Способ активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов Российский патент 2021 года по МПК E21B43/16 E21B28/00 

Изобретение относится к горному делу, нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи полезных ископаемых через буровые скважины после проведения гидроразрыва пласта и повышения проницаемости горных пород в макрообъемах в околоскважинном пространстве.

Известны геотехнологические комплексы скважинной гидродобычи с ультразвуковым инициированием, применяемые для дезинтеграции высокоглинистых песков золотоносных россыпей в комбинации механического и ультразвукового воздействий [1-2].

Однако, решение задачи разупрочнения и устойчивости при переходе горной породы из хрупкого в пластическое и из структурированного в бесструктурное состояние в гидросмеси требует комплексного и длительного волнового воздействия для сохранения устойчивости бесструктурного состояния.

Известен способ гидроразрыва пласта, включающий использование забойного пульсатора для улучшения конвекции жидкостей в трещине и конгломерации порций проппанта - расклинивающего агента [3].

Недостатками способа является низкая интенсивность колебаний пульсатора, которая регулируется в узком диапазоне изменений, и надежность эксплуатации механизмов регулирования интенсивностью колебаний.

Известны способы ингибирования нежелательных явлений в процессе отработки месторождений нефти с использованием ультразвукового излучения в диапазоне частот от 15 кГц до 50 кГц и последующего дополнительного воздействия на флюид электромагнитными полями [4].

Недостатками способов является их локальное и ограниченное по глубине воздействие в процессе подачи флюида.

Известны устройства для гидроразрыва пластов с использованием элементов конструкции для осуществления электроразряда, инициирующего гидроудар в скважине [5], а также - способы интенсификации добычи нефти с использованием звуковых колебаний низких частот и высоких частот ультразвукового диапазона, которые производят акустическим резонатором-генератором звука, размещаемым на забое скважины [6] и - электромагнитного резонансного воздействия на продуктивный пласт, в котором с помощью резонансно-волновых генераторов, расположенных на поверхности или погруженных в скважину, создают в продуктивном пласте электромагнитные колебания, которые накладывают на собственную частоту колебаний углеводородного флюида, формируя резонансные электромагнитные колебания, и управляют резонансными колебаниями с помощью размещенной на поверхности аппаратуры [7].

Недостатками данных способов являются сложные технологические процессы и высокие затраты на реализацию гидроразрыва пласта.

Известен способ обработки призабойной зоны пласта, включающий спуск труб до забоя, закачку по ним обрабатывающего состава, подъем труб на поверхность, спуск в скважину и размещение против обрабатываемого интервала пласта излучателя ультразвуковых волн и обработку пласта ультразвуком в среде этого состава. Предварительно перед обработкой пласта производят перфорацию обсадной колонны в интервале продуктивного пласта в среде обрабатывающего состава, ультразвуковую обработку пласта ведут при поступлении обрабатывающего состава в пласт, а затем из пласта в скважину [8].

Данный способ не учитывает характеристик насыщаемой обрабатываемым составом породы, ее пластичности, содержания глинистой составляющей с флюидом при обработке пласта ультразвуком.

Наиболее близким по технической сущности является способ воздействия на флюид нефтяных месторождений при добыче нефти, заключающийся в погружении в скважину резонансно-волнового устройства и создании колебательного процесса заданной частоты в обрабатываемом нефтяном флюиде в зоне осуществления добычи нефти. Резонансно-волновое устройство погружают в одну из скважин обрабатываемого участка, а на его поверхности размещают подвижные резонансные модули, волноводы и контуры, колебательный процесс осуществляют непосредственно в обрабатываемом нефтяном флюиде несущими электромагнитными волнами в диапазоне частот 3⋅10^-5 до 3⋅10¹⁴ Гц или ультразвуковыми волнами в диапазоне частот от 1,5⋅10⁴ до 10⁹ Гц, или акустическими волнами в диапазоне частот от 17 Гц до 20 кГц, которые модулируют информационными сигналами, резонансными углеводородам обрабатываемого нефтяного флюида, и формируют в стоячие волны. Используется акустическое поле интенсивностью 8-10 кВт/м² (это значит - 0,8-1 Вт/см²) с частотой 18-25 кГц [9]. Аналог также включает информацию, содержащую пояснения для уточнения аргументации использования физического воздействия на обрабатываемую среду. Отмечено, что значение интенсивности волнового поля, необходимое для воздействия на среду, существенно зависит от его исходного термодинамического состояния.

Данный способ также не учитывает относительных массовых характеристик по составу породы с флюидами, растворами и расклинивающими агентами при воздействии в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении технологической и эксплуатационной эффективности процесса добычи углеводородов путем инициирования проницаемости пласта и гидроразрыва активационными воздействиями на зону флюидонасыщенного пласта в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот с учетом определения рациональных параметров интенсивности излучения, приводящих к образованию кавитационных гидродинамических эффектов в жидких средах, активизирующих подвижность флюидов и разрушение жестких структурных связей флюидонасыщенных пород.

Технический результат достигается за счет того, что в способе активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов, заключающемся в размещении на поверхности оборудования для управления параметрами резонансно-волнового устройства, погружении в скважину резонансно-волнового устройства для создания колебательного процесса заданной частоты в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот в обрабатываемом нефтяном флюиде в зоне осуществления добычи нефти, модулировании импульсов излучения резонансными импульсам углеводородов обрабатываемого нефтяного флюида с формированием стоячих волн, для интенсификации снижения вязкости обрабатываемого нефтяного флюида в акустическом поле посредством изменения термодинамического состояния частичным нагревом - за счет поглощения упругой энергии и разрывом связей у отдельных макромолекул обрабатываемого нефтяного флюида, и - разрушения жестких структурных связей глинисто-песковой фракции при кавитации - интенсивность излучения при инфразвуковом и высокочастотном диапазонах частот излучения должна быть не менее 2 Вт/см², а при ультразвуковом воздействии - не менее 10 Вт/см² в зависимости от соотношения содержания вязкой составляющей обрабатываемого нефтяного флюида, растворов и глинисто-песковой фракции, причем время воздействия излучений для интенсификации кавитации осуществляется с учетом термобарических условий в скважине на уровне пласта, подвергаемого воздействию и составлять от 5 до 20 минут, при этом посредством автоматической системы управления, включающей датчики динамических свойств среды, посредством числового программного устройства осуществляется управление параметрами работы генераторов.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

На фиг. 1 - общий вид разреза реализации способа.

Способ выполняется с помощью оборудования 1, размещенного на поверхности 2. Оборудование 1 включает автоматическую систему управления 3 с числовым программным устройством 4, генераторы 5, резонансно-волновое устройство 6 и датчики 7 динамических свойств среды. Резонансно-волновое устройство 6 и датчики 7 размещаются в скважине 8 для воздействия на обрабатываемый нефтяной флюид 9 на уровне пласта 10 в зоне 11 осуществления добычи нефти.

Способ активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов выполняется следующим образом.

Осуществляется размещение на поверхности 2 оборудования 1 для управления параметрами резонансно-волнового устройства 6 и погружение в скважину 8 резонансно-волнового устройства 6. Для создания колебательного процесса заданной частоты в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот в обрабатываемом нефтяном флюиде 9 в зоне 11 осуществления добычи нефти производится модулирование импульсов излучения резонансными импульсам углеводородов обрабатываемого нефтяного флюида 9 с формированием стоячих волн. Для интенсификации снижения вязкости обрабатываемого нефтяного флюида 9 в акустическом поле посредством изменения термодинамического состояния частичным нагревом - за счет поглощения упругой энергии и разрывом связей у отдельных макромолекул обрабатываемого нефтяного флюида, и -разрушения жестких структурных связей глинисто-песковой фракции при кавитации - интенсивность излучения при инфразвуковом и высокочастотном диапазонах частот излучения должна быть не менее 2 Вт/см², а при ультразвуковом воздействии - не менее 10 Вт/см² в зависимости от соотношения содержания вязкой составляющей обрабатываемого нефтяного флюида, растворов и глинисто-песковой фракции. Время воздействия излучений для интенсификации кавитации осуществляется с учетом термобарических условий в скважине на уровне пласта 10, подвергаемого воздействию и составлять от 5 до 20 минут. Посредством автоматической системы управления 3, включающей датчики 7 динамических свойств среды, посредством числового программного устройства 4 осуществляется управление параметрами работы генераторов 5.

Предлагаемый способ активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов повысит технологический уровень добычи полезного ископаемого, улучшит эксплуатационные показатели по обслуживанию комплекса, повысит рентабельность производства и экологическую безопасность.

Источники информации

1. Патент RU №2272139, Е21С 45/00, опубл. 20.03.2006.

2. Патент RU №2272140, Е21С 45/00, опубл. 20.03.2006.

3. Патент RU №2563901, Е21В 43/267, Е21В 34/10, опубл. 27.09.2015.

4. Патент RU №2694329, Е21В 37/00, опубл. 11.07.2019.

5. Патент RU №2412346, Е21В 43/26, Е21В 47/01, опубл. 20.02.2011.

6. Патент RU №2133332, Е21В 43/00, Е21В 43/25, опубл. 20.07.1999.

7. Патент RU №2379489, Е21В 43/16, опубл. 20.01.2010.

8. Патент RU №2108452, Е21В 43/25, опубл. 10.04.1998.

9. Патент RU №2281387, Е21В 43/16, опубл. 10.08.2006.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи полезных ископаемых через буровые скважины после проведения гидроразрыва пласта и повышения проницаемости горных пород в макрообъемах в околоскважинном пространстве. Техническим результатом является повышение технологической и эксплуатационной эффективности процесса добычи углеводородов. Предложен способ активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов, заключающийся в размещении на поверхности оборудования для управления параметрами резонансно-волнового устройства, погружении в скважину резонансно-волнового устройства для создания колебательного процесса заданной частоты в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот в обрабатываемом нефтяном флюиде в зоне осуществления добычи нефти, и модулировании импульсов излучения резонансными импульсам углеводородов обрабатываемого нефтяного флюида с формированием стоячих волн. При этом для интенсификации снижения вязкости обрабатываемого нефтяного флюида в акустическом поле посредством изменения термодинамического состояния частичным нагревом - за счет поглощения упругой энергии и разрывом связей у отдельных макромолекул обрабатываемого нефтяного флюида, и - разрушения жестких структурных связей глинисто-песковой фракции при кавитации - интенсивность излучения при инфразвуковом и высокочастотном диапазонах частот излучения должна быть не менее 2 Вт/см², а при ультразвуковом воздействии - не менее 10 Вт/см² в зависимости от соотношения содержания вязкой составляющей обрабатываемого нефтяного флюида, растворов и глинисто-песковой фракции. Причем время воздействия излучений для интенсификации кавитации осуществляют с учетом термобарических условий в скважине на уровне пласта, подвергаемого воздействию, и составляет от 5 до 20 минут. При этом посредством автоматической системы управления, включающей датчики динамических свойств среды, посредством числового программного устройства осуществляют управление параметрами работы генераторов. 1 ил.

Способ активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов, заключающийся в размещении на поверхности оборудования для управления параметрами резонансно-волнового устройства, погружении в скважину резонансно-волнового устройства для создания колебательного процесса заданной частоты в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот в обрабатываемом нефтяном флюиде в зоне осуществления добычи нефти, модулировании импульсов излучения резонансными импульсам углеводородов обрабатываемого нефтяного флюида с формированием стоячих волн, отличающийся тем, что для интенсификации снижения вязкости обрабатываемого нефтяного флюида в акустическом поле посредством изменения термодинамического состояния частичным нагревом - за счет поглощения упругой энергии и разрывом связей у отдельных макромолекул обрабатываемого нефтяного флюида, и - разрушения жестких структурных связей глинисто-песковой фракции при кавитации - интенсивность излучения при инфразвуковом и высокочастотном диапазонах частот излучения должна быть не менее 2 Вт/см², а при ультразвуковом воздействии - не менее 10 Вт/см² в зависимости от соотношения содержания вязкой составляющей обрабатываемого нефтяного флюида, растворов и глинисто-песковой фракции, причем время воздействия излучений для интенсификации кавитации осуществляют с учетом термобарических условий в скважине на уровне пласта, подвергаемого воздействию, и составляет от 5 до 20 минут, при этом посредством автоматической системы управления, включающей датчики динамических свойств среды, посредством числового программного устройства осуществляют управление параметрами работы генераторов.