Спосіб хвильової обробки структурованого нафтоносного пласта

Реферат: Спосіб хвильової обробки структурованого нафтоносного пласта включає хвильову дію на структурований нафтоносний пласт. Крім цього, хвильову дію на структурований нафтоносний пласт здійснюють фазово-модульованим сигналом. UA 92721 U (54) СПОСІБ ХВИЛЬОВОЇ ОБРОБКИ СТРУКТУРОВАНОГО НАФТОНОСНОГО ПЛАСТА UA 92721 U UA 92721 U 5 10 15 20 25 30 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. Завданням, на вирішення якого направлений винахід, є підвищення ефективності хвильової обробки структурованих нафтоносних пластів. Очікуваним від застосування корисної моделі технічним результатом є підвищення в пласті рівня накопиченої пружної енергії. В основу корисної моделі поставлена задача здійснення такої хвильової обробки структурованого нафтоносного пласта, в результаті якої структурований нафтоносний пласт обробляється фазово-модульованим сигналом. При цьому вибір несучої складової фазовомодульованого сигналу пов'язується із довжиною тріщин і швидкістю розповсюдження подовжніх хвиль в масиві структурованого нафтоносного пласта, а модулююча складова фазово-модульованого сигналу визначається розподілом тріщин в масиві структурованого нафтоносного пласта. Відомо, що при розповсюдженні в нелінійному геофізичному середовищі (яким є структурований нафтоносний пласт) акустичного фазово-модульованого сигналу виду [2] (1) u  u0 cos(0 t  m sin t ) , (де u0 - початкова амплітуда фазово-модульованого сигналу;  - модулююча частота; 0 несуча частота; m - коефіцієнт фазової модуляції, приймаємо m  1) за рахунок нелінійних ефектів і взаємодії гармонічних коливань в геофізичному середовищі пласта генеруються коливання з частотами 0 , 20 , 30 , 0   , 2(0  ) , 3(0  ) , 0  2 , 2(0  2) , 3(0  2) [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 35 40 45 50 коефіцієнта K інтенсивності напружень досягається при виконанні умови l / p  0,4. (2) Із умови (2) частота гармонічної дії  на масив пласта, при якій коефіцієнт інтенсивності напружень K досягає максимального значення становить 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 великоблокового 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]. Здійснення корисної моделі досягається наступним чином. Згідно формули (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 0 фазово-модульованого 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 / c згідно формули (3) частота  гармонічної дії на такий масив, при якій коефіцієнт інтенсивності напружень K досягає максимального значення, становить 1 UA 92721 U 0,4  4500  7500 Гц. 0,24 Отже, несучу складову 0 фазово-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 Модулюючу частоту фазово-модульованого сигналу визначаємо із врахуванням розподілу тріщин в масиві структурованого нафтоносного пласта. Так, для середньоблокового середовища, в якому присутні тріщини довжиною 0,16…0,32 м, для обробки масиву фазовомодульованим сигналом (в межах частот 5625…11250 Гц) при значенні несучої складової 0  7500 Гц необхідно, щоб модулююча частота  складала 1875 Гц. Після вибору частот  і  встановлюють тип випромінювача, який здатний генерувати фазово-модульований сигнал з вибраними частотами. В подальшому здійснюють хвильову обробку середовища структурованого нафтоносного пласта фазово-модульованим сигналом з розрахованими значеннями частот  і 0 по всій товщині пласта, переміщуючи випромінювач від верхньої до нижньої межі оброблюваного пласта. В процесі обробки середньоблокового масиву структурованого нафтоносного пласта (з наявністю в середовищі пласта початкових тріщин довжиною 0,16…0,32 м) фазовомодульованим сигналом з частотами   1875 Гц і 0  7500 Гц масив пласта зазнає хвильового впливу в діапазоні частот 0    5625 Гц, 0  7500 Гц , 0    9375 Гц, 0  2  11250 Гц, при яких коефіцієнт інтенсивності напружень K і рівень накопиченої пружної енергії в масиві пласта досягають максимальних значень. Така дія фазово-модульованим сигналом супроводжується обробкою присутнього набору початкових тріщин в пласті, що обробляється, і дозволяє більш повно охопити середовище середньоблокового структурованого нафтоносного пласта хвильовою обробкою. При цьому, амплітуди спектральних складових (при -6 -8 величині початкової амплітуди u0  2,0  10 3 м ) знаходяться в межах 10 …10 1 /м [3]. За результатами натурних досліджень [7] для суттєвого впливу на нафтові родовищі -8 -9 достатньо хвильового поля з амплітудою коливань в межах 10 …10 м. Таким чином, хвильові дії при обробці геофізичного середовища структурованого нафтоносного пласта фазовомодульованим 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], 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, 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. 96. 3. Нагорний В.П., Денисюк I.I. Юшицина Я.О. Спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом в нелінійному геофізичному середовищі // Геоінформатика, 2014. -№2. 4. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. - М.: Наука, с 334-336. 5. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. -М.: Наука, 1990, с. 433.  5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 2 UA 92721 U 5 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 10 15 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 фазово-модульованим сигналом. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вибір несучої складової фазово-модульованого 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 фазово-модульованого сигналу визначається із умови врахування розподілу тріщин в масиві структурованого нафтоносного пласта. 20 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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