СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ НЕФТЕНОСНОГО ПЛАСТА Российский патент 2003 года по МПК E21B43/25 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам повышения дебита нефтедобывающих скважин путем проведения электрообработки призабойной зоны пласта.

Известен способ подземного выщелачивания (US 4071278 А, кл. 299/53, 1978 г.), заключающийся в том, что для интенсификации процесса выщелачивания через массив пропускают электрический постоянный или переменный, или импульсный ток.

В результате протекания электрохимических реакций, инициируемых пропусканием через среду, содержащую глину, электрического тока, происходит разрушение глинистых частиц, их вынос и, как следствие, увеличение проницаемости среды. Условием использования известного способа в целях увеличения проницаемости среды является наличие в обрабатываемой среде глины. Это существенно ограничивает область применения способа и не позволяет изменять проницаемость широкого класса пород-коллекторов.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому является способ повышения проницаемости призабойной зоны нефтеносного пласта, включающий предварительное определение геолого-физических параметров призабойной зоны пласта для определения оптимального режима его импульсной электрообработки выбором соответствующих значений длительности импульса τ, плотности тока в импульсе j*, скважности импульсов Q и времени импульсной обработки Т и последующую импульсную электрообработку в установленном режиме (см. патент РФ 2089727, кл. Е 21 В 43/28 от 26.12.90 г.).

Однако этот известный способ не отличается достаточной точностью определения параметров импульсной обработки призабойной зоны пласта, так как длительность импульса τ рассчитывается с использованием величины размера зерна d, в то время как процесс ориентирован на нагревание жидкости, находящейся в поровых каналах, что приводит к значительному завышению длительности импульса, что может привести к большему энерговыделению и соответствующему снижению проницаемости вследствие газовой кольматации.

Выбор скважности импульсов ≤06 в течение экспериментального времени является относительно широким и не оптимальным, что ведет к большим потерям электроэнергии.

Кроме того, коэффициент k в формуле для расчета плотности тока в импульсе j^* имеет значительный разброс, равный 0,5-0,001, а выбор его не регламентирован. Это может привести к большим погрешностям определения оптимальной плотности тока в импульсе.

Техническим результатом является повышение точности определения параметров импульсной электрообработки для эффективного увеличения проницаемости призабойной зоны пласта при снижении энергопотребления.

Достигается это тем, что в способе повышения проницаемости призабойной зоны нефтеносного пласта, включающем предварительное определение геолого-физических параметров призабойной зоны пласта для определения оптимального режима его импульсной электрообработки выбором соответствующих значений длительности импульса - τ, плотности тока в импульсе - j^*, скважности импульсов - Q и времени импульсной обработки - Т и последующую импульсную электрообработку в установленном режиме, согласно изобретению, при определении геолого-физических параметров определяют порометрическую кривую материала коллектора в призабойной зоне f(r) для расчета средней величины радиуса r_cр поровых каналов по формуле

после чего определяют длительность импульса τ по формуле
τ = r2CP

/4χ,
где χ - температуропроводность пластового флюида, м²/с, χ = λ/(C•ρ),
λ - коэффициент теплопроводности флюида, Дж/(м•К•с),
С - удельная теплоемкость флюида, Дж/(кг•К),
ρ - плотность флюида, кг/м³,
и соответствующую ей минимальную допустимую плотность тока в импульсе по формуле

где k= 20 - коэффициент, учитывающий погрешности экспериментального определения параметров коллектора и флюида,
α - коэффициент изотермической сжимаемости флюида, 1/Па,
β - коэффициент изобарного температурного расширения флюида, 1/К,
p* - предел прочности на разрыв цементирующего вещества коллектора, Па,
δ - удельная электропроводность флюида, 1/Ом•м),
m - пористость среды, доли единицы,
при этом скважность импульсов устанавливают в диапазоне
1≤Q≤3,
а время проведения импульсной обработки выбирают не превышающим

где Т_с - температура кипения флюида, К.

Сущность изобретения заключается в том, что изменение порядка проведения операций способа и выбор для расчета другого определяющего параметра, а именно среднего радиуса порового канала вместо среднего размера зерна пористой среды, а также использование характеристик пластового флюида вместо усредненных характеристик среды и корректировка коэффициента k и скважности Q позволили повысить точность при определении параметров импульсной электрообработки и снизить энергопотребление.

Сравнение заявляемого способа с ближайшим аналогом позволяет утверждать о соответствии критерию "новизна", а отсутствие отличительных признаков в аналогах говорит о соответствии критерию "изобретательский уровень". Предварительные испытания подтверждают возможность широкого промышленного использования.

Способ реализуют следующим образом.

После вскрытия пласта и сооружения технологических скважин часть из них оборудуют электродами. Обычно в каждой технологической скважине располагают по одному электроду. В случае вскрытия залежи, полностью обсаженной металлической колонной, скважиной в качестве второго электрода используют обсадную колонну скважины. К электродам подводят кабель, соединенный с источником импульсного тока. Для снижения эффективного сопротивления между электродами можно до пропускания тока осуществлять закачку проводящей электрический ток жидкости, например щелочной или кислотный раствор. Затем через продуктивный пласт пропускают импульсный ток, приводящий к перестройке структуры порового пространства и соответственному увеличению коэффициента проницаемости вокруг скважины.

До пропускания импульсного тока определяют геологофизические параметры призабойной зоны пласта для определения оптимального режима его импульсной электрообработки: коэффициент теплопроводности насыщающего пласт флюида - λ [Дж/(м•К•с)] , его удельную теплоемкость - С [Дж/(кг•К)], его плотность - ρ [кг/м³], его удельную электропроводность - δ [1/(Ом•м)], его температуру кипения - Т_с [К], его коэффициент изотермической сжимаемости - α [1/Па], его коэффициент изобарного температурного расширения - β [1/К], а также предел прочности на разрыв цементирующего вещества коллектора - p* [Па], его пористость - m [доли единицы].

После этого производят определение плотности распределения радиусов поровых каналов - r по их величинам для материала коллектора в призабойной зоне - порометрическую кривую f(r) (например, используя метод ртутной порометрии. См. Чирков Ю.Г. и др. К вопросу об интерпретации данных ртутной порометрии, журнал "Электрохимия", 1979 г., т. XV, вып.5, стр. 697).

На основании этого рассчитывают среднюю величину радиуса - r_ср поровых каналов по формуле

После этого длительность импульса электрообработки - τ определяют по формуле
τ = r2CP

/4χ,
где χ - температуропроводность пластового флюида, м²/с, χ = λ/(C•ρ),
λ - коэффициент теплопроводности флюида, Дж/(м•К•с),
С - удельная теплоемкость флюида, Дж/(кг•К),
ρ - плотность флюида, кг/м³.

Далее рассчитывают соответствующую τ минимально допустимую плотность тока в импульсе по формуле

где k= 20 - коэффициент, учитывающий погрешности экспериментального определения параметров коллектора и флюида,
α - коэффициент изотермической сжимаемости флюида, 1/Па,
β - коэффициент изобарного температурного расширения флюида, 1/^oК,
p^* - предел прочности на разрыв цементирующего вещества коллектора. Па,
δ - удельная электропроводность флюида, 1/(0м-м),
m - пористость среды, доли единицы.

Скважность импульсов - Q устанавливают в диапазоне 1≤Q≤3. После этого производят импульсную электрообработку в установленном режиме, причем время проведения импульсной обработки выбирают не превышающим значения

где Т_c - температура кипения флюида, К.

Выбор среднего радиуса порового канала - r_ср вместо среднего размера зерна пористой среды обеспечивает более точный выбор параметров электрообработки, так как импульсное электровоздействие направлено на энерговложение непосредственно во флюид, а не в твердый материал скелета коллектора.

Кроме того, использование характеристик пластового флюида вместо усредненных характеристик среды также способствует увеличению вышеуказанного эффекта, а выбор скорректированных значений коэффициента k и диапазона скважности Q позволил повысить точность расчета и снизить энергопотребление.

Полученные экспериментальные данные подтверждают значительное повышение проницаемости призабойной зоны пласта при использовании вышеописанного способа, а также значительное снижение энергопотребления.

Таким образом, в заявляемом техническом решении осуществляется достижение поставленной технической задачи.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. В способе повышения проницаемости призабойной зоны нефтеносного пласта при определении геологофизических параметров призабойной зоны пласта определяют порометрическую кривую материала коллектора в призабойной зоне f(r) для расчета средней величины радиуса r_cp поровых каналов. После этого определяют длительность импульса τ и соответствующую ей минимальную допустимую плотность тока в импульсе j. Скважность импульсов устанавливают в диапазоне 1-3. Время проведения импульсной обработки выбирают по соответствующей формуле. Повышается точность определения параметров импульсной электрообработки для эффективного увеличения проницаемости призабойной зоны нефтеносного пласта при снижении энергопотребления.

1. Способ повышения проницаемости призабойной зоны нефтеносного пласта, включающий предварительное определение геолого-физических параметров призабойной зоны пласта для определения оптимального режима его импульсной электрообработки выбором соответствующих значений длительности импульса τ, плотности тока в импульсе j*, скважности импульсов Q и времени импульсной обработки Т и последующую импульсную электрообработку в установленном режиме, отличающийся тем, что при определении геолого-физических параметров определяют порометрическую кривую материала коллектора в призабойной зоне f(r) для расчета средней величины радиуса r_cр поровых каналов по формуле

после чего определяют длительность импульса τ по формуле
τ = r2CP

/4χ,
где χ - температуропроводность пластового флюида, м²/с, χ = λ/(C•ρ);
λ - коэффициент теплопроводности флюида, Дж/(м•К•с),
С - удельная теплоемкость флюида, Дж/(кг•К),
ρ - плотность флюида, кг/м³,
и соответствующую ей минимальную допустимую плотность тока в импульсе по формуле

k= 20 - коэффициент, учитывающий погрешности экспериментального определения параметров коллектора и флюида;
α - коэффициент изотермической сжимаемости флюида, 1/Па;
β - коэффициент изобарного температурного расширения флюида, 1/К;
p* - предел прочности на разрыв цементирующего вещества коллектора, Па;
δ - удельная электропроводность флюида, 1/(Ом•м);
m - пористость среды, доли единицы;
при этом скважность импульсов устанавливают в диапазоне
1≤Q≤3,
а время проведения импульсной обработки выбирают не превышающим

где Т_с - температура кипения флюида, К.