RU36857U1

RU36857U1 - DEVICE FOR INTENSIFICATION OF HYDROCARBON PRODUCTION

Info

Publication number: RU36857U1
Application number: RU2003137447/20U
Authority: RU
Inventors: А.В. Касьяненко; Александр Павлович Яковлев; Т.С. Лючевская; О.А. Гуркин; А.Б. Золин
Original assignee: Касьяненко Андрей Владимирович; Александр Павлович Яковлев; Лючевская Татьяна Сергеевна; Гуркин Олег Алексеевич; Золин Андрей Борисович; Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Волгахимэкспорт"
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2004-03-27

Description

...-...1ч 1ч«-JJ(f ;;JbJ4ttv l-4:ffi-f;:4:; 4:i4 ;;SVi МПК 7 Е 21В 43/25, 43/00, 43/28...-... 1h 1h “-JJ (f ;; JbJ4ttv l-4: ffi-f;: 4 :; 4: i4 ;; SVi IPC 7 Е 21В 43/25, 43/00, 43/28

Устройство для интенсификации добычи углеводородовDevice for intensifying hydrocarbon production

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована для интенсификации добычи углеводородов из скважин.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used to intensify hydrocarbon production from wells.

Известно устройство для интенсификации добычи, которое реализует одноименный способ (см. патент РФ № 2199659, кл. Е21В 43/25, 2003 г.). В известном устройстве осуществляют воздействие электрогидроимпульсной ударной волной на продуктивный пласт скважины. Для этого генерируют электрогидравлическую ударную волну в жидкости призабойной зоны скважины импульсными разрядами с помощью конденсаторного разрядного устройства с искровым разрядником, введенными в скважину через обсадную трубу. При этом возбуждение ударной волны осуществляют с внешней стороны обсадной трубы, для этого электроразрядное устройство выводят за пределы обсадной трубы через выполненное в ней отверстие. Генерированную в жидкости ударную волну направляют в нефтеносный грунт для отделения нефти от грунта.A device for intensifying production is known, which implements the method of the same name (see RF patent No. 2199659, CL EV 43/25, 2003). In the known device, an electrohydropulse shock wave is applied to the productive formation of the well. To do this, an electro-hydraulic shock wave is generated in the liquid of the well bottom zone by pulsed discharges using a capacitor discharge device with a spark gap introduced into the well through the casing. In this case, the shock wave is excited from the outside of the casing; for this, the electric-discharge device is led outside the casing through the hole made in it. The shock wave generated in the liquid is directed into the oil-bearing soil to separate the oil from the soil.

Педостатком известного устройства являются высокие энергетические затраты при добыче углеводородов, а также невысокая проницаемость продуктивного пласта призабойной зоны скважины и невысокая сообщаемость паровых каналов среды со стволами скважины.A disadvantage of the known device is the high energy costs during hydrocarbon production, as well as the low permeability of the productive formation of the bottom-hole zone of the well and the low connectivity of the vapor channels of the medium with the wellbores.

Также известно устройство для интенсификации добычи углеводородов, содержащее размещенные в прифильтрованных зонах, по меньшей мере, двух расположенных на продуктивном пласте скважин соответствующих электродов и блок формирования импульсов электростимуляции скважины. С помощью этого устройства воздействуют импульсным электрическим током. При этом предварительно устанавливают характер обратимости изменения проницаемости горной массы и критическую плотность электрического тока по формуле. ВAlso known is a device for intensifying hydrocarbon production, comprising at least two corresponding electrodes located in the filtered zones of wells located on a productive formation and a well stimulation pulse generating unit. Using this device, a pulsed electric current is applied. In this case, the nature of the reversibility of changes in the permeability of the rock mass and the critical density of the electric current according to the formula are preliminarily determined. IN

зависимости от требований изменения проницаемости, касающихся увеличения или уменьшения ее, и обратимости устанавливают нлотность тока, длительность имнульса и скважность импульса (см. патент РФ № 2089727, кл. Е21В 43/28, 1997).depending on the requirements for changing the permeability, concerning its increase or decrease, and reversibility, the current density, pulse duration and pulse duty cycle are established (see RF patent No. 2089727, CL ЕВВ 43/28, 1997).

Недостатками данного устройства также являются высокие энергетические затраты при добыче углеводородов, а также невысокая проницаемость продуктивного пласта призабойной зоны скважины и невысокая сообщаемость поровых каналов средств со стволом скважины.The disadvantages of this device are also high energy costs during hydrocarbon production, as well as low permeability of the productive formation of the bottom-hole zone of the well and low connectivity of the pore channels of the funds with the wellbore.

Между тем, последнее описываемое устройство является наиболее близким аналогом предлагаемому устройству.Meanwhile, the last described device is the closest analogue of the proposed device.

Задачами предлагаемой полезной модели являются снижение энергетических затрат при добыче углеводородов и повышение проницаемости продуктивного пласта призабойной зоны скважины и улучшение сообш;аемости поровых каналов среды со стволом скважины, при этом технический результат состоит в увеличении и локализации импульсного энерговыделения в основную область продуктивного пласта за счет формирования параметров импульсов электростимуляции и изменения электрофизических свойств породы при передаче энергии в продуктивный пласт.The objectives of the proposed utility model are to reduce energy costs in the production of hydrocarbons and increase the permeability of the reservoir in the bottom hole zone and improve the communication ability of the pore channels of the medium with the wellbore, while the technical result consists in increasing and localizing pulsed energy release into the main region of the reservoir by forming parameters of electrical stimulation pulses and changes in the electrophysical properties of the rock during energy transfer to the reservoir.

Данный технический результат достигается за счет того, что устройство для интенсификации добычи углеводородов, содержаш;ее размеш;енные в прифильтрованных зонах, по меньшей мере, двух расположенных на продуктивном пласте скважин соответствующие электроды и блок формирования импульсов электростимуляции скважины, согласно изобретения, оно снабжено последовательно включенными генератором переменного тока, регулируемым преобразователем переменного тока в постоянный, зарядным блоком и блоком накопления электрической энергии, подключенным выходом к первому входу блока формирования импульсов электростимуляции скважины, а также модулем управления зарядным током, соединенным выходами со вторыми входами генератора переменного тока и зарядного блока, и, кроме того.This technical result is achieved due to the fact that the device for intensifying hydrocarbon production, containing; its size; corresponding electrodes and pulse generating unit for electrical stimulation of the well, located in the filtered zones of at least two wells located on the productive formation, according to the invention, it is provided in series turned on by an alternating current generator, an adjustable AC to DC converter, a charging unit and an electric energy storage unit, connected an output to the first input of the well stimulation pulse generation unit, as well as a charging current control module connected to the outputs of the second inputs of the alternator and the charging unit, and, moreover,

(/f(/ f

последовательно включенными узлом контроля амплитуды и формы импульсов электростимуляции скважины и блоком формирования оптимальных электрических параметров импульсов электростимуляции скважины, выход которого подключен ко второму входу блока формирования импульсов электростимуляции, соединенного выходом со входом узла контроля амплитуды и формы импульсов электростимуляции скважины, связанного выходами с выводами соответствующих электродов, а также за счет того, что электрод может быть выполнен в виде, по меньшей мере, одного металлического фильтра обсадной колонны скважины, изолированного от наземного оборудования скважины, и, кроме того, за счет того, что используют предпочтительно соседние скважины, функционирующие в режиме раскольматации, причем одна из них добывающая, а другая - нагнетательная.sequentially connected by a node for controlling the amplitude and shape of the pulses of the electrical stimulation of the well and a unit for generating optimal electrical parameters of the pulses of the electrical stimulation of the well, the output of which is connected to the second input of the block for generating pulses of the electrical stimulation connected to the output of the node for controlling the amplitude and shape of the pulses of the electrical stimulation of the well, connected by the outputs to the terminals of the corresponding electrodes , and also due to the fact that the electrode can be made in the form of at least one met an all-casing well casing filter, isolated from the surface equipment of the well, and, moreover, due to the fact that preferably neighboring wells operating in the mode of non-multiple well formation are used, one of which is producing and the other is injection.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показано устройство для интенсификации добычи углеводородовThe essence of the utility model is illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows a device for intensifying hydrocarbon production.

На фигЛ обозначены последовательно включенные генератор 1 переменного тока, регулируемый преобразователь 2 тока в постоянный, зарядный блок 3 и блок 4 накопления электрической энергии. Также на фиг.1 показаны блок 5 формирования импульсов электростимуляции скважины, узел 6 контроля амплитуды и формы импульсов электростимуляции скважины, блок 7 формирования оптимальных электрических параметров импульсов электростимуляции скважины, а также модуль 8 управления зарядным током и, кроме того, размещенные в прифильтрованных зонах двух расположенных на продуктивном пласте скважин электроды 9.In Fig. 1, an alternating current generator 1, an adjustable current to constant current converter 2, a charging unit 3 and an electric energy storage unit 4 are designated in series. Figure 1 also shows a unit 5 for generating pulses of electrical stimulation of a well, a unit 6 for controlling the amplitude and shape of pulses of electrical stimulation of a well, a unit 7 for generating optimal electrical parameters for pulses of electrical stimulation of a well, and also a module 8 for controlling the charge current and, in addition, located in the filtered zones of two electrodes 9 located on a productive formation of wells.

Устройство функционирует следующим образом. Электрическая энергия в блок 4 накопления электрической энергии поступает в виде соответствующего мощного сигнала из генератора 1 переменного тока, соединенного силовыми кабелями с регулируемым преобразователем 2, а от него - на вход зарядного блока 3, управляемого модулем 8. Другой выход модуля 8 регулирует режим работы генератора 1. Регулируемый зарядный ток поступает в блок 4 и при достижении номинального уровня амплитуды напряжения и, соответственно, накапливаемой энергии через блок 5 формирования импульсов электростимуляции скважины. Блок 5 управляется блоком 7 формирования оптимальных электрических параметров импульсов электростимуляции скважины, который позволяет обеспечивать необходимую частоту, а также подачу одиночных импульсов сброса накопленной энергии на электроды 9 устройства осуществляется через узел 6, Число электродов должно быть как минимум два, В качестве электродов можно использовать металлические фильтры обсадных колонн, изолированные от наземного нефтяного и газового оборудования. Скважины при этом можно рассматривать как добывающие или нагнетательные скважины, т.к. эффект раскольматации достигается для прифильтрованных зон двух соседних скважин. Данное устройство обеспечивает интенсификацию добычи углеводородов за счет воздействия на прифильтрованную зону, по меньшей мере, одной технологической скважины из электроимпульсного источника-генератора напряжения с амплитудой, необходимой для обеспечения фронта вступления импульса в прифильтрованной зоне на уровне 10 сек. С целью локализации энергии импульса во времени наряду с увеличением крутизны фронта импульса на соответствующем укорачивается длительность импульса в соответствии с соотношением для реализации условий квазибарического нагрева и охлаждения жидкости в мелкомасштабных капиллярах и в узких местах поровых каналов породы за счет концентрации тока в узких капиллярах и выделению энергии пропорционально соотношению радиусов капилляров. Выделение энергии максимально для узких капилляров, лимитирующих проницаемость среды для углеводородных флюидов. Локализация энерговыделения в узких капиллярах ведет к их физическому разрушению и, следовательно, приводит к перестройке порового пространства для мелкомасштабной капиллярной сети и необратимым образом увеличивает эффективную проницаемость среды для флюидов. В процессе сеанса интенсификации возникают термопластические напряжения, как результат происходящих различных термических и электрических процессов и зависит от параметров породы и заполняющего капилляры флюида. Это приводит к процессам отслаивания пограничных слоев породы в мелкомасштабных капиллярах и выносу их в каналы с более широким сечением. Импульсное воздействие приводит к разрушению стационарных двойных слоев на границе фильтрата и породы, фазового раздела жидкостей с различными диэлектрическими проницаемостями и, как следствие, уменьшает влияние процессов электрокинетического торможения. Ряд факторов изменяет в сторону уменьшения силы поверхностного натяжения на углеводороде с учетом раздела фаз жидкостей с соответствующим изменением скорости фильтрации углеводорода через капиллярную систему, обеспечивая перестройку структуры фильтрационных потоков жидкости с увеличением выхода углеводорода, и, соответственно, с изменением соотношения углеводород-вода в сторону углеводорода. С целью оценивания снижения потерь водонасыщенные грунтовые воды и в интервалах водоносных горизонтов при передаче электрической энергии к основной области продуктивного пласта при использовании металлической обсадной колонны, как передающей линии, используется методика создания высокоомного изолирующего слоя на внешней поверхности колонны. Использование полезной модели позволяет увеличивать и локализовать импульсное энерговыделение в основную область продуктивного пласта за счет формирования параметров импульсов электростимуляции и изменения электрофизических свойств породы при передаче в продуктивный пласт.The device operates as follows. Electric energy to the electric energy storage unit 4 is supplied in the form of a corresponding powerful signal from an alternator 1 connected by power cables to an adjustable converter 2, and from it to the input of a charging unit 3 controlled by module 8. Another output of module 8 controls the operation of the generator 1. An adjustable charging current enters block 4 and upon reaching the nominal level of the voltage amplitude and, correspondingly, the stored energy through block 5 of the pulse generation of electrical stimulation of the well. Block 5 is controlled by the block 7 for generating the optimal electrical parameters of the wells electrical stimulation pulses, which allows you to provide the necessary frequency, as well as the supply of single pulses of the accumulated energy discharge to the electrodes 9 of the device through node 6, the number of electrodes should be at least two, metal electrodes can be used casing filters isolated from onshore oil and gas equipment. In this case, wells can be considered as production or injection wells, since the raskolmation effect is achieved for the filtered zones of two neighboring wells. This device provides the intensification of hydrocarbon production due to the impact on the filtered zone of at least one production well from the electric pulse source-voltage generator with the amplitude necessary to ensure the front of the pulse in the filtered zone at 10 sec. In order to localize the pulse energy in time, along with increasing the steepness of the pulse front, the pulse duration is shortened in accordance with the ratio for realizing the conditions of quasibaric heating and cooling of the liquid in small-scale capillaries and in narrow places of pore channels of the rock due to the concentration of current in narrow capillaries and the release of energy in proportion to the ratio of the capillary radii. The energy release is maximum for narrow capillaries that limit the permeability of the medium to hydrocarbon fluids. Localization of energy release in narrow capillaries leads to their physical destruction and, consequently, leads to the restructuring of the pore space for a small-scale capillary network and irreversibly increases the effective permeability of the medium for fluids. During the intensification session, thermoplastic stresses arise as a result of various thermal and electrical processes that occur and depends on the rock parameters and the fluid filling the capillaries. This leads to the processes of delamination of the boundary layers of the rock in small-scale capillaries and their removal into channels with a wider cross section. Pulsed action leads to the destruction of stationary double layers at the boundary of the filtrate and rock, the phase separation of liquids with different dielectric constants and, as a result, reduces the influence of electrokinetic braking processes. A number of factors change in the direction of decreasing the surface tension on a hydrocarbon, taking into account the phase separation of liquids with a corresponding change in the rate of hydrocarbon filtration through the capillary system, providing a restructuring of the filtration flow of the liquid with an increase in the hydrocarbon yield, and, accordingly, with a change in the hydrocarbon-water ratio to the hydrocarbon side . In order to assess the reduction in losses of water-saturated groundwater and in the intervals of aquifers during the transmission of electric energy to the main area of the reservoir using a metal casing as a transmission line, we use the technique of creating a high-resistance insulating layer on the outer surface of the column. The use of the utility model allows one to increase and localize the pulsed energy release into the main area of the reservoir through the formation of parameters of electrical stimulation pulses and changes in the electrophysical properties of the rock during transmission to the reservoir.

Claims

1. A device for intensifying hydrocarbon production, containing corresponding electrodes located in the filtered zones of at least two wells located on the productive formation and a well stimulation pulse generating unit, characterized in that it is provided with an alternating current generator connected in series with an adjustable inverter constant, by a charging unit and an electric energy storage unit, connected by an output to the first input of the pulse forming unit electrical stimulation of the well, as well as a charging current control module connected to the outputs of the second inputs of the alternator and the charging unit, and, in addition, sequentially connected by a node for controlling the amplitude and shape of the pulses of the electrical stimulation of the well and a unit for generating optimal electrical parameters of the pulses of the electrical stimulation of the well, the output of which is connected to the second input of the electric stimulation pulse forming unit, connected by the output to the input of the control unit for the amplitude and shape of the pulses trostimulyatsii wells associated with the output terminals of respective electrodes.

2. The device according to claim 1, characterized in that the electrode is made in the form of at least one metal filter of the casing of the well, isolated from the surface equipment of the well.

3. The device according to claim 1, characterized in that the neighboring wells operating in the raskolmatization mode are used, one of which is producing and the other is injection.