Способ извлечения флюидов из скважин Советский патент 1993 года по МПК E21B43/26 E21B43/27 

Изобретение относится к области наук о Земле, в частности, нефте- и газодобыче, и может быть использовано для повышения КПД извлечения флюидов из глубоких скважин с использованием упругого миграционного геоэффекта и эффектов кавитации.

Цель изобретения - повышение КПД извлечения флюидов из глубоких скважин.

.На. чертеже приведена схема реализации предлагаемого способа, где 1 - горный массив; 2 - скважина; 3 - обсадная труба; 4 - слой редкоземельного вещества; 5 - упру- говязкое тело; 6 - пласт; 7 - источник возбуждающего напряжения; 8, 9 - электроды; 1, - гидроимпульсатор для нагнетания растворов; 11 - перфорированные отверстия в обсадной трубе; 12 - герметизирующая устьевая арматура; 13 - информационно-вычислительный комплекс (ИВК) для синхронизации работы и управление работой группой виброисточников; 14 - лазер

накачки; 15 - световой для передачи энергии луча лазера а скважину.

Способ осуществляют следующим образом.

В горном массиве 1 бурят скважину 2. герметизируют ее устьевой арматурой 12. армируют ее обсадной трубой 3, на внешнюю часть которой перед монтажом наносят слой редкоземельного вещества 4 и подводят к нему возбуждающее напряжение от источника напряжения 7 посредством электродов 8, 9. Пространство между обсадной колонной и стенкой скважины 2 заполняют упруго-вязким слоем 5,нагнетае- мым гидроимпульсатором О, причем в качестве материала yrfpyro-вязкого слоя используют редкоземельные вещества или их соединения с 10-% добавкой вяжущего, например, в виде тонкозернистого цемента. Вибровоздействия на пласт осуществляют поэтапно. Вначале, в диапазоне частот 60- 1500 Гц и вибровоздействия осуществляют

00 С 00 01 Ю СЛ

С

в течение времени,при котором деформации сжатия сменят деформации растяжения пород пласта, что соответствует оптимальной проницаемости пласта.

Затем переходят на частоту вибровоз- действия равную частоте собственных колебаний пласта и нагнетают в пласт ПАВ и другие разупрочняющие растворы, например соляную кислоту, гидроокись натрия или гидроокись натрия с метанолом при температуре до 80°С .в совокупности с расклинивающими агентами с размерами частиц 0,03-0,5 мм и плотностью от 2,6 до 4,8 г/см3, в зависимости от величины гидростатического давления в пласте.

Низкочастотные колебания возбуждают с помощью редкоземельных веществ, нанесенных слоем на обсадную трубу и размещенную на глубине залегания пласта 6. Изменяя частоту и величину возбуждающего напряжения от источника напряжения 7 управляют параметрами упругих колебаний в широком диапазоне частот - от Ю.до 1500 Гц. Высокочастотные колебания в диапазоне частот 0,9-10 кГц для снижения вязкости флюидов возбуждают посредством мощного луча лазера 14,передаваемого посредством световода 15 на необходимую глубину в жидкость скважины, причем, изменяя частоту, длительность и интенсивность-луча лазера, управляют параметрами упругих волн в выбранном диапазоне частот, для чего используют программу заложеннуюв память информационно-вычислительного комплекса 13. При возбуждении в пласте мощных ультразвуковых колебаний в диапазоне частот 0.9-10 кГц на пути распространения упругих колебаний во флюидах имеют место кавитирующие процессы, что способствует резкому увеличению проницаемости пласта за счет возникновения микро- и макроударных волн и потоков флюидов, что способствует снижению прочности пород пласта на разрыв в пределах от tO до 60%.

Для снижения вязкости флюидов в пласт наряду с вибровоздействиями нагнетают пар. В случае нетрещиноватых крепких пород в пласт нагнетают через перфорированные отверстия в обсадной трубе на глубине залегания пласта нагретый до 400°С инертный газ под давлением равным или превышающим горное давление, обусловленное весом вышележащих попрод.

Для повышения гидро-и аэродинамических связей пласта и увеличения его трещи- новатости в пласт циклически нагнетают горячие растворы и, холодную воду сразу после нагнетания в него нагретых газов или растворов, причем процессы нагнетания го0

5

0

5

0

рячих и холодных растворов периодически повторяют с циклом 3-6 ч до достижения приемистости пласта. В этом случае величина главных напряжений в пласте уменыиа- ется на 20-40%, что облегчает создание сети трещин и удерживает их в зоне охлаждения после закрепления их расклинивающими агентами, которые не дают порам и трещинам закрыться и служат новыми концентраторами трещин.

Для создания радиальных трещин в пласте производят импульсный массированный направленный гидроразрыв, то есть в перфорированные отверстия в обсадной трубе на глубине размещения пласта и огражденные от остальной части обсадной ко- лонны пакерами, нагнетают рабочие жидкости в совокупности с возбуждением упругих колебаний на частоте нагнетания жидкости в пласт, что облегчает создание вокруг скважины в месте проведения гидроразрыва сети радиальных трещин, которые, пересекая естественные трещины,образуют сеть каналов существенно увеличивающих приток флюидов к скважине, причем, при- контурные породы пласта обрабатывают импульсами давления, регулируемыми по заранее введенной в ИВК 13 программе, посредством которой осуществляют корректировку работы группы виброисточников 4 в выбранном диапазоне частот, причем, отдельные части трубы 3 служат виброисточниками. С учетом Фурье устройств встроенные в ИВК 13 определяют спектры полученных импульсов давления сопоставляют их с эталонными, введенными в программу ИВК 1.3, и производят синхронизацию работы группы виброисточников 4 во времени и выбирают оптимальный режим нагружения приконтурной части скважины на глубине залегания пласта при котором не индуцируются остаточные напряжения и осуществляют контроль скорости нагружения пород в массиве с таким условием, чтобы не вызвать динамических проявлений горного давления и не нарушать целостность скважины. При возбуждении упругих колебаний их амплитуду медленно поднимают от минимального до максимального уровня при котором напряжения в знакопеременной волне достигнут 0,5 от разрушающих. Колебания вызывают относительную подвижку структурных элементов в пласте, перераспределение поля упругих напряжений на пути распространения упругих волн и мигрирующих флюидов, частичную дегазацию пород пласта и кавитирующие процессы, Напряженно-деформированное состояние пород пласта контролируют до, во время и после вибро5

0

5

0

5

воздействия геомеханическими и геофизическими методами исследований.

Таким образом, вибрации содействуют раскрытию пор и трещин при облучении пласта мощными вибрационными колебаниями в широком диапазоне частот при сжимающих и растягивающих нагрузках, чтоспособствует дополнительному извлечению флюидов из пласта в пределах от 10 до 30% по сравнению с имеющимися способами извлечения флюидов.

В местах нагрева пород пласта и флюидов свыше 20°С имеют место кавитирую- щие процессы, которые носят вероятностный характер и проявляются при условии,что

1) направление распространение упругой волны совпадает с направлением пор и трещин по их простиранию:

2) частота зондирующих импульсов близка к частоте собственных флюидов,со- держащихся в породах и трещинах, то есть к области резонанса;

3} на пути распространения упругой волны существуют градиенты давлений и температур;

4) во флюидосодержащих растворах имеют место твердые включения с размерами 0,01-0,05 мм. служащие зародышами кавитации.

Сущность способа заключается в том, что под воздействием мощных вибрационных нагрузок в пласте возникают волны сжатия и растяжения, которые воздействуют на флюиды как тектон и ч ее кий насос и способствуют их перемещению на несколько порядков быстрее чем в отсутствие упругой волны и, следовательно, дополнительному извлечению флюидов из глубоких скважин в пределах от 10 до 30%.

Преимущества способа состоят в том, что размещение виброисточников в зако- лонном пространстве позволяет осуществить:

, 1. Возбуждение упругих колебаний в выбранном диапазоне частот и закачать в пласт упругую энергию, превышающую горное давление, обусловленное весом пород.

2. Управлять состоянием и свойствами пород и пласта и флюидов .

3. Снизить энергоемкость способа и повысить его эффективность.

4. Повысить КПД извлечения флюидов за счет использования упругого миграционного геоэффекта и эффектов кавитации.

Использование предлагаемого способа позволит значительно повысить эффективность способа и увеличить гидро- и аэродинамические связи пласта, за счет чего повышается КПД извлечения флюидов из глубоких скважин на 10-30% по сравнению 5 с имеющимися классическими способами извлечения флюидов.

Формула изобретения

1. Способ извлечения флюидов из сква0 жин, включающий оборудование скважин обсадной колонной, размещение источников вибровоздействия на глубине залегания пласта, нагнетание в пласт разоупрочняю- щих растворов в совокупности с вибровоз5 действиями для повышения проницаемости пласта и последующую откачку флюидов, о т- личающийся тем. что, с целью повышения извлечения флюидов из глубоких скважин, источники вибровоздействия размещают в

0 заколонном пространстве обсадной колонны, вибровоздействие осуществляют на частоте собственных колебаний горных пород пласта, при этом в качестве рэзупрочняю- щих растворов нагнетают в пласт гидро5 окись натрия или гидроокись натрия с метанолом, а перед указанными воздействиями осуществляют виброобработку горных пород в диапазоне частот 60-1500 Гц в течение времени, необходимого для смены

0 деформаций сжатия деформациями растяжения.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем. что, с целью снижения вязкости флюидов, в пласте возбуждают колебания на час- 5 тотеО,9-10 кГц.

3. Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения флюидов, в пласт нагнетают пар.

4. Способ по п. 1,отличающийся 0 тем, что в обсадной колонне на глубине залегания пласта выполняют отверстия перфорации диаметром 30-50 мм и нагнетают через них в пласт нагретый до 400°С инертный газ под давлением, равным или превы- 5 шающим горное давление в пласте.

5. Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения проницаемости пород пласта и увеличения гидро- и

0 аэродинамических связей пласта, после нагнетания в пласт нагретых разупрочняющих растворов в течение 3-6 ч в пласт нагнетают холодную воду, причем процесс нагнетания горячих растворов, чередующийся с нагне5 танйем холодной воды, повторяют в несколько циклов до достижения заданной приемистости пород пласта.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче флюидов из скважин. Предназначено для повышения извлечения флюидов. Спосо аключает оборудование-скважины обсадной колонной и размещение виброисточников в ее заколон- ном пространстве. В скважину нагнетают разупрочняющие растворы и осуществляют вибровоздействие на частоте собственных колебаний пород пласта. Новым является также использование в качестве рабочих растворов гидроокиси натрия или гидроокиси натрия с метанолом. Прм этом предварительно осуществляют виброобработку пород в диапазоне частот 60-1500 Гц в течение времени, необходимого для смены деформаций сжатия деформациями растяжения. 4 з.гт. ф-лы.. 1 ил.