СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВОДЯНОЙ СКВАЖИНЫ Российский патент 1999 года по МПК E21B43/00 E21B43/25 

Изобретение относится к добыче полезных ископаемых для химической промышленности и может быть применено при эксплуатации термальных скважин, а также скважин на питьевую минеральную воду.

Известен способ увеличения производительности водяной скважины, включающий воздействие на прифильтровую зону скважины постоянным однополярным электрическим током /1/.

К недостаткам способа можно отнести невозможность получения заметных результатов во всем спектре пластов, различных по своему строению и составу, а также высокие энергозатраты.

Известен способ повышения производительности водяной скважины, включающий воздействие на прифильтровую зону, по меньшей мере, одной скважины электрическим импульсным разнополярным током, извлечение воды и раскольматацию прифильтровой зоны /2/.

Недостатками способа является слабая мощность импульсов тока, недостаточная для эффективного воздействия на глубокие /свыше 500 м/, скважины, невозможность обеспечить в диапазонах длительности и скважности импульсов равновесный термодинамический процесс при минерализации добываемой воды.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ повышения производительности водяной скважины, включающий воздействие на прифильтровую зону, по меньшей мере, одной скважины электрическими разнополярными импульсами тока, разделенными паузами, характеризуемыми амплитудой импульсов, их скважности и подаваемыми через металлический электрод, разрушение стенок тонких капилляров прифильтровой зоны скважины и извлечение воды и кольматантов /3/.

Недостатки способа те же, что и предыдущего известного способа.

Техническим результатом изобретения является увеличение добычи промышленной высокоминерализованной воды из термальных и выокоминерализованных скважин для йод-бромного производства.

Необходимый технический результат достигается тем, что по способу повышения производительности водяной скважины, включающему воздействие на прифильтровую зону, по меньшей мере, одной скважины электрическими разнополярными импульсами тока, разделенными паузами, характеризуемыми амплитудой импульсов, их скважностью и подаваемыми через металлический электрод, разрушение стенок тонких капилляров прифильтровой зоны скважины и извлечение воды и кольматантов, отличающийся тем, что в йод-бромной скважине, преимущественно термальной и высокоминерализованной, раскольматацию пор и капилляров и разрушение стенок тонких капилляров ее прифильтровой зоны обеспечивают установкой амплитуды импульсов тока и длительности импульсов, а скважность импульсов тока устанавливают равной 0,1-1,0, исходя из условия обеспечения термодинамического равновесия на границе раздела металлический электрод - прифильтровая зона, при этом в процессе воздействия поддерживают постоянной плотность тока на указанной границе раздела путем изменения скважности импульсов тока в течение по меньшей мере 4 часов до фиксации минимального значения скважности на протяжении 0,5-1 часа.

Кроме того, длительность импульсов устанавливают равной 1 - 30 м•сек, амплитуду импульсов тока равной 300-1200 A при потенциале, подаваемом на металлический электрод, равном 40-200 В.

В качестве металлического электрода используют металлический фильтр скважины.

Под скважностью, в данном случае, понимается отношение времени протекания тока через нагрузку /длительности импульса/ к длительности паузы между импульсами, т.е. времени, в течение которого ток через нагрузку не протекает. При этом длительность импульсов и их амплитуда определяются условиями возникновения резонансных процессов в пласте, причем амплитуда импульсов тока и их напряжение выбираются такими, чтобы в прифильтровой зоне создавалось переменное электрическое поле, достаточное по своим параметрам для приведения в движение с максимальным ускорением всех основных носителей тока, как находящихся в пластовой жидкости, так и адсорбированных кольматантными образованиями, что приводит к созданию электрокинетических сил, разрушающих требование термодинамического равновесия, которое определяется в основном термодинамическими характеристиками пластовой жидкости и пород, составляющих пласт. Условие термодинамического равновесия - количество тепла, получаемого пластовой жидкостью при прохождении импульса электрического тока, должно быть равным количеству тепла, отдаваемого ею породам, составляющим структуру пласта, во время паузы между импульсами.

В процессе воздействия контролируют значение плотности тока и температуру, например, с помощью термометра на границе раздела металлический электрод - пласт с тем, чтобы это значение поддерживать постоянным. Для этого изменяют величину скважности импульсов, такой процесс воздействия осуществляют, по меньшей мере, в течение 4 часов до фиксации минимального значения скважности на протяжении 0,5-1 часа. Если после выраженной тенденции к уменьшению значение скважности начинает увеличиваться, то воздействие также прекращают. По окончании воздействия не позднее, чем через 8 часов, начинают откачку пластовой воды с максимально возможной производительностью, постепенно увеличивая дебит до величины, определяемой геологическими условиями пласта.

Прифильтровая зона скважины является частью зоны проницаемости пласта. Ее электрохимические, электрорезонансные и электромеханические /с физической точки зрения/ свойства определяются характеристиками пород, составляющих минеральный скелет порового пространства, и пластовой жидкости, заполняющей это пространство. Важным фактором является то, что концентрация свободных носителей тока вследствие самой природы пластовой жидкости как электролита, и неравномерной геометрической структуры порового пространства является переменной величиной. Часть отрицательных ионов адсорбируется кольматантными перегородками и образованиями в капиллярах, а вокруг этих образований происходит концентрация положительных ионов. То есть в районе кольматантных перегородок образуются профили концентрации потоков масс составляющих, разделенных подвижной границей, лежащей в непосредственной близости от кольматантных перегородок /4/. При прохождении импульса электрического тока происходит смещение границы между профилями концентрации по направлению внутрь кольматантной перегородки. При этом возникают перепады давления, в частности, в перегородке и электрокинетические силы, направление которых меняется в зависимости от знака импульса тока. Все это приводит к разрушению кольматантных образований, перекрывающих капилляры. В пластах слабой и средней сцементированности увеличение проницаемости порового пространства в прифильтровой зоне йод-бромной скважины происходит также за счет некоторого увеличения поперечного сечения тонких и сверхтонких /диаметр 1-10 мкм/, которые являются зонами повышенной концентрации ионов, а следовательно, при протекании импульсов электрического тока образуются избыточные потоки масс составляющих. Колебательные смещения границ профилей концентрации приводят к колебаниям парциального давления в капиллярах, которое частично разрушает их стенки. Возможным условием является соблюдение равновесного термодинамического состояния пластовой жидкости, поскольку ее температура довольно близка к точке кипения, нарушение этого равновесия в сторону увеличения температуры может привести к активному процессу парообразования вблизи фильтра скважины и, как следствие, к закупорке пузырьками пара тонких капилляров, что приведет к ухудшению водопритока в фильтр скважины. Применение импульсного разнополярного тока позволяет локализовать воздействие на неоднородностях пластовой жидкости, в кольматантных образованиях и тонких капиллярах. Для достижения максимальной эффективности воздействия осуществления с учетом электрорезонансных свойств прифильтровой зоны, обладающей собственным распределенным реактивным сопротивлением, хотя это и накладывает ограничения на метрические размеры порового пространства прифильтровой зоны, в котором проявляются вышеописанные позитивные процессы.

Изобретение было испытано на Челекенском месторождении йод-бромных вод в Туркменистане.

Пример 1. Скважина P-152 до воздействия имела дебит 400 м к/сутки при избыточном давлении 2,2 атм. После применения электроимпульсного воздействия с параметрами, заявленными в настоящем изобретении, дебит скважины увеличился до 1000 м куб/сутки при избыточном давлении 12,2 атм.

Пример 2. Скважина Г-49 до воздействия имела дебит 270 м/куб сут при избыточном давлении 2,3 атм. После применения электроимпульсного воздействия с параметрами, заявленными в настоящем изобретении, дебит увеличился до 980 м куб/сут при избыточном давлении 12,7 атм.

Аналогичные результаты были получены на других скважинах, что позволяет сделать вывод о большой эффективности изобретения.

Источники информации
SU 899867 A, 23.01.82.

RU 2066745 C1, 20.09.96.

RU 2087682 C1, 20.08.97.

Использование: при добыче полезных ископаемых для химической промышленности и может быть применено при эксплуатации термальных скважин, а также скважин питьевой минеральной воды. Обеспечивает увеличение добычи промышленной высокоминерализованной воды из термальных и высокоминерализованных скважин для йод-бромного производства. Сущность изобретения; по способу на прифильтровую зону скважины воздействуют разнополярными импульсными тока. Они характеризуются амплитудой и скважностью. Их подают через металлический электрод. Разрушают стенки тонких капилляров прифильтровой зоны и извлекают воду и кольматанты. В йод-бромной скважине это обеспечивают установкой амплитуды импульсов тока, их длительности. Скважность импульсов тока устанавливают равной 0,1-1,0 исходя из условия обеспечения термодинамического равновесия на границе раздела металлический электрод-прифильтровая зона. В процессе воздействия поддерживают постоянной плотность тока на указанной границе раздела. Для этого изменяют скважность импульсов тока в течение по меньшей мере 4 ч до фиксации минимального значения скважности на протяжении 0,5-1 ч. 2 з.п.ф-лы.

1. Способ повышения производительности водяной скважины, включающий воздействие на прифильтровую зону по меньшей мере одной скважины электрическими разнополярными импульсами тока, разделенными паузами, характеризуемыми амплитудой импульсов, их скважностью, и подаваемыми через металлический электрод, разрушение стенок тонких капилляров прифильтровой зоны скважины и извлечение воды и кольматантов, отличающийся тем, что в йод-бромной скважине, преимущественно термальной и высокоминерализованной, раскольматацию пор и капилляров и разрушение стенок тонких капилляров ее прифильтровой зоны обеспечивают установкой амплитуды импульсов тока и длительности импульсов, а скважность импульсов тока устанавливают равной 0,1 - 1,0 исходя из условия обеспечения термодинамического равновесия на границе раздела металлический электрод - прифильтровая зона, при этом в процессе воздействия поддерживают постоянной плотность тока на указанной границе раздела путем изменения скважности импульсов тока в течение по меньшей мере 4 ч до фиксации минимального значения скважности на протяжении 0,5 - 1 ч. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что длительность импульсов устанавливают равной 1 - 30 м•с, амплитуду импульсов тока 300 - 1200 А при потенциале, подаваемом на металлический электрод, равном 40 - 200 В. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве металлического электрода используют металлический фильтр скважины.