of the productive formation improves. In laboratory studies, it was found that the pore space can also increase. Such effects as a multiple increase in fluid aggregation are observed, due to the appearance of flotation, oil droplets are pushed to the surface and the water content decreases [1]. PIV is a relatively simple and safe technology to use, it is carried out without the addition of chemical reagents, and is also distinguished by its mobility and fast payback. The duration of the entire operation on one well does not exceed one day, after which the well can be immediately put into operation. Choosing a well for processing is an important task. Residual oil saturation, the presence of whole oil and sufficient reservoir pressure are key parameters. At the same time, it is important to note that in addition to the bottom-hole zone of the formation, a positive effect, due to the propagation of elastic waves deep into the formation, also appears on neighboring wells within a radius of up to 1500 meters from the source of vibrations.A typical plasma generator consists of a metal cylinder with a length of about 2500 mm and an outer diameter of about 100 mm. The construction is shown in Fig. 2. Contains a block of storage capacitors, a high-voltage block, a high-voltage transformer, a control board, electrode emitters and a device for forming a plasma channel. The power is supplied from the wellhead to 220V, the power supply is 500 W and the energy consumption is 1.5 kJ. The control is carried out in real time using a geophysical cable and a control module [5].Fig. 2. The design of the source of vibrations of the PIVIn order to control the effect of the IRF, geophysical studies are carried out on wells before and after processing. Fluid sampling and determination of hydro-static parameters – pressure, temperature, dynamic fluid level and determination of perforation working intervals. The PIV method has been tested all over the world and has been awarded as an innovative method that meets modern and future energy requirements. The technology was used in California by Monterey Shale. The Propeller Group successfully processed five wells in the Bakersfield area, two injection and two production wells, as well as one injection well near Los Angeles [2]. In Russia, the technology has been used in many fields belonging to large oil and gas companies, such as Rosneft and Gazpromneft. The experience of using plasma-pulse technology in various geotechnical conditions of deposits with terrigenous and carbonate reservoirs and heavy oils in Russia (Ural-Volga region, Timan-Pechora, Western Siberia) is given in Table [3].Experience of application in Russia no. P.P. Deposit Number sle. Flow rate, m3/day Before exposure After exposureSamotlorskoe Tuymazinskoe Bavlinskoe SabanchinskoeShkapovskoe West-November West Sykhorean Ardalinskoe Oshkotynskoe Dyusushevskoe May DaySoviet Mishkinskoe BaytuganskoeThe article considered the problems of improving the efficiency of oil production, revealed the history of the development of classical and innovative technologies for the intensification of oil production. In conclusion, it can be added that among the well-known technologies of secondary hydraulic fracturing, the best choice may be the PV technology, which will successfully clean the bottom-hole zone of the formation, improve permeability by hundreds of meters from the well, connecting the zones with oil targets, while being environmentally friendly and economically cost-effective. It was created as a result of long-term research in the field of plasma physics and hydromechanics, and currently continues to develop and improve. IRP is one of the most promising and innovative technologies for increasing the efficiency of oil and gas field development and at the same time overcoming the existing limitations of traditional methods of hydraulic fracturing. However, like any technology, it has its limitations and requires further research and optimization for maximum efficiency and safety of application.Bibliographic list1. A complex model of the reservoir response to plasma-pulse action, P.G. Ageev, A.V. Koldoba, I.V. Gasilova, N.Y. Poveshchenko, M.V. Yakobovsky, S.I. Tkachenko. M.V. Keldysh Institute of Applied Mathematics of the Russian Academy of Sciences Moscow, Russia 20132. Experimental studies of plasma-pulse exposure. Intensity of pressure pulsations in the treated medium. P.G. Ageev, N.P. Ageev,A.F. Pashchenko [et al.] // Problems of mechanical engineering and machine reliability. – 2019. – No. 2. – pp. 106-112.3. Plasma pulse technology and comparative experience of application in Russia at various fields, Tyncherov K.T., Varlamova Yu.V., Garieva R.D., Selivanova M.V. In the collection: Materials of the 49th All-Russian Scientific and Technical Conference of Young Scientists, postgraduates and students with international participation, dedicated to the 90th anniversary of Bashkir oil. 2022. pp. 158-164.4. Introduction of new technologies – a reliable way to extract residual reserves of hydrocarbon deposits. A.A. Molchanov, P.G. Ageev // Notes of the Mining Institute. – 2017. – Vol. 227. – pp. 530-539.5. Patent No. 2589442 C1 Russian Federation, IPC G01V 1/00. borehole source of plasma pulse action: No. 2015127652/28: application 09.07.2015: publ. 10.07.2016 / P. G. Ageev, N. P. Ageev, A.V. Bochkarev, E. I. Golovkin; applicant Limited Liability Company "NOVAS Sk". – EDN ZETUOT.Еремин, Н. А. Экологически чистый метод интенсификации добычи нефти и газа / Н. А. Еремин, Д. И. Зайцев, П. Г. Агеев // Золотухинские чтения. Нефть, газ и энергетика в Арктическом регионе : Сборник материалов Международной научно-практической конференции, Архангельск, 20–21 апреля 2023 года. – RUS: Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, 2023. – С. 175-180. – EDN GQGSJS. ISBN 978-5-261-01679-3Ключевые слова: Вторичный гидравлический разрыв пласта, параметрический резонанс, плазменно-импульсное воздействие.Несмотря на растущий интерес к альтернативным экологически чистым источникам энергии, нефть и газ остаются одними из наиболее важных и доро-гостоящих источников энергии в мире. Их добыча является основой для эконо-мического и промышленного развития многих стран. Однако, по мере истоще-ния запасов на уже открытых месторождениях с относительно легко извлекае-мой нефтью и залегающей на глубинах не представляющих особых проблем для бурения, нефтедобывающие компании сталкиваются с задачами увеличения коэффициента извлечения нефти на уже разрабатываемых залежах и разработки глубоко залегающих пластов. С увеличением глубины и нахождением более сложных для разработки отложений нефти, процесс добычи становится все бо-лее трудным и требует больших затрат как финансовых, так и временных. Для разработки трудноизвлекаемых запасов необходимы более сложные и дорого-стоящие технологии, такие как гидравлический разрыв пласта, кроме того, необходимо учитывать экологические и социальные аспекты, влияние на окру-жающую среду и взаимодействие с местными сообществами. Одной из основ-ных проблем в добыче нефти является эффективность применяемых техноло-гий. Существует ряд факторов, которые влияют на добычу нефти, включая ха-рактеристики и глубину залегания нефтеносных пластов, наличие природных барьеров и разломов, а также технические ограничения, связанные со сложно-стью применяемых технологий.Добыча залегающей глубоко под землей нефти сложный процесс. После бурения и заканчивания скважин на естественном режиме можно добыть толь-ко до 10% от изначальных запасов нефти. При постепенном падении давления в пласте для поддержания притока применяют различного вида насосы и газлифт.Электроцентробежные погружные насосы широко используются для обеспече-ния эффективной механизированной формы подъема жидкости. При этом если гидропроводность нефтяного пласта достаточно низкая, то темп отбора жидко-сти может быть не рентабельный. В современной реальности для интенсифика-ции добычи широко используют гидроразрыв пласта, который позволяет уве-личить продуктивность нефтеносных пластов и повысить темп и объем добычи нефти. Используя вторичные методы извлечения нефти, такие как закачка воды и газа, можно дополнительно добыть ещё порядка 20% от запасов нефти. Таким образом средний уровень нефтеотдачи на нефтяных месторождениях составля-ет до 30%, при этом с помощью современных методов увеличения нефтеотдачи можно извлекать до 50% общего объема нефти [4].Неоднородность породы по геологической структуре и сосредоточение остаточных запасов нефти в слабодренируемых зонах создают проблемы в во-просе повышения нефтеотдачи. Извлечение остаточной нефти из целиков явля-ется актуальным вопросом. Кроме того, после бурения и запуска скважин не редко образовывается кольматация призабойной зоны, что негативно сказыва-ется на проницаемости и подвижности нефти. Кольматация возникает в резуль-тате попадания механических частиц, содержащихся в буровых жидкостях вскрытия и освоения, солей и асфальто-смоло-парфинистых отложений. В та-кой ситуации требуется технология, способная улучшить проницаемость пла-стов и одновременно очистить призабойную зону от кольматанта. Скважинные кислотные обработки, хоть и являются распространенным методом очистки призабойной зоны, имеют существенные ограничения и не всегда оказывают положительный эффект, что требует дополнительных расходов на решение проблемы. Одним из решений может стать технология, способная бороться с кольматантом, улучшать проницаемость пласта на значительном расстоянии от скважины, соединяя зоны с целиками нефти, и при этом не наносить вред окружающей среде. В связи с этим, на современном этапе развития нефтяной промышленности возникает необходимость в поиске и разработке новых тех-нологий добычи нефти, которые были бы более эффективными, экологически безопасными и позволяли бы добывать нефть из сложных месторождений, где традиционные методы неэффективны. Целью данной статьи является описание и обоснование к использованию экологически чистой технологии, основанной на физическом воздействии на пласт для улучшения коллекторских свойств и повышения коэффициента из-влечения остаточной нефти. Были использованы теоретические основы и ре-зультаты практического применения в лаборатории и на месторождениях, опубликованные за последние несколько лет в России и за рубежом. Физические методы обработки призабойной зоны пласта активно разви-ваются и применяются в последние несколько лет. Их доля на рынке все еще невелика, но постоянно растет. В случае физического воздействия вместо веще-ства (горячая вода, пар, газ, химикаты и т.д.) для воздействия на пласт исполь-зуются физические (или геофизические) поля, как показано на рис. 1.Рис. 1. Физические методы интенсификации притока к скважинеОдна из эффективных и экологически чистых технологий применяемая для очистки призабойной зоны, интенсификации притока к скважине является плазменно-импульсное воздействие (ПИВ). ПИВ так же, является один из ме-тодов повышения нефтеотдачи пласта, основанный на использовании резо-нансных свойств пласта. При применении данного метода на электроды пода-ётся мощное напряжение порядка 3000 вольт, в результате резкого скачка тем-пературы, проводник взрывается и превращается в плазму. За счёт многократ-ного повторения обработки каналы очищаются и кольматант выносится в пласт, а затем обратно в ствол скважины. А также ударная волна формирует широкополосное акустическое поле, которое в жидкой среде пласта переходит в продольные и поперечные волны. А за счёт того, что последние затухают медленно, при повторном импульсе увеличивается их амплитуда, вызывая ре-зонансные явления в пласте. В результате обработки появляются новые микротрещины в породах, улучшается проницаемость и пьезопроводность продуктивного пласта. При лабораторных исследованиях было выявлено, что поровое пространство так же может увеличиваться. Наблюдаются такие эффекты как многократное увеличе-ние агрегации жидкости, за счет появления флотации капли нефти выталкива-ются к поверхности и уменьшается обводенность [1]. ПИВ является относи-тельно простой и безопасной в применении технологией, проводится без добав-лений химических реагентов, а также отличается своей мобильностью и быст-рой окупаемостью. Продолжительность всей операции на одной скважине не превышает одних суток, после чего скважину можно сразу запускать в эксплуа-тацию. Выбор скважины для обработки важная задача. Остаточная нефтенасы-щенность, наличие целиков нефти и достаточное пластовое давление являются ключевыми параметрами. При этом важно отметить, что помимо призабойной зоны пласта положительное влияние, за счёт распространения упругих волн глубоко в пласт, оказывается и на соседние скважины в радиусе до 1500 метров от источника колебаний.Типовой плазменный генератор состоит из металлического цилиндра длиной около 2500 мм и наружным диаметром порядка 100 мм. Конструкция изображена на рис. 2. Содержит блок накопительных конденсаторов, высоко-вольтный блок, высоковольтный трансформатор, плата управления, электрод-ные излучатели и устройство для формирования плазменного канала. Питание подается с устья скважины на 220В, мощность питания 500 Вт и энергоемкость 1.5 кДж. Контроль осуществляется в реальном времени с помощью геофизиче-ского кабеля и контрольного модуля [5].Рис. 2. Конструкция источника колебаний ПИВДля контроля эффекта от ПИВ на скважинах проводят геофизические ис-следования до и после обработки. Забор пробы флюида и определение гидро-статических параметров – давления, температуры, динамического уровня жид-кости и определение рабочих интервалов перфорации. Метод ПИВ был опробован по всему миру и удостоился наград как инно-вационный метод, отвечающий современным и будущим энергетическим вызо-вам. Технология применялась в Калифорнии, компанией Monterey Shale. В Propell Group с успехом были обработаны пять скважин в районе Бейкерсфилд, две нагнетательные и две добывающие скважины, а также одну нагнетательную скважину близ Лос-Анджелеса [2]. В России технология применялась на многих месторождениях, входящих в состав крупных нефтегазовых компаний, таких как Роснефть и Газпромнефть. Опыт применения плазменно-импульсной технологии в различных геологотех-нических условиях месторождений с терригенными и карбонатными коллекторами и тяжелыми нефтями в России (Урало-Поволжье, Тимано-Печора, Запад-ная Сибирь) приведен в таблице [3].Опыт применения в России № п.п. Месторождение Номер скв. Дебит, м3/сут До воздействия После воздействияСамотлорскоеТуймазинскоеБавлинскоеСабанчинскоеШкаповскоеЗападно-НоябрьскоеЗападно-СихорейскоеАрдалинскоеОшкотынскоеДюсушевскоеПервомайскоеСоветскоеМишкинскоеБайтуганскоеВ статье была рассмотрена проблематика улучшения эффективности до-бычи нефти, раскрыта история развития классических и инновационных техно-логий по интенсификации добычи нефти. В заключении можно добавить, что среди известных технологий вторичного ГРП наилучшим выбором может стать технология ПИВ, которая будет успешно очищать призабойную зону пласта, улучшать проницаемость на сотни метров от скважины, соединяя зоны с цели-ками нефти, при этом будет экологичной и экономически рентабельной. Она была создана в результате длительных исследований в области физики плазмы и гидромеханики, и в настоящее время продолжает развиваться и совершен-ствоваться. ПИВ является одной из наиболее перспективных и инновационных технологий для увеличения эффективности разработки нефтяных и газовых ме-сторождений и при этом преодолеть существующие ограничения традицион-ных методов гидравлического разрыва пласта. Однако, как и любая технология, она имеет свои ограничения и требует дальнейшего исследования и оптимиза-ции для максимальной эффективности и безопасности применения.Библиографический список1. Комплексная модель отклика пласта на плазменно-импульсное воздействие, П.Г. Агеев, А.В. Колдоба, И.В. Гасилова, Н.Ю. Повещенко, М.В. Якобовский, С.И. Ткаченко. Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН Москва, Россия 20132. Экспериментальные исследования плазменно-импульсного воздействия. Ин-тенсивность пульсаций давления в обрабатываемой среде. П.Г. Агеев, Н.П. Агеев,А.Ф. Пащенко [и др.] // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2019. – № 2. – С. 106–112.3. Технология плазменно-импульсного воздействия и сравнительный опыт при-менения в России на различных месторождениях, Тынчеров К.Т., Варламова Ю.В., Га-ниева Р.Д., Селиванова М.В. В сборнике: Материалы 49-й Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международ-ным участием, посвященной 90-летию Башкирской нефти. 2022. С. 158–164.4. Внедрение новых технологий – надежный путь извлечения остаточных запа-сов месторождений углеводородов. А.А. Молчанов, П.Г. Агеев // Записки Горного института. – 2017. – Т. 227. – С. 530–539.5. Патент № 2589442 C1 Российская Федерация, МПК G01V 1/00. скважинный источник плазменно-импульсного воздействия: № 2015127652/28: заявл. 09.07.2015: опубл. 10.07.2016 / П. Г. Агеев, Н. П. Агеев, А. В. Бочкарев, Е. И. Головкин; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "НОВАС Ск". – EDN ZETUOT.
