Спосіб ультразвукового очищення фільтрів водяних свердловин

1. Спосіб ультразвукового очищення фільтрів водяних свердловин, що включає послідовний вплив коливань спрямованого акустичного поля ультразвукового діапазону на перфоровані інтервали свердловин шляхом занурення через насосно-компресорні труби свердловинного акустичного випромінювача на глибину розташування закольматованих зон фільтрів, який відрізняється тим, що очищення водяних свердловинних фільтрів, ушкоджених механічною, хімічною та біологічною кольматацією, ведуть в імпульсному режимі розфокусованим ультразвуковим кавітаційним полем, частоту якого модулюють у діапазоні 60-100 Гц, передаючи, за допомогою геофізичного кабелю, сигнал технологічної частоти від наземного устаткування, що містить генератор ультразвукових U 2 (19) 1 3 52185 4 завдяки наявносі залишків колоїдних, глинистих дловинних фільтрів, ушкоджених механічною, хімічастинок і мікроорганізмів в поровому просторі чною та біологічною кольматацією, ведуть в імпуфільтрів після їх очищення. льсному режимі розфокусованим ультразвуковим Відомий спосіб для інтенсифікації нафтових і кавітаційним полем, частоту якого модулюють у газових свердловин, в якому використовують придіапазоні 60-100Гц, передаючи, за допомогою гестрій для акустичного впливу на нафтогазоносні офізичного кабелю, сигнал технологічної частоти пласти [патент UA 7584, Е21В28/00, Е21В43/25]. від наземного устаткування, що містить генератор Спосіб дає можливість обробляти закольматоультразвукових коливань та блок модуляції вихідвані привибійні зони продуктивних пластів на глуного сигналу, до свердловинного електроакустичбинах до 5000м, але недоліком відомого способу є ного випромінювача, де, за допомогою розміщених неповне відновлення фільтраційної здатності фів ньому п'єзокерамічних модулів та узгоджувальльтрів та низький коефіцієнт корисної дії в практиного трансформаторного пристрою, формують чному застосуванні. знакозмінний сигнал зворотного зв'язку, який пеНайближчим аналогом способу, що заявляредають тим же кабелем до наземного устаткується, є акустичний спосіб дії на свердловину та вання для вимірювання та регулювання технологіпласт родовища корисних копалин [патент RU чної частоти до досягнення сигналом зворотного №2143554, Е21В43/25], що включає послідовний зв'язку оптимального значення. вплив коливань спрямованого акустичного поля Причому тривалість впливу імпульсного розультразвукового діапазону на перфоровані інтерфокусованого ультразвукового кавітаційного поля вали свердловини шляхом занурення свердлосвердловинного акустичного випромінювача на винного акустичного випромінювача на глибину закольматовані зони фільтру визначають за покрозташування закольматованої зони фільтру. ращенням показників відновлення (зростання) Недоліками найближчого аналога є недостатдебіту видобутку свердловини. ньо ефективне очищення фільтрів. Завдяки присуТехнічний результат підсилюється тим, що тності ефекту постійного демпфування акустичної ультразвукову обробку закольматованих зон фільультразвукової потужності газонасиченим кавітатрів ведуть в період зниження дебіту видобутку ційним приповерхневим шаром свердловинного або припливу свердловини в умовах експлуатації випромінювача відбувається тільки часткове очиабо зупинки роботи свердловини. щення колектору. Виникнення щільної кавітаційної Спосіб оброблювання закольмативаних зон зони біля випромінювальної поверхні свердловинсвердловинних фільтрів в імпульсному режимі ного випромінювача, що перешкоджає розповсюзбільшує ефективність перетворення електричних дженню хвиль, призводить до низької фактичної коливань в звукові, та, крім того дозволяє забезпотужності акустичного впливу на закольматовані печувати режими, що характеризуються найбільш зони свердловинного фільтру. Крім того, зазначевисокими значеннями електроакустичного коефіціний спосіб має обмежені можливості в зв'язку з єнту корисної дії. тим, що не вирішує проблем відновлення тих зон Знакозмінні вібраційні навантаження, що присвердловинних фільтрів, що ушкоджені колоніями падають на колоїдну структуру під час впливу, або мікроорганізмів. її повністю руйнують, або суттєво знижують граниОзначені недоліки притаманні усім акустичним чне напруження зсуву колоїдної структури з односпособам з безперервним (неімпульсним) режичасним ослабленням її зв'язку з перфораційними мом впливу, для яких характерно виникнення обзонами фільтру завдяки ослабленню капілярних ластей розвиненої кавітації, саме перешкоджаюсил. При руйнуванні структури кольматанту швидчих розповсюдженню акустичного кість фільтрації відновлюється до значень обумовипромінювання. влених законом Дарси [Ультразвуковая очистка / В основу корисної моделі поставлено завданКеллер O.K., Кратыш Г.С., Лубяницкий Г.Д., Л.: ня створення таких умов ультразвукової обробки, Машиностроение, 1977, 184с.] за яких можливе найбільш повне очищення фільтВдосконалення процесу очищення фільтрів рів водяних свердловин за рахунок усунення їх досягають завдяки усуненню, шляхом застосуванзабруднення в наслідок механічної, хімічної, терня запропонованої модуляції ультразвукового сигмічної та біологічної кольматації. А саме створенналу, ефекту демпфування акустичної ультразвуня способу, у якому б, за рахунок нової сукупності кової потужності газонасиченим кавітаційним ознак, було б досягнуто найбільш ефективне очиприповерхневим шаром свердловинного випроміщення фільтрів від колоїдно-дисперсних структур нювача, що призводить до значного зниження та мікробіологічних організмів, відновлення (зросенерговитрат у порівнянні зі способами обробки тання) продуктивності свердловин (дебіту видобуфільтрів, у яких використовується вплив акустичтку, прийомістості, зростання робочої потужності них коливань у безперервному режимі випромінюпласту, тощо). вання. Поставлене завдання досягається тим, що у Обробляння закольматованих зон фільтрів заспособі, прийнятому за найближчий аналог, що пропонованим способом сприяє створенню безпевключає послідовний вплив коливань спрямованорервного процесу стрімкого породження та зхлого акустичного поля ультразвукового діапазону на пування (руйнування) кавітаційних пухирців, що, перфоровані інтервали свердловини шляхом зазавдяки короткочасним високим перепадам тиску, нурення через насосно-компресорні труби свердруйнує перешкоджаючий проходженню електроаловинного акустичного випромінювача на глибину кустичної потужності пружних коливань шар та розташування закольматованої зони фільтру, згідзабезпечує якісне очищення фільтру від кольмано з корисною моделлю, очищення водяних свертуючого осаду. 5 52185 6 В результаті експериментальних досліджень До наземної частини включають генератор було визначено критичне значення ультразвукової ультразвукових коливань та блок модуляції вихідпотужності, при якій починається процес виникного сигналу, а до свердловинного акустичного нення кавітаційних парогазових зародків та тривавипромінювача - узгоджувальний трансформаторлість паузи, необхідної для переміщення газонаний пристрій і електричне паралельно з'єднані в сиченого приграничного шару із зони інтенсивного «протифазі» п'єзокерамічні модулі. звуку, що знаходиться на вібруючої поверхні виДля створення розфокусованого кавітаційного промінювача , в робочий об'єм. Експериментально поля кожен п'єзокерамічний модуль складають з знайдена мінімальна тривалість паузи становить 1 паралельно з'єднаних п'єзокерамічних елементів. мілісекунду, що відповідає значенню частоти моПричому в кожному наступному модулі полярність дуляції 100Гц. Саме це значення і є верхньою мез'єднання елементів змінюють на зворотну. П'єзожею діапазону частоти модуляції, що визначена керамічні елементи монтують в циліндричних непропонованим способом. Нижня межа, що станосучих герметичних металевих корпусах і механічно вить - 60 Гц, визначається за максимально допусз'єднують між собою послідовно. тимими габаритами узгоджувального пристрою, В умовах зупинки або експлуатації свердловищо дозволяють розмістити його в корпусі ультразни акустичний випромінювач занурюють на глибивукового випромінювача. ну розташування фільтру і, фіксуючи на рівні кожБактерицидна дія ультразвуку обумовлена в ної закольматованої зони фільтру, ведуть цілому пошкодженням клітинних оболонок мікроопослідовний рівномірний вплив змінним в часі і в рганізмів. Під впливом ультразвуку гинуть віруси. просторі розфокусованим кавітаційним полем в Для отримання води, що відповідає вимогам ГОСімпульсному режимі, який регулюють за допомоТа 2874-82 "Вода питьевая. Гигиенические требогою наземного генератора ультразвукових коливания и контроль за качеством", інтенсивність ульвань за рахунок застосування обраного типу мотразвукових коливань повинна дорівнювати дуляції вихідного ультразвукового сигналу у близько 2Вт/см2, частота коливань - 48 кГц. Ультдіапазоні 60-100 Гц. развук частотою 20-30 кГц знешкоджує бактерії за Під впливом цих імпульсів в пульсуючому ре2-5с. жимі відбувається генерування сильних ударних У результаті використання способу, що заявхвиль, що створюють акустичні макромасштабні ляється, забезпечується одержання технічного течії, а також локальні мікромасштабні потокі та, як результату, що полягає у значному підвищенні наслідок, відбувається розрив хімічних зв'язків дебіту видобутку свердловини завдяки найбільш речовин, що взаємодіють, значний нагрів кавітуюповному очищенню фільтрів від колоїднодисперсчого середовища в об'ємі пухирця, іонізація пароних структур та мікробіологічних організмів без газового середовища, що ініціює кінетичні стадії пошкодження устаткування, обсадної колони, цефізико-хімічних процесів. Зазначені кавітаційні ментного шару тощо. ефекти викликають руйнування сильно зчепленого Запропонований спосіб ультразвукового очиз поверхнею фільтру забруднення та пригнічуванщення фільтрів водяних свердловин є екологічно ня або стерилізацію мікроорганізмів. чистим та економічно ефективним за рахунок знаСтворене змінне в часі і в просторі ультразвучному скороченню енергетичних втрат у газонасикове кавітаційне поле руйнує закольматовані зони ченому кавітаційному приповерхневому шарі свесвердловинного фільтру. Позитивний ефект досярдловинного випромінювача ультразвукових гають за рахунок усунення демпфування акустичколивань завдяки проведенню процесу ультразвуної потужності випромінювача ультразвукових кокового очищення фільтрів в імпульсному режимі. ливань газонасиченим кавітаційним при Технічним результатом від реалізації запропоповерхневим шаром. Це пояснюється тим, що нованого способу є також створення можливості створюване пульсуюче робоче поле призводить до якісної обробки свердловинних фільтрів, розташозначного зниження кавітаційної міцності свердлованих на глибинах до 5000м. винного середовища та, в свою чергу, зменшення За рахунок створення нової сукупності ознак необхідних енерговитрат, тобто зростає електроаспособу забезпечується висока ефективність відкустичний коефіцієнт корисної дії задіяного устатновлення дебіту (реанімації) гідрогеологічних свекування. рдловин. У деяких випадках дебіт свердловин не Тривалість обробки кожної свердловини залетільки відновлювався, але навіть перевищував жить від обраної робочої довжини випромінювача первинний, визначений при освоєнні. ультразвукових коливань або від кількості посліЗастосування даного методу є безпечним для довно з'єднаних випромінювачів. різних фільтрів, особливо сітчастих, які найчастіше Під дією створеного поля також відбуваються виходять з ладу при розкольматації свердловин процеси знищення мікроорганізмів, що містяться у іншими методами. кольматанті. Пропонований спосіб може бути реалізований Використання запропонованого спосіб дозвонаступним чином. ляє повністю відновити продуктивність свердловиДля проведення очищення закольмативаних ни та тривалий час одержувати стабільний дебіт фільтрів водяної свердловини, згідно запропоновидобутку. ваної корисної моделі, готують устаткування, що Приклад практичного використання запропоскладається з наземної частини, яку з'єднують за нованого способу з метою покращення приймальдопомогою геофізичного кабелю з свердловинним них властивостей нагнітальної свердловини. Стан акустичним випромінювачем. свердловини характеризувався падінням робочих параметрів (зниження поглинаючої здатності при 7 52185 8 одночасному підвищені робочого тиску насосу Перед обробкою закольмативаних фільтрів по вище критичних значень), пов'язаних з кольматасвердловині провели закачування рідини в пласт цією свердловинних фільтрів та привибійної зони агрегатом на різних швидкостях та зафіксували пласта. результати контролю, що наведені в табл. 1. Таблиця 1 Швидкість закачування II III IV Об'єм, Час закачування, Швидкість поглинання, м3 хв м3/год 5 35 8,60 5 22 13,6 10 40 15,0 Після обробки усіх закольмативаних зон фільтрів провели контрольне закачування рідин в пласт агрегатом на різних швидкостях для оцінки отриманого ефекту, результати наведені в табл. 2. Тиск початковий, кг/см2 41,2 65,0 76,9 Тиск кінцевий, кг/см2 61,2 72,7 96,9 Після аналізу отриманих результатів прийшли до висновку про несуттєве покращення параметрів поглинання, пов'язаних зі збільшенням швидкості поглинання на II та III режимі роботи агрегату. Таблиця 2 Швидкість закачування II III IV Об'єм, Час закачування, Швидкість поглинання, м3 хв м3/год 5 40 7,5 5 20 15,0 10 25 24,0 Крім того, згідно даним геофізичних досліджень, виконаних до і після проведення ультразвукової обробки фільтру, інтенсивність поглинання в інтервалах 1295 - 1302 м, 1323 - 1332 м збільшилась майже в 2,5 рази. Крім цього, збільшилась прийомістость в інтервалах 1153 - 1172 м, 1248 - 1250 м, 1255 - 1270м, 1270 - 1289м. Інтервал 1153 - 1172м поглинає приблизно 10 % Комп’ютерна верстка В. Мацело Тиск початковий, кг/см2 41,2 89,2 100,8 Тиск кінцевий, кг/см2 89,2 100,8 116,7 закачаних супутньо-пластових вод, інтервалі 1248 - 1289 м відповідно 50 %, а інтервали 1295 1302м та 1323 - 1332м по 20 %. Під впливом пульсуючого робочого поля, що створюють імпульси розфокусованого ультразвукового випромінювання, також відбувається загибель значної кількості мікроорганізмів. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601