Спосіб хвильової обробки привибійної зони структурованого нафтоносного пласта

Реферат: Спосіб хвильової обробки привибійної зони структурованого нафтоносного пласта включає хвильову дію на привибійну зону структурованого нафтоносного пласта. Хвильову дію на привибійну зону структурованого нафтоносного пласта здійснюють бігармонічним сигналом. UA 101375 U (54) СПОСІБ ХВИЛЬОВОЇ ОБРОБКИ ПРИВИБІЙНОЇ ЗОНИ СТРУКТУРОВАНОГО НАФТОНОСНОГО ПЛАСТА UA 101375 U UA 101375 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до засобів обробки привибійної зони структурованого нафтоносного пласта і призначена для підвищення нафтовилучення із нафтоносних пластів. Найбільш близьким технічним вирішенням до запропонованого є спосіб хвильової обробки нафтоносного пласта, що включає опускання в свердловину в зону залягання нафтоносного пласта випромінювача хвиль для створення хвильової дії на нафтоносний пласт в досить широкому частотному діапазоні ( min , max ), де min і max - крайні значення частотного хвильового випромінення [1]. Недолік такого способу полягає в недостатній вибірковій хвильовій дії на нафтоносний пласт, що знижує ефективність хвильової обробки нафтоносних пластів. Задачею, на вирішення якої направлена корисна модель, є підвищення ефективності хвильової обробки структурованих нафтоносних пластів. Очікуваним від застосування корисної моделі технічним результатом є зниження в'язкості нафти і зменшення зв'язку краплин нафти з твердою фазою пласта, що сприяє покращанню припливу нафти на вибій свердловини. Відомо, що в'язкість нафти під дією коливань знижується [2] і краплини нафти під дією коливань високої частоти стають більш рухомими за рахунок руйнування приграничних шарів нафти на поверхні пор [3]. В основу корисної моделі поставлена задача створення в процесі обробки привибійної зони структурованого нафтоносного пласта хвильової дії на привибійну зону на резонансній частоті p коливань зерен породи привибійної зони структурованого нафтоносного пласта бігармонічним сигналом вигляду u  A1 sin 1t  A 2 sin 2 t , (1) де A 1 і A 2 - амплітуди; 1 і 2 - висхідні частоти складових бігармонічного сигналу. Відомо, що в процесі обробки геофізичного середовища бігармонічним сигналом вигляду (1), в ньому, окрім хвиль з висхідними частотами 1 і 2 , розповсюджуються також і хвилі з частотами 21 , 31 , 22 , 32 , 1  2 , 1  2 . Амплітуди хвиль на частотах 31 і 32 складають не більше 2 % від амплітуд хвиль на висхідних частотах 1 і 2 , тому дією таких хвиль на геофізичне середовище нехтують, враховуючи лише хвильові дії на частотах 1 , 2 , 21 , 22 , 1  2 , 1  2 [4]. При цьому, починаючи з деякої відстані від джерела випромінення бігармонічної хвилі, амплітуда частоти 1  2 згасає значно повільніше, ніж хвилі інших частот. Тому вибір частот 1 і 2 висхідних складових бігармонічного сигналу необхідно провадити таким чином, щоб саме частота 1  2 була рівна резонансній частоті p коливань зерен породи привибійної зони структурованого нафтоносного пласта. Вибір резонансної частоти p пов'язується з мікроструктурою породи привибійної зони структурованого нафтоносного пласта, в якій відбувається резонанс в коливальному русі зерен породи під дією сигналу вигляду (1), і яка визначається за виразом [3] p  V / 10d , (2) де V - масова (коливальна) швидкість; d - розмір зерен породи привибійної зони структурованого нафтоносного пласта. Резонансна частота p повинна знаходитись в межах min...max , де граничні значення 40 45 50 резонансних частот min і max визначаються з урахуванням резонансних частот коливань найменших і найбільших за розміром зерен породи привибійної зони структурованого нафтоносного пласта. Здійснення корисної моделі досягається наступним чином. Застосовуючи стандартні методики в лабораторних умовах із використанням кернів породи привибійної зони структурованого нафтоносного пласта, визначають масову швидкість V . Розмір d зерен породи привибійної зони структурованого нафтоносного пласта визначають в процесі дослідження під мікроскопом шліфів, виготовлених із кернів породи привибійної зони. Для порід структурованих нафтоносних пластів (для прикладу, пісковиків, алевролітів), для яких V  20 м/с [5] і розподіл зерен породи за розмірами знаходиться в межах 0,05…0,2 мм [6], за формулою (2) 1 UA 101375 U 20  10,0 кГц; 10  0,0002 (3) 20 max   40,0 кГц. 10  0,00005 Після встановлення меж, в яких повинна знаходитись резонансна частота p , вибирають тип випромінювачів [7], що здатні генерувати бігармонічну хвилю вигляду (1) з висхідними частотами 1 і 2 , різниця частот яких 1  2 повинна знаходитися (для нашого прикладу) в межах 10,0…40,0 кГц. При цьому інтенсивність акустичного поля поблизу стінки свердловини в 2 інтервалі залягання пласта повинна бути на рівні 1,0 кВт/м [8]. Для нашого прикладу хвильова дія на привибійну зону структурованого нафтоносного пласта в межах резонансних частот 10,0…40,0 кГц буде забезпечена, якщо висхідні частоти 1 і 2 бігармонічного сигналу (1) матимуть значення 20,0 і 10,0 кГц, відповідно. При цьому привибійна зона структурованого нафтоносного пласта зазнає імпульсного впливу на резонансних частотах в межах 10,0…40,0 кГц, а саме, на частотах 1  20,0 кГц ; 2  10,0 кГц ; min  5 10 15 20 25 30 35 21  40,0 кГц ; 22  20,0 кГц ; 1  2  30,0 кГц і 1  2  10,0 кГц . В подальшому випромінювачі хвиль, що здатні генерувати бігармонічну хвилю вигляду (1) з висхідними частотами 1 і 2 , опускають на геофізичному кабелі у видобувну свердловину і розміщують в інтервалі залягання структурованого нафтоносного пласта. Здійснюють бігармонічний вплив на привибійну зону на резонансних частотах коливань зерен породи привибійної зони структурованого нафтоносного пласта в межах min...max . Хвильовий вплив на резонансних частотах коливань зерен породи привибійної зони структурованого нафтоносного пласта в межах min...max призводить до нарощування амплітуди коливань зерен, розміри яких знаходяться в межах 0,05…0,2 мм, в результаті чого відбувається їх поворот та руйнування, що супроводжується генерацією хвиль акустичної емісії і вторинним високочастотним опроміненням породи привибійної зони структурованого нафтоносного пласта [8]. Таким чином, хвильова дія на привибійну зону структурованого нафтоносного пласта бігармонічним сигналом, складові якого мають висхідні частоти 1 і 2 , супроводжується обробкою привибійної зони структурованого нафтоносного пласта на частотах 1 , 2 , 21 , 22 , 1  2 , 1  2 [4], що сприяє більш повній обробці привибійної зони структурованого нафтоносного пласта бігармонічною дією. Переміщуючи випромінювачі хвиль від підошви до покрівлі структурованого нафтоносного пласта, здійснюють бігармонічну обробку по всій товщині привибійної зони пласта. Час бігармонічної обробки привибійної зони структурованого нафтоносного пласта залежить від товщини пласта і складає 3…15 годин. В середньому 5….6 годин. Досягнення технічного результату від застосування корисної моделі обумовлюється завдяки генерації хвиль акустичної емісії, яка виникає при дії бігармонічного сигналу на породу привибійної зони структурованого нафтоносного пласта на резонансній частоті коливань зерен породи привибійної зони. При цьому взаємодія хвиль акустичної емісії з нафтою супроводжується зниженням її в'язкості і зменшенням зв'язку краплин нафти з твердою фазою пласта, що сприяє покращанню припливу нафти на вибій видобувної свердловини і підвищенню її дебіту. 40 45 50 Джерела інформації: 1. Віброхвильове витіснення нафти з продуктивного пласта при внутрішньо-контурному заводненні / В.М. Казанцев, В.О. Фролагін, Ю.А. Балакіров, Ю.М. Бугай // Нафтова і газова промисловість. – 2003. - № 1. - С. 39-41. 2. Аметов И.М., Шерстнев Н.М. Применение композитных систем в технологических операциях эксплуатации скважин. - М.: Недра, 1989. - С. 37, 38. 3. Николаевский В.Н. Геомеханика и флюидодинамика. - М.: Недра, 1996, с. 290, 291. 4. Нагорний В.П., Денисюк І.І. Імпульсні методи інтенсифікації видобутку вуглеводнів. - К.: Ессе, 2012. - С. 251, 252. 5. Поведение грунтов под действием импульсных нагрузок / А.А. Вовк, Б.В. Замышляев, Л.С. Евтерев и др. - К.: Наук, думка, 1984. - С. 155. 6. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин / А.И. Акульшин, B.C. Бойко, Ю.А. Зарубин, В.М. Дорошенко. - М.: Недра, 1989. - С. 26. 2 UA 101375 U 5 7. Развитие опыта акустической обработки продуктивной зоны скважин / В. Александров, М. Бушер, Ю. Казаков, В. Майоров // Технологии ТЭК. – 2003. - № 2. - С. 1-9. 8. Физические основы акустического метода воздействия на коллекторы / Ю.И. Горбачев, О.Л. Кузнецов, Р.С. Рафиков, А.А. Печков // Геофизика. – 1998. - № 4. - С. 5-9. 9. Вильчинская Н.А., Николаевский В.Н. Акустическая эмиссия и спектр сейсмических сигналов / Физика Земли. – 1984. - № 5. - С. 91-100. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Спосіб хвильової обробки привибійної зони структурованого нафтоносного пласта, що включає хвильову дію на привибійну зону структурованого нафтоносного пласта, який відрізняється тим, що хвильову дію на привибійну зону структурованого нафтоносного пласта здійснюють бігармонічним сигналом. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при взаємодії висхідних частот складових бігармонічного сигналу між собою утворюється хвильова дія з частотою, що рівна резонансній частоті коливань зерен породи привибійної зони структурованого нафтоносного пласта. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3