RU2191887C2

RU2191887C2 - Method of increasing well productivity in recovery of hydrocarbons

Info

Publication number: RU2191887C2
Application number: RU2001111932/03A
Authority: RU
Inventors: С.Л. Арутюнов; Н.Н. Востров; Ю.В. Сиротинский
Original assignee: Арутюнов Сергей Львович
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2002-10-27

Abstract

FIELD: recovery of minerals, particularly, hydrocarbons; applicable for intensification of hydrocarbons inflow. SUBSTANCE: method includes preliminary determination of optimal frequency of pulse dynamic electromagnetic field of formation stimulation from ground surface by measurement at least by one registering device of predominant frequency of natural vibrations in infrafrequency range of hydrocarbon pool. Set up by downhole electrode in zone of producing formation is pulse dynamic electromagnetic field with preset pulse repetition frequency. Said treatment of producing formation is effected simultaneously with recovery of hydrocarbons. Energy of treatment is varied until maximum effect of increase of hydrocarbon inflow is attained. EFFECT: higher efficiency. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых, а именно, углеводородов, и может быть использовано для интенсификации притока углеводородов. The invention relates to the field of mining, namely, hydrocarbons, and can be used to intensify the flow of hydrocarbons.

Известен способ повышения продуктивности нефтяной скважины (US, патент 4463805, E 21 B 36/04, 1984). Согласно известному способу помещают в скважину в зону продуктивного пласта электрически соединенные с источником электрического тока электроды, одним из которых является обсадная труба. Включают источник электрического тока и проводят обработку призабойного пространства переменным электрическим полем. A known method of increasing the productivity of an oil well (US patent 4463805, E 21 B 36/04, 1984). According to a known method, electrodes are electrically connected to a source of electric current into a well in a zone of a productive formation, one of which is a casing. The source of electric current is turned on and the bottom-hole space is treated with an alternating electric field.

Недостатком указанного способа также является его малая эффективность. The disadvantage of this method is its low efficiency.

Известен способ обработки призабойной части скважины (RU, патент 2105874, E 21 B 43/25, 1998). Согласно известному способу опускают в зону перфорации скважины генератор импульсов давления. После его установки против участка с наибольшей нефтенасыщенностью генерируют импульсы воздействия с достаточно высокой частотой и энергией 250 - 400 кДж, а затем импульсы с энергией 6 - 8 кДж и частотой 10 - 15 Гц. A known method of processing the bottom of the well (RU, patent 2105874, E 21 B 43/25, 1998). According to a known method, a pressure pulse generator is lowered into the well perforation zone. After it is installed against the site with the highest oil saturation, impact pulses with a sufficiently high frequency and energy of 250 - 400 kJ are generated, and then pulses with an energy of 6 - 8 kJ and a frequency of 10 - 15 Hz.

Недостатком известного способа следует признать сложность определения участка с наибольшей нефтенасыщенностью и обусловленную этим невысокую эффективность способа. The disadvantage of this method should recognize the complexity of determining the area with the highest oil saturation and the resulting low efficiency of the method.

Известен способ волновой обработки пласта (RU, патент 2001254, E 21 B 43/25, 1993). Согласно известному способу на поверхности земли над нефтеносным пластом размещают сейсмовибраторы и генерируют колебания с частотой, равной вычисленной угловой резонансной частоте пласта. A known method of wave processing of the reservoir (RU, patent 2001254, E 21 B 43/25, 1993). According to the known method, seismic vibrators are placed on the surface of the earth above the oil-bearing formation and generate oscillations with a frequency equal to the calculated angular resonant frequency of the formation.

Недостатком известного способа следует признать его низкую эффективность, обусловленную низкой эффективностью воздействия колебаний, прошедших через толщу пород к нефтенасыщенному пласту. The disadvantage of this method should be recognized as its low efficiency, due to the low efficiency of the effects of vibrations that have passed through the rock to the oil-saturated formation.

Известен способ итенсификации добычи нефти (RU, патент 2055171, E 21 B 43/25, 1996). Согласно известному способу осуществляют циклическое воздействие импульсным динамическим электромагнитным полем, генерированным скважинным электродом, соединенным с источником тока, на призабойную зону с одновременной добычей углеводородов. A known method of intensification of oil production (RU, patent 2055171, E 21 B 43/25, 1996). According to the known method, cyclic action is carried out by a pulsed dynamic electromagnetic field generated by a borehole electrode connected to a current source on the bottom-hole zone with simultaneous production of hydrocarbons.

Недостатком известного способа следует признать его низкую эффективность, поскольку используемые режимы обработки не гарантируют ликвидацию изоляции от межтрубного пространства водой нефтяного слоя. Кроме того, не показана применимость указанного способа для добычи природного газа. The disadvantage of this method should be recognized as its low efficiency, since the processing modes used do not guarantee the elimination of isolation from the annular space by the water of the oil layer. In addition, the applicability of this method for the extraction of natural gas is not shown.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке универсального, применимого как для добычи нефти, так и для добычи природного газа, способа повышения дебита скважины. The technical problem solved by the present invention is to develop a universal method applicable to both oil production and natural gas production to increase well production.

Технический результат, получаемый при реализации настоящего изобретения, состоит в повышении дебита промысловых скважин. The technical result obtained by the implementation of the present invention is to increase the production rate of production wells.

Указанный технический результат достигается при использовании способа, включающего циклическое воздействие импульсным динамическим электромагнитным полем, генерированным скважинных электродом, соединенным с источником тока, на призабойную зону с одновременной добычей углеводородов, причем предварительно с поверхности земли определяют оптимальную частоту импульсного динамического электромагнитного поля воздействия на пласт посредством измерения, по меньшей мере, одним регистрирующим устройством преобладающей частоты собственных излучаемых залежью углеводородов колебаний в инфрачастотном диапазоне, создают в зоне продуктивного пласта скважинным электродом импульсное динамическое электромагнитное поле с ранее определенной частотой следования импульсов, причем указанную обработку продуктивного пласта осуществляют одновременно с добычей углеводородов, а энергию воздействия изменяют до достижения максимального эффекта увеличения притока углеводорода. Предпочтительно в случае обводнения продуктивного пласта дополнительно предварительно устанавливают посредством подбора удельного веса скважинной жидкости равновесие пластового давления столба жидкости в скважине, а в случае кальмитации продуктивного пласта дополнительно предварительно создают депрессию в пласте посредством снижения динамического уровня жидкости в скважине. При реализации способа возможно дополнительно путем размещения скважинного электрода против участков скважины, способных к обвалообразованию или выщелачиванию, а также водоносных слоев проводить посредством воздействия переменного электромагнитного поля укрепление стенок скважины. Также при реализации способа между источником тока и электродом может быть дополнительно размещен прерыватель, обеспечивающий прерывание тока с соответствующей частотой. The specified technical result is achieved using a method that includes cyclic exposure to a pulsed dynamic electromagnetic field generated by a borehole electrode connected to a current source on the bottomhole zone with simultaneous production of hydrocarbons, the optimal frequency of the pulsed dynamic electromagnetic field acting on the formation being determined first by measuring at least one recording device of the predominant frequency of the proper oscillations in the infra-frequency range emitted by the hydrocarbon reservoir create a pulsed dynamic electromagnetic field in the zone of the reservoir with a previously determined pulse repetition rate, moreover, said reservoir treatment is carried out simultaneously with hydrocarbon production, and the exposure energy is changed until the maximum effect of increasing hydrocarbon influx is achieved. Preferably, in case of flooding the reservoir, the equilibrium of the reservoir pressure of the fluid column in the well is preliminarily established by selection of the specific gravity of the wellbore fluid, and in the case of calculating the reservoir, a depression in the reservoir is additionally preliminarily reduced by reducing the dynamic level of the fluid in the well. When implementing the method, it is possible additionally by strengthening the walls of the well by means of an alternating electromagnetic field by placing the borehole electrode against sections of the borehole capable of collapsing or leaching, as well as aquifers, by means of an alternating electromagnetic field. Also, when implementing the method, an interrupter can be placed between the current source and the electrode, which interrupts the current with the corresponding frequency.

Для определения преобладающей частоты собственных излучаемых залежью углеводородов колебаний может быть использован любой из известных способов. To determine the predominant frequency of the natural oscillations emitted by the hydrocarbon reservoir, any of the known methods can be used.

На фиг. 1 приведена схема, применяемая при реализации способа повышения продуктивности скважины при добыче нефти и газа. In FIG. 1 is a diagram used in the implementation of a method of increasing well productivity in oil and gas production.

При регистрации собственных колебаний залежи углеводородов использованы датчики любого типа 1 и 2, позволяющие регистрировать сейсмические колебания, передающие информацию на приемное устройство 3. Скважина 4 обсажена стальной колонной 5, зацементирована по всей глубине 6 и имеет перфорационные отверстия 7 на интервале залегания пласта 8. На насосно-компрессорных трубах (НКТ) 9 установлены насос 10 и электрод 11, который посредством кабеля 12, через ролик 13 и барабан 14 подключен к выпрямителю - преобразователю 15, соединенному с блоком управления 16, при этом второй электрод 17 подключен на землю вблизи скважины и соединен с блоком управления посредством заземляющего устройства 18. Питающий кабель 12 жестко закреплен на НКТ посредством хомутов 19. When registering the natural vibrations of the hydrocarbon deposits, sensors of any type 1 and 2 were used, which allow recording seismic vibrations that transmit information to the receiving device 3. Well 4 is cased with a steel column 5, cemented along the entire depth 6 and has perforations 7 at the interval of occurrence of formation 8. On tubing (tubing) 9 has a pump 10 and an electrode 11, which is connected via a cable 12 through a roller 13 and a drum 14 to a rectifier - transducer 15 connected to the control unit 16, the second electrode 17 is connected to the ground near the wellbore and connected to the control device through the grounding unit 18. The feeding cable 12 is rigidly fixed to the tubing by means of clamps 19.

При проведении работ по предлагаемому способу повышения продуктивности скважин при добыче углеводородов на интервалы перфорации продуктивного пласта на НКТ опускают электрод, представляющий собой отрезок толстостенной трубы, вокруг которой намотана катушка индуктивности. Электрод подключают посредством кабеля к выпрямителю - преобразователю, частоту преобразования которого устанавливают блока управления равной собственной частоте колебаний продуктивного пласта. Эффективность обработки, время, параметры воздействия (ток, напряжение и частота) регулируют и контролируют с использованием блока управления, в качестве которого использован микропроцессор в зависимости от условий залегания пластов и конструктивных особенностей скважины. When carrying out work on the proposed method for increasing the productivity of wells during hydrocarbon production, the electrode, which is a segment of a thick-walled pipe around which an inductor is wound, is lowered onto the perforation intervals of the productive formation. The electrode is connected via a cable to a rectifier - converter, the conversion frequency of which is set by the control unit equal to the natural frequency of oscillations of the reservoir. Processing efficiency, time, exposure parameters (current, voltage and frequency) are regulated and monitored using a control unit, which uses a microprocessor depending on the bedding conditions and the design features of the well.

В дальнейшем изобретения будет иллюстрировано следующими примерами реализации. The invention will be further illustrated by the following implementation examples.

1. Для выполнения работ по предлагаемому способу в скважину 4 Оренбургской области был опущен электрод с кабелем, закрепленным посредством хомутов на НКТ. Второй электрод был заземлен в 5-10 м от скважины. Была проверена исправность и надежность питающих линий и аппаратуры. Посредством датчиков 1 и 2 и приемного устройства 3 определили частоту собственных колебаний продуктивного пласта. Подали на электрод 11 минимально возможный ток и плавно увеличили его значение до 80-150 А. Измерили шаговое напряжение между колонной 5 и вторым электродом 17. Указанное напряжение равнялось нулю. Частоту знакопеременного поля установили равной собственной частоте колебаний продуктивного пласта 8. В течение времени воздействия измеряли дебит скважины через каждые 12 ч. Изменяя величину тока, проверили зависимость изменения дебита от времени. Выход указанной зависимости на постоянное значение произошел при силе тока 140 А. Указанный режим использовали в течение 12 суток. В первые двое суток первоначальный дебит составил 7,5 т. В последующие сутки дебит составил 9 т. В последующем дебит увеличивался примерно на 2,5-3,5 т/сутки. После продолжительного воздействия окончательный дебит возрос до 32 т/сутки. После отключения электрического поля через сутки дебит уменьшился до 27 т/сутки и оставался на этом уровне в течение двух месяцев. 1. To perform work on the proposed method, an electrode with a cable fixed by means of pipe clamps to the tubing was lowered into well 4 of the Orenburg Region. The second electrode was grounded 5-10 m from the well. The serviceability and reliability of the supply lines and equipment was checked. Using the sensors 1 and 2 and the receiving device 3 determined the frequency of natural oscillations of the reservoir. The minimum possible current was applied to the electrode 11 and gradually increased its value to 80-150 A. The step voltage between the column 5 and the second electrode 17 was measured. The indicated voltage was zero. The frequency of the alternating field was set equal to the natural oscillation frequency of the reservoir 8. During the exposure time, the production rate of the well was measured every 12 hours. Changing the current value, we checked the dependence of the production rate on time. The output of this dependence to a constant value occurred at a current strength of 140 A. The specified mode was used for 12 days. In the first two days, the initial production rate was 7.5 tons. The next day, the production rate was 9 tons. Subsequently, the production rate increased by about 2.5-3.5 tons / day. After prolonged exposure, the final production rate increased to 32 t / day. After turning off the electric field a day later, the flow rate decreased to 27 t / day and remained at this level for two months.

2. По результатам акустического контроля цементажа на скважине подземного хранилища газа было определено плохое сцепление цементного камня с колонной и породой в интервалах 400-470 м, 225-250 м и 80-140 м. Скопление газа было отмечено в интервалах 576-581 м, 332-327 м и 335-357 м. Посредством датчиков и приемного устройства определили частоту собственных колебаний продуктивного пласта. Воздействие электрическим полем с установленной ранее частотой проводили на интервалах залегания глинистых прослоев на глубинах 552 м, 524 м и 487 м при силе тока 80 А в течение 48 ч на каждом интервале. Плотность тока изменяли в зависимости от физико-механических свойств глинистых прослоев. Контроль качества закрепляемых интервалов определяли по данным термометрии. До обработки заколонное давление равнялось 52 атм, а после обработки составило 0 атм. 2. Based on the results of acoustic monitoring of cementing at the borehole of the underground gas storage, poor adhesion of cement stone to the column and rock was determined in the intervals of 400-470 m, 225-250 m and 80-140 m. Gas accumulation was noted in the intervals of 576-581 m, 332-327 m and 335-357 m. Using the sensors and the receiving device, we determined the frequency of natural vibrations of the reservoir. Exposure to an electric field with a frequency previously established was carried out at intervals of occurrence of clay interlayers at depths of 552 m, 524 m and 487 m at a current strength of 80 A for 48 hours at each interval. The current density was varied depending on the physicomechanical properties of clay interlayers. Quality control of fixed intervals was determined by thermometry. Before processing, the annular pressure was 52 atm, and after processing it was 0 atm.

Использование предлагаемого способа позволяет интенсифицировать приток углеводородов к скважине, а также очистить призабойную зону, регулировать движение флюида, ликвидировать заколонные перетоки и герметизировать затрубное пространство. Using the proposed method allows to intensify the flow of hydrocarbons to the well, as well as to clean the bottom hole zone, to regulate the movement of fluid, to eliminate annular flows and to seal the annulus.

Claims

1. A method of increasing well productivity in hydrocarbon production, including cyclic exposure by a pulsed dynamic electromagnetic field generated by a borehole electrode connected to a current source to the bottom-hole zone with simultaneous hydrocarbon production, characterized in that the optimal frequency of the pulsed dynamic electromagnetic field is determined first from the Earth’s surface impact on the reservoir by measuring at least one recording device of the prevailing frequency with oscillations in the infra-frequency range of the hydrocarbon deposits emitted by the hydrocarbon reservoir create a pulsed dynamic electromagnetic field in the zone of the reservoir with a previously determined pulse repetition rate, moreover, said reservoir treatment is carried out simultaneously with hydrocarbon production, and the exposure energy is changed until the maximum effect of increasing hydrocarbon influx is achieved.

2. The method according to claim 1, characterized in that in case of flooding the reservoir, it is additionally pre-established by selecting the specific gravity of the wellbore fluid equilibrium reservoir pressure of the liquid column in the well.

3. The method according to claim 1, characterized in that in the case of mudding of the reservoir, pre-create a depression in the reservoir by reducing the dynamic level of the fluid in the well.

4. The method according to claim 1, characterized in that in addition by placing the borehole electrode opposite the sections of the borehole capable of collapse or leaching, as well as aquifers, the walls of the borehole are strengthened by the action of an alternating electromagnetic field.

5. The method according to p. 1, characterized in that, when implementing the method, a breaker is placed between the current source and the electrode, providing a current interruption with an appropriate frequency.