Спосіб хвильової обробки нафтоносного пласта

Реферат: Спосіб хвильової обробки нафтоносного пласта включає хвильову дію гармонічним сигналом на нафтоносний пласт. Вибір частоти гармонічного сигналу пов'язується з довжиною початкових тріщин в масиві нафтоносного пласта. При взаємодії гармонічного сигналу з тріщиною, коефіцієнт інтенсивності напружень у вершині тріщини повинен досягати максимального значення. UA 106447 U (54) СПОСІБ ХВИЛЬОВОЇ ОБРОБКИ НАФТОНОСНОГО ПЛАСТА UA 106447 U UA 106447 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до засобів хвильової обробки 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 нагнітальну свердловину в зону залягання нафтоносного пласта випромінювача хвиль для створення хвильової дії на нафтоносний пласт в досить широкому частотному діапазоні шляхом періодичної плавної зміни довжини чверті хвилі випромінювача від значення, що дорівнює радіусу ближньої зони нагнітальної свердловини, до довжини чверті хвилі, що дорівнює радіусу кола розташування видобувних свердловин [1]. Недолік такого способу полягає в тому, що при виборі частотного діапазону хвильової обробки нафтоносного пласта не враховується розподіл початкових тріщин по їх довжині в нафтоносному пласті, що знижує ефективність хвильової обробки нафтоносних пластів. Задача, на вирішення якої направлений винахід, є підвищення ефективності хвильової обробки нафтоносних пластів. Очікуваним від застосування корисної моделі технічним результатом є підвищення в нафтоносному пласті рівня накопиченої пружної енергії. Задача вирішується тим, що спосіб в процесі обробки нафтоносного пласта включає хвильову дію на пласт гармонічним сигналом виду (1) u  A sint , де u - зміщення частинок середовища відносно початкового положення; A - максимальна амплітуда гармонічного сигналу;  - частота дії гармонічного сигналу. Вибір частоти  дії гармонічного сигналу (1) пов'язується з умовою хвильової обробки нафтоносного пласта в межах діапазону частот min...max , які визначаються з урахуванням мінімальної і максимальної довжин початкових тріщин в масиві нафтоносного пласта. З механіки руйнування відомо [2], що концентрація напружень на тріщині характеризується коефіцієнтом К інтенсивності напружень. Встановлено [3], що при взаємодії гармонічної хвилі заданої амплітуди q з тріщиною кінцевої довжини l коефіцієнт інтенсивності напружень К нормального відриву залежить від хвильового числа l / p (де  - частота гармонічної хвилі; p - швидкість розповсюдження подовжніх хвиль в пласті). При цьому максимальне значення коефіцієнта К інтенсивності напружень досягається при виконанні умови l / p  0,4 . (2) 30 35 40 45 50 Отже, з умови (2), частота гармонічної дії  , при якій коефіцієнт інтенсивності напружень К у вершині тріщини досягає максимального значення, становить 0,4p (3) .  l Відомо [4], що функція розподілу тріщин в масиві пласта залежить від характеру руйнування середовища пласта в процесі його хвильового навантаження. Так, для крупноблокового масиву, для якого характерний крихкий характер руйнування, розподіл тріщин підлягає асиметричній функції розподілу тріщин з максимумом, зміщеним вліво від центра симетрії. Для середньоблокових порід з квазікрихким руйнуванням характерний нормальний закон розподілу тріщин в середовищі, а для дрібноблокових порід з пластичним руйнуванням середовища, переважною є асиметрична функція розподілу тріщин з максимумом, зміщеним вправо від центра симетрії [4]. Здійснення корисної моделі досягається наступним чином. За формулою (3) визначаємо частоту  , при якій відбувається підвищення в пласті рівня накопиченої пружної енергії і коефіцієнта інтенсивності напружень до максимального значення для початкових тріщин мінімальної і максимальної довжин. Наприклад, для середньоблокового масиву характерна наявність в середовищі початкових тріщин довжиною 0,32…0,64 м [4]. При швидкості розповсюдження подовжніх хвиль в середньоблоковому середовищі пласта υ р=3200 м/с за формулою (3) для початкових тріщин мінімальної 0,16 м і максимальної 0,32 м довжин, знаходимо 0,4  3200 0,4  3200 min   2000 Гц ; max   4000 Гц . 0,64 0,32 Діапазон частот min...max гармонічного сигналу в процесі обробки нафтоносного пласта приймаємо в межах від 2000 Гц до 4000 Гц. 1 UA 106447 U 5 Після вибору діапазону частот встановлюють тип випромінювача [5], який здатний генерувати гармонічний сигнал в межах вибраних частот. Випромінювач опускають на кабелі у свердловину в зону залягання нафтоносного пласта. В подальшому здійснюють хвильовий вплив на нафтоносний пласт гармонічним сигналом виду (1), переміщуючи випромінювач по всій товщині пласта і періодично плавно збільшуючи частоту випромінювання від мінімального значення min до максимального max і навпаки. Амплітуда зміщення u часток середовища пласта під дією гармонічної хвилі з частотою  і коливальною швидкістю 0 визначається за виразом [6] u  0 /  , де (4) 2I (5) c 3 ( l - інтенсивність хвильової дії, Вт/м;  - густина породи привибійної зони пласта, кг/м ; c швидкість поширення звукової хвилі в середовищі пласта, м/с). 0  10 15 20 25 30 35 40 45 50 При вихідних параметрах 0  0,05 м / с ;   2500 кг / м3 ; с  3200 м / с ; І  10,0 кВт / м2 ;   2000 ...4000 Гц порядок величин амплітуд зміщення часток середовища пласта під дією -6 -8 гармонічного сигналу знаходяться переважно в межах 10 …10 м [7]. Така дія гармонічного сигналу на нафтоносний пласт в межах частот 2000…4000 Гц супроводжується обробкою набору початкових тріщин довжиною 0,32…0,64 м в пласті з підвищенням коефіцієнта інтенсивності напружень К у вершині тріщин до максимального значення і дозволяє більш повно охопити середовище нафтоносного пласта хвильовою обробкою. За результатами натурних досліджень [8] для суттєвого впливу на нафтові родовища -8 -9 достатньо хвильового поля з амплітудою коливань в межах 10 …10 м. Таким чином, хвильові дії при обробці середовища нафтоносного пласта гармонічним сигналом виду (1) можуть слугувати спусковим механізмом вивільнення накопиченої в пласті пружної енергії, яка пов'язана з розкриттям існуючих в пласті тріщин, що супроводжується випромінюванням хвиль високої частоти. При обробці нафти хвилями високої частоти її в'язкість знижується в 1,7…4,0 разу [9], в результаті чого підвищується рухливість нафти в каналах фільтрації пласта. Досягнення технічного результату від застосування корисної моделі обумовлюється завдяки підвищенню коефіцієнта інтенсивності напружень К до максимального значення, що призводить до підвищення в пласті рівня пружної енергії і при зовнішніх хвильових впливах незначних амплітуд може слугувати спусковим механізмом вивільнення високочастотної енергії, що супроводжується зменшенням зчеплення краплин нафти з твердою фазою пласта і сприяє покращенню припливу нафти на вибій видобувної свердловини і підвищенню її дебіту. 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. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. - М: Наука, с. 334-336. 3. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. - М.: Наука, 1990, с. 433. 4. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. - М.: Недра, 1976, с. 68, 69. 5. Развитие опыта акустической обработки продуктивной зоны скважин /В. Александров, М. Бушер, Ю. Казаков, В. Майоров // Технологии ТЭК, 2003, № 2, с. 1-9. 6. Нагорний В.П., Денисюк І.І. Імпульсні методи інтенсифікації видобутку вуглеводнів. - К.: "Ессе", 2012, с. 277, 278. 7. Нагорний В.П., Денисюк І.І. Імпульсно-хвильове оброблення нафтогазоносних пластів. К.: "Інтерсервіс", 2015, с. 98. 8. Курленя М.В., Сердюков С.В. Определение области вибросейсмического воздействия на месторождение нефти с дневной поверхности // ФТРПИ. - 1999. - № 4. - С. 4-11. 9. Нагорный В.П., Денисюк И.И., Лихван В.М., Швейкина Т.А. Исследование повышения эффективности пузырькового режима течения флюидов // Нефтяное хозяйство, 2013, № 5. - С. 80-82. 2 UA 106447 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 1. Спосіб хвильової обробки нафтоносного пласта, що включає хвильову дію гармонічним сигналом на нафтоносний пласт, який відрізняється тим, що вибір частоти гармонічного сигналу пов'язується з довжиною початкових тріщин в масиві нафтоносного пласта. 2. Спосіб хвильової обробки нафтоносного пласта за п. 1, який відрізняється тим, що при взаємодії гармонічного сигналу з тріщиною, коефіцієнт інтенсивності напружень у вершині тріщини повинен досягати максимального значення. 3