Способ повышения нефтеотдачи и устройство для его осуществления Российский патент 2019 года по МПК E21B43/25 E21B28/00 B06B1/08 H04R15/00 

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для повышения нефтеотдачи, дебита малопродуктивных скважин и для реабилитации неперспективных скважин, а также для разработки нефтяных залежей с высоковязкой нефтью и в условиях низких температур пласта.

В настоящее время большинство известных способов и устройств для интенсификации добычи высоковязкой нефти используют физико-химические способы воздействия на призабойную зону пласта. В частности, предлагаются способы с подачей различных реагентов в скважину или воздействие на зону пласта термическими воздействиями, упругими акустическими колебаниями, ударными волнами, а также комбинации вышеуказанных методов.

Известны способы повышения нефтеотдачи, заключающийся в одновременном тепловом и вибрационном воздействии на призабойную зону пласта, отличающийся тем, что мощное ультразвуковое излучение с наземной части скважины направляют по обсадным трубам скважины (патенты RU №2312980, RU №2361071) или по насосно-компрессорным трубам и штоку скважинного насоса (патент RU №2353760) как по волноводу к приемной части скважины, где оно рассеивается элементами скважины или специальным волноводом, частично превращаясь в тепло, а частично излучаясь в призабойную зону. При этом воздействие осуществляют в процессе добычи нефти из скважины без ее остановки.

Недостатком данных способов является необходимость генерации электрических колебаний большой мощности (до 121 кВт) и преобразования их в механические колебания элементов скважины (обсадных труб, насосно-компрессорных труб, штока скважинного насоса). При этом большая часть энергии теряется при передаче по элементам скважины, а сами эти элементы подвергаются дополнительному износу из-за воздействия мощной вибрации.

Известны способы повышения нефтеотдачи, основанные на обработке продуктивной зоны пласта скважинными приборами, содержащими электрический нагреватель и один или несколько акустических излучателей (а.с. СССР №989048, патент RU №2487989).

Недостатком этих способов является разнесение в пространстве источников теплового и акустического воздействий, приводящее к низкой эффективности воздействия на скважинную жидкость.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ и установка для воздействия на призабойную зону пласта по патенту РФ №2267601, обеспечивающие акустическое и термическое воздействия на призабойную зону пласта в процессе добычи нефти.

По данному способу акустический излучатель и термоизлучатель размещают в интервале перфорации под электроприводом погружного насоса. Во время работы этого насоса проводят последовательно термическое и акустическое воздействие на ближнюю зону пласта. Установка для воздействия на призабойную зону пласта в процессе добычи нефти включает наземный блок управления и контроля, электрический кабель, скважинный прибор, включающий виброакустический излучатель, блок питания и управления излучателем. Скважинный прибор дополнительно содержит термоизлучатель, размещенный на регулируемом по длине кабельном подвесе под электроприводом погружного насоса, установленного в скважине, и эектронный узел, связанный с блоком управления для обеспечения последовательного включения термоизлучателя и высокой частоты виброизлучателя, а после их отключения - низкой частоты виброакустического излучателя.

Основным недостатком прототипа также является низкая эффективность нефтеотдачи, особенно при добыче высоковязкой нефти, в частности, в условиях низкой температуры пласта. В способе прототипе термическое и акустическое воздействия проводят поочередно. Кроме того, установка предполагает разнесение в пространстве источников теплового и акустического воздействий.

Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, позволяющих повысить дебит нефтяной скважины при небольших дополнительных энергетических затратах.

Поставленная задача решается способом повышения нефтеотдачи, включающий тепловое и акустическое воздействия на призабойную зону пласта, в котором тепловое и акустическое воздействия осуществляют одновременно.

Кроме того задача решается устройством для повышения нефтеотдачи, включающим наземный блок управления, электрический кабель, скважинный прибор, включающий акустический излучатель, который содержит магнитострикционный преобразователь, и в заявляемом устройстве электрическа обмотка магнитострикционного преобразователя намотана на сердечнике из прямоугольных изолированных пластин, торцы сердечника жестко связаны с торцевыми частями стального корпуса скважинного прибора, а зазор между поверхностью электрической обмотки и внутренней поверхностью корпуса имеет величину от 0,5 до 10 мм.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является:

1) высокая эффективность одновременного комбинированного теплового и ультразвукового воздействия в зоне перфорации для повышения текучести скважинной жидкости и повышения проницаемости призабойной зоны;

2) возможность добычи нефти из скважины без ее остановки за счет непрерывного воздействия на пласт.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства для реализации способа повышения нефтеотдачи скважин. Устройство включает блок управления 1, скважинный прибор 2, связанный посредством кабеля 4 с блоком управления 1. Скважинный прибор 2 соединяется с кабелем 4 с помощью кабельного наконечника 3 и подвешивается ниже корпуса скважинного насоса 5, закрепленного на колонне насосно-компрессорных труб 6.

Скважинный прибор 2 показан на фиг. 2.

К стальному корпусу 11 скважинного прибора прикреплен хвостовик 8, с помощью которого скважинный прибор соединяется с кабельным наконечником 3 механически и электрически, через соединитель 7. В корпусе 11 размещен магнитостриктор, состоящий из электрической обмотки 10, намотанной на сердечнике 12, выполненном из прямоугольных пластин материала с высоким коэффициентом магнитострикции, например, пермендюра. Пластины электрически изолированных друг от друга, например, нанесением слоя фосфата. Торцы сердечника 12 жестко связаны с торцевыми частями корпуса 11. Выводы 9 электрической обмотки 10 через отверстия в корпусе 11 и хвостовике 8 соединены с контактами соединителя 7. Корпус 11 может быть заполнен жидким диэлектриком, например, трансформаторным маслом.

Предлагаемый способ и устройство реализуются следующим образом. Питание скважинного прибора 2 производится током, имеющим постоянную и переменную составляющие, задаваемые блоком управления 1 (ультразвуковым генератором). Переменный ток, проходя по электрической обмотке 10, создает в сердечнике 12 переменное электромагнитное поле, вызывающее изменение размеров сердечника 12. Механические колебания торцов сердечника 12 передаются на корпус 11, выполняющий роль резонатора, и излучаются стенками корпуса 11 в окружающую среду.

Кроме того, электромагнитное поле электрической обмотки 10 наводит вихревые токи в стенках корпуса 11, которые разогревают корпус 11. На высокой частоте вихревые токи вытесняются образованным ими же магнитным полем в тонкий поверхностный слой металла, в результате чего их плотность тока резко возрастает, и корпус разогревается сильнее. Прочие слои металлического корпуса 11 прогреваются за счет теплопроводности. Помимо частоты, величина вихревых токов зависит от материала корпуса 11 и от расстояния между электрической обмоткой 10 и стенками корпуса 11. Таким образом, варьируя материал и толщину зазора между поверхностью электрической обмотки и внутренней поверхностью корпуса в диапазоне от 0,5 до 10 мм можно подобрать оптимальное соотношение между мощностью акустических колебаний и тепловой мощностью. В частности, для корпуса, выполненного из нержавеющей стали, при зазоре 5-6 мм соотношение между акустической и тепловой мощностями составляет примерно 1:3.

Электромагнитное поле электрической обмотки 10 наводит вихревые токи и в сердечнике 12. Однако, поскольку сердечник 12 выполнен из тонких пластин, электрическое сопротивление сердечника в поперечном направлении имеет большую величину, и существенного разогрева сердечника 12 не происходит.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить дебит нефтяной скважины при небольших дополнительных энергетических затратах. Изобретение повышает эффективность нефтеотдачи, особенно при добыче высоковязкой нефти, в частности, в условиях низкой температуры пласта.

Изобретение относится к устройству для повышения нефтеотдачи. Техническим результатом является повышение эффективности добычи нефти. Устройство для повышения нефтеотдачи включает наземный блок управления, электрический кабель, скважинный прибор, включающий акустический излучатель, который содержит магнитострикционный преобразователь. Электрическая обмотка магнитострикционного преобразователя намотана на сердечнике из прямоугольных изолированных пластин. Торцы сердечника жестко связаны с торцевыми частями стального корпуса скважинного прибора. Зазор между поверхностью электрической обмотки и внутренней поверхностью корпуса имеет величину от 0,5 до 10 мм. 2 ил.

Устройство для повышения нефтеотдачи, включающее наземный блок управления, электрический кабель, скважинный прибор, включающий акустический излучатель, который содержит магнитострикционный преобразователь, отличающееся тем, что электрическая обмотка магнитострикционного преобразователя намотана на сердечнике из прямоугольных изолированных пластин, торцы сердечника жестко связаны с торцевыми частями стального корпуса скважинного прибора, а зазор между поверхностью электрической обмотки и внутренней поверхностью корпуса имеет величину от 0,5 до 10 мм.