Спосіб хвильової обробки структурованого нафтоносного пласта

Реферат: Спосіб хвильової обробки структурованого нафтоносного пласта включає хвильову дію на структурований нафтоносний пласт амплітудно-модульованим сигналом. UA 90954 U (54) СПОСІБ ХВИЛЬОВОЇ ОБРОБКИ СТРУКТУРОВАНОГО НАФТОНОСНОГО ПЛАСТА UA 90954 U UA 90954 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до засобів обробки 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 структурований нафтоносний пласт, що знижує ефективність хвильової обробки структурованих нафтоносних пластів. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності хвильової обробки структурованих нафтоносних пластів. Очікуваним від застосування корисної моделі технічним результатом є підвищення в пласті рівня пружної енергії. В основу корисної моделі поставлена задача здійснення такої хвильової обробки структурованого нафтоносного пласта, в результаті якої структурований нафтоносний пласт обробляється амплітудно-модульованим сигналом. При цьому вибір несучої складової амплітудно-модульованого сигналу пов'язується із довжиною тріщин і швидкістю розповсюдження подовжніх хвиль в масиві структурованого нафтоносного пласта, а модулююча складова амплітудно-модульованого сигналу визначається розподілом тріщин в масиві структурованого нафтоносного пласта. Відомо, що при розповсюдженні в нелінійному геофізичному середовищі (яким є структурований нафтоносний пласт) акустичного амплітудно-модульованого сигналу виду [2]: u  u0 (1  mcos t ) cos нt , 25 30 35 (1) де u 0 - початкова амплітуда амплітудно-модульованого сигналу;  - модулююча частота; н - несуча частота; m - коефіцієнт амплітудної модуляції, за рахунок нелінійних ефектів і взаємодії гармонічних коливань в геофізичному середовищі пласта генеруються коливання з частотами  , 2 , н , 2н , 3н , н   , н  2 , н  3 , 2н   , 3н   , 3н  2 , 3(н  ) [3]. З механіки руйнування відомо [4], що концентрація напружень на тріщині характеризується коефіцієнтом K інтенсивності напружень. Встановлено [5], що при взаємодії гармонічної хвилі заданої амплітуди q з тріщиною кінцевої довжини l коефіцієнт інтенсивності напружень K нормального відриву залежить від хвильового числа l / p , де  - частота гармонічної хвилі;  p - швидкість розповсюдження подовжніх хвиль в пласті). При цьому максимальне значення коефіцієнта K інтенсивності напружень досягається при виконанні умови: l / p  0,4 . 40 Із умови (2) частота гармонічної дії  на масив пласта, при якій коефіцієнт інтенсивності напружень K досягає максимального значення становить:  45 50 (2) 0,4p . (3) l Відомо також [6], що функція розподілу тріщин в масиві пласта залежить від характеру руйнування середовища структурованого 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 [6]. 1 UA 90954 U 5 10 15 20 25 30 35 Здійснення корисної моделі досягається наступним чином. Згідно з формулою (3) визначають частоту  гармонічної дії на структурований нафтоносний пласт, при якій відбувається підвищення в пласті рівня накопиченої пружної енергії до максимального значення. При цьому визначену частоту приймають рівною несучій складовій амплітудномодульованого сигналу. Наприклад, для середньоблокового масиву характерна наявність в середовищі початкових тріщин довжиною 0,16…0,32 м [6]. При швидкості розповсюдження подовжніх хвиль в середньоблоковому середовищі p  4500 м/с згідно з формулою (3) частота  гармонічної дії на такий масив, при якій коефіцієнт інтенсивності напружень K досягає максимального значення, становить: 0,4  4500   7500 Гц. 0,24 Отже, несучу складову н амплітудно-модульованого сигналу приймають рівною 7500 Гц. Розрахунок величини модулюючої складової  проводять наступним чином. Спочатку визначають частоти 1 і  2 для крайніх значень довжин тріщин (в нашому випадку 0,16 і 0,32 м), при яких коефіцієнт інтенсивності напружень K досягає максимального значення. Для даного випадку: 0,4  4500 0,4  4500 1   5625 Гц; 2   11250 Гц. 0,32 0,16 Для обробки середньоблокового середовища амплітудно-модульованим сигналом в межах частот 5625…11250 Гц приймаємо, що модулююча частота дорівнює меншому із значень частот 1 і  2 , тобто   5625 Гц. Коефіцієнт модуляції m розраховують згідно з виразом [2]: mu 0 cos t  1. Після вибору частот  і н встановлюють тип випромінювача, який здатний генерувати амплітудно-модульований сигнал з вибраними частотами. В подальшому здійснюють хвильову обробку середовища структурованого нафтоносного пласта амплітудно-модульованим сигналом з розрахованими значеннями частот  і н по всій товщині пласта, переміщуючи випромінювач від верхньої до нижньої межі оброблюваного пласта. В процесі обробки середньоблокового масиву структурованого нафтоносного пласта (з характерною наявністю в середовищі пласта початкових тріщин довжиною 0,16…0,32 м) амплітудно-модульованим сигналом з частотами   5625 Гц і н  7500 Гц масив пласта зазнає хвильового впливу в діапазоні частот   5625 Гц, н  7500 Гц, 2н    9375 Гц, 2  11250 Гц, при яких коефіцієнт інтенсивності напружень К і рівень накопиченої пружної енергії в масиві пласта досягають максимальних значень. Така дія амплітудно-модульованим сигналом супроводжується обробкою набору початкових тріщин, які присутні в пласті, що обробляється, і дозволяє більш повно охопити середовище середньоблокового структурованого нафтоносного пласта хвильовою обробкою. При цьому амплітуди таких коливань при величині початкової амплітуди u0  3,24  10 5 м знаходяться в межах 10 7  10 9 1/м [3]. За результатами натурних досліджень для суттєвого впливу на нафтові родовища 40 45 50 достатньо хвильового поля з амплітудою коливань в межах 10 8  10 9 м [7]. Таким чином, хвильові дії при обробці геофізичного середовища структурованого нафтоносного пласта амплітудно-модульованим сигналом можуть слугувати спусковим механізмом вивільнення накопиченої в пласті пружної енергії, яка надходить в середовище пласта в процесі взаємодії створеного хвильового поля з існуючими в пласті тріщинами і їх розкриттям, що супроводжується випромінюванням хвиль високої частоти. Відомо також, що при обробці нафти хвилями високої частоти знижується її в'язкість в 1,7…4,0 рази [8], що призводить до послаблення зв'язку нафти з твердою фазою середовища нафтового пласта, в результаті чого підвищується рухливість нафти в каналах фільтрації пласта. Досягнення технічного результату від застосування корисної моделі обумовлюється завдяки підвищенню коефіцієнта інтенсивності напружень K 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, 2 UA 90954 U 5 10 15 20 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. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Высшая школа, 1988, с. 88, 89. 3. Нагорный В.П., Денисюк И.И., Юшицына Я.А. Спектральные характеристики амплитудномодулируемых акустических волн при их воздействии на нелинейную геофизическую среду // Современный научный вестник, 2013, № 51(190). - С. 13-18. 4. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. - М: Наука, 1988, с. 334-336. 5. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. - М.: Наука, 1980, с. 433. 6. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. - М.: Недра, 1976, с. 68, 69. 7. Курленя М.В., Сердюков С.В. Определение области вибросейсмического воздействия на месторождение нефти с дневной поверхности // ФТРПИ, 1999, № 4. - С. 4-11. 8. 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. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 1. Спосіб хвильової обробки структурованого нафтоносного пласта, що включає хвильову дію на структурований нафтоносний пласт, який відрізняється тим, що хвильову дію на структурований нафтоносний пласт здійснюють амплітудно-модульованим сигналом. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вибір несучої складової амплітудномодульованого сигналу пов'язується із довжиною тріщин і швидкістю розповсюдження подовжніх хвиль в масиві структурованого нафтоносного пласта. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що модулююча складова амплітудно-модульованого сигналу визначається розподілом тріщин в масиві структурованого нафтоносного пласта. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3