СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА РЕМОНТИРУЕМОЙ СКВАЖИНЫ Российский патент 2001 года по МПК E21B43/25 E21B28/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для повышения производительности скважин.

Известно множество способов волнового и термоволнового (вибрационного, ударного, импульсного, термоакустического) воздействия на нефтегазовый пласт или на его призабойную зону (1 - 6). Обобщение опыта применения волновых способов воздействия на продуктивные пласты показывает, что при удачном выборе воздействия и режимов обработки можно достичь заметной интенсификации фильтрационных процессов в пластах и повышения их нефтеотдачи в широком диапазоне амплитудно-частотной характеристики режимов воздействия. При этом положительный эффект волнового воздействия обнаруживается как в непосредственно обрабатываемой скважине, так и в отдельных случаях, при соответствующих режимах обработки проявляется в скважинах, отстоящих от источника импульсов давления на сотни и более метров, то есть при волновой обработке пластов принципиально можно реализовать механизмы как локального, так и дальнего площадного воздействия.

Известен способ воздействия на пласт высокочастотным и упругими волнами (15 - 20 кГц) от излучателя, устанавливаемого напротив продуктивного пласта, подлежащего обработке или перемещаемого по толщине обрабатываемых пластов (5).

В известно способе при воздействии волнами ультразвуковой частоты на вязкие нефти непосредственно после воздействия существенно снижается вязкость нефти и этот эффект сохраняется в течение нескольких часов, затем происходит обратное явление - вязкость нефти увеличивается против первоначального исходного значения до обработки.

Призабойные зоны скважин, пробуренных и эксплуатируемых на нефтяных месторождениях РФ, засорены как в процессе бурения, так и эксплуатации. В одних случаях зона засорения составляет от стенки скважины в глубину пластин от нескольких сантиметров до несколько десятков сантиметров, в других - от нескольких метров до десятка метров.

Излучаемая мощность известных ультразвуковых источников не превышает нескольких киловатт. Длина волны, излучаемой в пористую среду, составляет 20 - 25 см. Высокочастотные упругие волны интенсивно затухают в пласте, поэтому глубина эффективной обработки при низких плотностях энергии колебаний не превышает несколько десятков сантиметров (3). Тем не менее при правильном подборе объекта обработки удается увеличить дебиты скважин в 2 - 2,5 раза.

Недостатком известного способа является малая глубина обработки, малая плотность акустической энергии.

Известен метод воздействия низкочастотными сейсмическими волнами с частотой 520 Гц, так называемое виброволновое воздействие, осуществляемое двумя способами:
1. Через призабойную зону скважин от поверхностного источника волн, передаваемого по волноводу (трубе);
2. Виброисточниками, передающими сейсмическую (волновую) энергию на нефтяной пласт с земной поверхности через толщу вышележащих горных пород.

Результаты испытания этого способа показали на различных месторождениях (5) его высокую эффективность в основном из-за резкого снижения обводненности продукции скважин после обработки и небольшого увеличения дебита. При вибросейсмическом воздействии и в пласте происходит явления, когда сейсмические волны вызывают релаксацию направлений в "опорах" и некоторую осадку кровли пласта, за счет этого перекрываются каналы сквозного перетока закачиваемой воды, но заметного увеличения дебитов добывающих и приемистости нагнетательных скважин не происходит, поскольку призабойные зоны скважин (особенно в Сибири) закольматированы как в процессе вскрытия, так и эксплуатации, поэтому велики гидравлические сопротивления призабойной зоны пластов, и некоторое повышение пластового давления, вызванного обработкой, не способно эффективно профильтровать дополнительно вытесняемую жидкость через засоренную призабойную зону. Вибросейсмическому воздействию должна предшествовать обработка призабойных зон скважин. В этом случае эффект воздействия должен быть выше. Что в свою очередь усложняет и удорожает процесс и делает трудно разделимыми эффекты от различных методов воздействия - вибросейсмическая обработка - очистка призабойной зоны.

Другим крупным недостатком этого способа является энергетическое и экологическое несовершенство.

Для того, чтобы произвести вибросейсмическую обработку пластов толщиной 3 - 20 м, необходимо подвергнуть воздействию сейсмических волн чистотой 5 - 20 Гц полусферу земной поверхности радиусом более 3 км, включая различные горизонты, начиная от строительных сооружений и коммуникаций и кончая водоносными горизонтами. Эти объекты также не могут находиться в сложнонапряженном состоянии и воздействие сейсмических волн может вызвать разрушения.

Диапазон низких излучаемых частот является биологически опасным для живых организмов.

В качестве наиболее близкого аналога принимается способ увеличения нефтеизвлечения из нефтяного пласта ремонтируемой скважины, включающий промывку скважины, очистку призабойной зоны путем воздействия на пласт термоволновыми излучениями при погружении в скважину термоволнового излучателя (5).

Таким образом, известные способы обладают существенными недостатками и не позволяют в полной мере использовать физические явления, происходящие в пласте при волновом воздействии для увеличения нефтеизвлечения и интенсификации добычи нефти.

Технической задачей, поставленной и настоящем изобретении, является повышение эффективности волнового воздействия на нефтяной пласт.

Задача решается тем, что в способе увеличения нефтеизвлечения из нефтяного пласта ремонтируемой скважины, включающем промывку скважины, очистку призабойной зоны путем воздействия на пласт термоволнововыми излучениями при погружении в скважину термоволнового излучателя, воздействие на пласт производят путем генерации на забое скважины термоволновых излучений с частотой 400 - 2000 Гц с удельной мощностью излучаемой тепловой и волновой энергии не менее 10 кВт на 1 м толщины пласта, при этом осуществляют ввод низкочастотной волновой энергии для релаксации напряжений в пласте путем создания в призабойной зоне периодических низкочастотных волн пониженного давления с амплитудой, удовлетворяющей зависимости
P = P_з - 0,8 P_нас,
где P - амплитуда периодических низкочастотных волн пониженного давления;
P_з - давление на забое скважины;
P_нас - давление насыщения растворенного в нефти газа.

Кроме того, мощный поток волновой энергии вводимой звуковой частоты в пласт вызывает генерацию двух типов вторичных доминантных волн: одной низкой частоты в пределах 5 - 20 Гц, другой - ультразвуковой, частота которой составляет 10 - 20 Гц и определяется гранулометрической характеристикой пористого нефтенасыщенного пласта (3), что также способствует увеличению эффективности процесса.

На чертеже представлена схема проведения комплексного воздействия на пласт с использованием каротажного подъемника, позволяющая реализовать описываемый способ.

На каротажном кабеле 1 спускается в скважину термоволновой излучатель 2, в верхней части которого смонтирован пакер-поршень 3, цилиндром для которого является обсадная колонна 4. К термоволновому излучателю 2 в нижней части прикреплен центратор 5, верхним центроратором служит пакер-поршень 3. Энергия для питания термоволнового излучателя подается по кабелю, спускаемому с каротажного подъемника 6.

Обработка призабойной зоны пласта производится следующим образом. Перед спуском прибора скважина промывается, место перемещения пакера-поршня 3 райбируется, затем спускается излучатель 2 с поршнем 3 и устанавливается против продуктивного пласта, подлежащего обработке.

Производится термоволновая обработка пласта в стационарном режиме с целью разогрева и размягчения твердых отложений в скважине и пласте. Затем с помощью лебедки каротажного подъемника 6 приводится в возвратно-поступательное движение пакер-поршень 3. При ходе вверх давление столба жидкости в скважине передается на поршень 3, и под поршнем 3 образуется область пониженного давления, которая передается призабойной зоне пласта, и со временем, по мере ее очистки, низкочастотные инфразвуковые колебания давления с амплитудой меньшей, чем пластовое давление, передаются в более отдаленные области пласта, вызывая перенапряжения опорных площадок сводов и их осадку. Одновременно производится тщательная очистка призабойной зоны, что увеличивает не только приток к скважине, но и снижает волновое сопротивление призабойной зоны для прохождения звуковых и инфразвуковых и инфразвуковых волн пониженного давления. При ходе вниз жидкость из-под поршня 3 перетекает беспрепятственно через клапан 8 в пространство над поршнем 3. При ходе вверх жидкость понижается по обсадной колонне и поступает в емкость 7.

Использование настоящего изобретения повышает эффективность волнового воздействия на пласт.

Источники информации:
1. Абасов М.Т., Садовский М.А., Николаев А.В. Вибрационное воздействие на нефтяную залежь. Вестник АН СССР, 1986, N 9, с. 95 - 99.

2. Кузнецов О.Л., Симкин Э.М. Преобразование и взаимодействие геофизических полей в литосфере. Москва, Недра, 1990, с. 269.

3. Николаевский В.Н. Геомеханика и флюидодинамика. М., Недра, 1996, с. 447.

4. Свалов А.М. Об одном механизме волнового воздействия на нефтяные пласты. Нефтяное хозяйство, 1996, N 7.

5. Симонов Б.Ф. и др. Результаты опытно-промысловых работ по повышению нефтеотдачи вибросейсмическим методом. Журнал Нефтяное хозяйство, 1996, N 5.

6. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений, под ред. Ш.К.Гиматудинова, Москва, Недра, 1983, с. 455.

Изобретение предназначено для использования в нефтегазодобывающей промышленности для повышения производительности скважины. Воздействие на пласт производят путем генерации на забое скважины термоволновых излучений с частотой 400 - 2000 Гц и удельной мощностью излучаемой тепловой и волновой энергии не менее 10 кВт на 1 м толщины пласта. Ввод низкочастотной волновой энергии для релаксации напряжений в пласте осуществляют путем одновременного создания в призабойной зоне низкочастотных периодических волн пониженного давления с амплитудой, удовлетворяющей зависимости Р = Р₃ - 0,8 Р_нас, где Р₃ - давление на забое скважины; Р_нас - давление насыщения растворенного газа в нефти. Частота периодических низкочастотных волн находится в диапазоне 5 - 20 Гц. Повышается эффективность волнового воздействия на нефтяной пласт. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ увеличения нефтеизвлечения из нефтяного пласта ремонтируемой скважины, включающий промывку скважины, очистку призабойной зоны путем воздействия на пласт термоволновыми излучениями при погружении в скважину термоволнового излучателя, отличающийся тем, что воздействие на пласт производят путем генерации на забое скважины термоволновых излучений с частотой 400 - 2000 Гц с удельной мощностью излучаемой тепловой и волновой энергии не менее 10 кВт на 1 м толщины пласта, при этом осуществляют ввод низкочастотной волновой энергии для релаксации напряжений в пласте путем создания в призабойной зоне периодических низкочастотных волн пониженного давления с амплитудой, удовлетворяющей зависимости
Р = Рз. - 0,8 Рнас.,
где Р - амплитуда периодических низкочастотных волн пониженного давления;
Рз. - давление на забое скважины;
Рнас. - давление насыщения растворенного в нефти газа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частота периодических низкочастотных волн находится в диапазоне 5 - 20 Гц.