WO2018021949A1 - Способ ультразвуковой интенсификации добычи нефти и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ ультразвуковой интенсификации добычи нефти и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
WO2018021949A1
WO2018021949A1 PCT/RU2017/050076 RU2017050076W WO2018021949A1 WO 2018021949 A1 WO2018021949 A1 WO 2018021949A1 RU 2017050076 W RU2017050076 W RU 2017050076W WO 2018021949 A1 WO2018021949 A1 WO 2018021949A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
emitter
zone
frequency
downhole
well
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/050076
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Алексеевич САЛТЫКОВ
Юрий Алексеевич САЛТЫКОВ
Original Assignee
Александр Алексеевич САЛТЫКОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Алексеевич САЛТЫКОВ filed Critical Александр Алексеевич САЛТЫКОВ
Priority to US16/320,099 priority Critical patent/US10669796B2/en
Publication of WO2018021949A1 publication Critical patent/WO2018021949A1/ru

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B28/00—Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/003—Vibrating earth formations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons

Definitions

  • the technical field to which the invention relates The invention relates to the field of the oil industry, in particular, to a method for intensifying oil production and stimulating enhanced oil recovery. This method is most applicable in old fields with low reservoir pressures, in low-production wells and in highly cased wells. State of the art
  • the known method [1] based on the excitation of a borehole acoustic emitter by an electric signal of a technological frequency range, converting the energy of an electric signal into the energy of acoustic vibrations.
  • the near productive zone of the well is affected by acoustic vibrations of the sum of the electrical signals of a number of frequencies in the technological range.
  • the far zone is affected by low-frequency acoustic oscillations of the Raman differential frequencies of the technological range.
  • the device comprises: serially connected control device made on a multichannel master oscillator and a phase-pulse modulator; a generator device containing a number of key power amplifiers; matching device; cable; downhole acoustic emitter and power rectifier.
  • the treatment of the productive zone of the well in the perforation interval is carried out in increments of 1–2 m by a borehole acoustic emitter with an active base length of 0.5–1.5 m, acoustic power of 0.5–5 kW, and at each step, a borehole acoustic emitter first excited by a tonal frequency-modulated electrical signal for 0, 1 - 1 hour, and then an electric signal in the form of the sum of electrical signals of a number of frequencies in the technological range, including frequency-modulated, for 1 - 4 hours.
  • the frequencies of the technological range are set in the range of 10 - 60 kHz s taking into account the geological characteristics of the near productive zone of the well so that the Raman difference frequencies lie in the range of 20 - 4000 Hz, taking into account the geological properties of the far productive zone of the well.
  • the invention provides a detailed description of a control device that generates predetermined output signals and there is practically no description of the operation of a downhole acoustic emitter. Meanwhile, the proposed equipment should be considered as a single system that ensures the achievement of the goal.
  • the signals generated at the output of the control device are not the same as the signals coming out of the acoustic emitter, both in frequency and power.
  • a piezoelectric converter of electrical signals into mechanical ones is used.
  • piezoceramics with high quality factor is used to obtain the maximum oscillation amplitude (radiation intensity) at the resonant frequency [5]. But in piezoceramics, the higher the quality factor, the narrower the resonance frequency range (Fig. 1).
  • the invention also proposes to establish a wide technological frequency range of 10-60 kHz. This means that at only one specific frequency the emitter will have maximum power (radiation intensity), and at other frequencies its efficiency will actually be close to zero. Let us explain an example. The radiation intensity drops sharply when passing the boundary of two media.
  • Ci , c 2 are the speed of sound in medium 1 and medium 2, respectively; Pi , Pr is the density of medium 1 and medium 2, respectively.
  • the control device does not provide for the use of an automatic frequency maintenance system to ensure their simultaneous operation in a mode as close to resonant as possible.
  • the method described above does not provide for the creation of depression in the perforation zone, as well as the removal of contaminating products from the well and the bottomhole formation zone.
  • the experience of working with the acoustic technologies of many oilfield service companies [2, 3] and the experience of the inventors show that the use of such technology significantly (2–3 times) increases the duration of the effect of acoustic treatment, because the destroyed physicochemical bonds of the polluting products are restored again and hammer in the bottomhole zone and perforation holes.
  • a pressure gradient is created by using a pump with an increased capacity installed at the maximum possible depth and working in the mode of creating variable depressions, then, maximally taking fluid from the well, creating maximum depression, then stopping for accumulation, while the formation is loaded with significant and variable depressions with simultaneous acoustic exposure or in the presence of a gushing effect, use the natural pressure gradient between the well and the formation.
  • the impact is carried out by an acoustic emitter immersed in the well simultaneously with the underground equipment during development or repair of the well before the well is put into operation, the acoustic emitter is installed in the area of the perforated formation or the selected interlayer with the possibility of affecting the productive (perforated) area of the formation, for example, by choosing the corresponding length of the emitter or the number of series-connected emitters.
  • the disadvantage of this method is that the downhole emitter is stationary installed in the well at one fixed point. With a large thickness of the formation or a large number of layers, only the zone located near the emitter will be processed, and the remaining zones will not be cleaned. The creation of depression and the constant selection of fluid from the well will allow timely removal of decay products of polluting products and increase the duration of the effect.
  • the use of a high-capacity pump operating in the mode of creating variable depressions in the bottom-hole zone increases the cost of oil production and the risks of expensive underground equipment failing.
  • the possibility of a pulsed mode of operation of the emitter is noted, but it is not given how this is carried out. There is also no description of the operating modes (frequency, intensity, time, etc.), which does not allow a full comparison of inventions.
  • the method includes placing in a borehole at a working depth of the borehole apparatus, which is connected to a ground source of industrial frequency power and contains an ultrasonic transducer that provides the creation of high-frequency elastic vibrations, the excitation of elastic vibrations of different frequencies and the subsequent repeated exposure to elastic vibrations of different frequencies on the oil layer. This effect is carried out by oscillations of high and / or low frequency.
  • two independent sources of oscillations are used, one of which is made in the form of at least one emitting ultrasonic, mainly magnetostrictive transducer, and the second is created on the basis of an electropulse device that provides the creation of elastic oscillations of low frequency, connected to a ground source of industrial frequency power and includes an electrically interconnected charger, a storage conduit block sensors, a discharge unit equipped with electrodes, and two switching means, one of which provides the arrangement of individual storage capacitors in a single unit, and the second switches the storage capacitors from one type of their electrical connection to another type of connection.
  • the impact of high-frequency elastic vibrations is carried out in the low-frequency ultrasonic range, mainly at a frequency of 18-44 kHz and is carried out in a constant and / or pulsed mode with an intensity in the range of 1 -5 W / cm 2.
  • the impact of low-frequency elastic vibrations is carried out with a discharge pulse repetition rate of 0.2-0.01 Hz, and it is conducted with an energy of a single discharge pulse of 100-800 J
  • a magnetostrictive device as an ultrasonic emitter.
  • Such a device has only one radiation point - in the center of the waveguide, whence acoustic waves close to an elliptical shape are emitted into space. The main radiation occurs in the radial direction.
  • the technical result consists in increasing the efficiency and success of the operation to intensify oil production and the duration of the effect of the impact of the equipment used.
  • Efficiency is understood as an increase in well production.
  • the success of an operation is understood to mean an increase in the production rate of an oil well as a result of processing the bottom-hole formation zone.
  • the claimed technical result is ensured by the intensification of oil production, including placement in the well at the working depth of the well apparatus connected to a ground source, the excitation of elastic vibrations of different frequencies, moreover, destroy polluting products from the bottom-hole zone of the oil reservoir and stimulate oil recovery by periodic exposure to the bottom-hole zone by a field of elastic vibrations of the ultrasonic range in a constant mode and pulsed acoustic low-frequency exposure with simultaneous removal of polluting products from the bottomhole zone of the oil reservoir by creating a rarefied space in the perforation zone of the well and these products from the well with a jet pump, moreover, in a constant mode, the effect is carried out by high-frequency oscillations of the ultrasonic range 16 - 25 kHz, and in a pulsed mode, the effect is carried out with a frequency of 1 -50 Hz, and the impact on the perforation zone starts from the lower section, followed by moving higher
  • the destruction of polluting products and stimulation of oil recovery is carried out by means of a piezoceramic type emitter.
  • the destruction of polluting products and stimulation of oil recovery is carried out by means of a magnetostrictive type emitter.
  • the treatment of the formation zone is carried out in time, for 60 minutes with periodic switching in time, in 10 minutes, from constant to pulse mode.
  • a geophysical instrument is lowered into the well together with an ultrasonic emitter, on the basis of the data of which a selection of treatment modes of the bottom-hole zone is made.
  • the claimed technical result is also ensured by the device of ultrasonic stimulation of oil production, which contains an ultrasonic generator, a cable, a borehole acoustic emitter, and further comprises a high-pressure ground-based pumping unit and a liquid topping unit, while the high-pressure ground-based pumping unit is connected
  • the downhole ultrasonic emitter is made of a modular design and consists of resonators with piezoelectric packets.
  • the downhole ultrasonic emitter is made with a diameter of 44 mm.
  • the downhole ultrasonic emitter is made with a diameter of 52 mm.
  • the downhole ultrasonic emitter is connected to a geophysical instrument, which is connected to a logging logger via a geophysical cable.
  • the downhole ultrasonic emitter is made with a length of 1.0-2.0 meters.
  • the downhole ultrasonic emitter is made of a piezoceramic type.
  • the downhole ultrasonic emitter is made of magnetostrictive type.
  • the resonator of the borehole ultrasonic emitter provides a radiation intensity of 3 W / cm 2 a Method of complex effects on the perforation zone and the bottomhole formation zone.
  • exposure is carried out by high-frequency oscillation of the ultrasonic range (16 - 25 kHz) in a constant mode.
  • This frequency range is most effective for the destruction of contaminating products formed in perforations and in the bottomhole zone.
  • the radiation intensity acting on it should be at least 0.2 W / cm 2 . Therefore, taking into account losses in the well and reservoir, a device has been developed that has a radiation intensity on the surface of at least 3 W / cm 2 .
  • the calculations made according to the above formula show that this will allow you to effectively treat the bottomhole zone at a distance of 1, 0 - 1, 5 m, i.e. most polluted area.
  • the proposed emitter will operate in a pulsed mode with an oscillation frequency of 1 - 50 Hz. These frequencies provide effective initiation of filtration flows in the reservoir.
  • Specific processing frequencies and processing time at a particular frequency will be selected based on the processing of geological, geophysical, hydrodynamic information about the well and the dynamics of the main parameters during the operation of the wells of a particular field.
  • figure 2 shows the dependence of the transmission coefficient
  • the transmission coefficient determines the fraction of elastic energy transmitted through the layer with respect to the radiation energy in a homogeneous infinite medium.
  • the graph shows how different rocks affect the transmission of radiation energy at the same frequency, or how you can get the same radiation energy when passing through different rocks due to a change in frequency.
  • a jet pump is used to extract contaminants from the destruction of polluting products. It allows you to create a depression in the treatment area, due to which all contaminants together with the fluid will be removed from the bottomhole zone, and then remove them from the well. Polluting products destroyed by ultrasound tend to recover within 8 to 12 hours, so the better the well and bottom hole are cleaned, the longer the effect will last and the higher the flow rate. It is necessary to add to this that during the operation of the jet pump, well development takes place simultaneously, i.e. the call of the inflow from the reservoir, which in combination with a low-frequency exposure provides enhanced oil recovery. Inflow challenge is a very important factor, especially for old fields, low reservoir pressure fields and low production wells.
  • Fig.Z is a diagram of a borehole acoustic device; Figure 4 - design of an acoustic resonator;
  • FIG. 5 is a diagram of the layout of equipment and machinery when implementing the proposed method of intensification of oil production.
  • oil production intensification devices are three main devices: an ultrasonic generator (15), a downhole acoustic device (2) and a jet pump (6).
  • the ultrasonic generator includes a control panel, a liquid crystal display for displaying the values of the set and current parameters, a power supply, controllers and equipment diagnostics, a resonance frequency generation module, a pulse signal generation module, an output transformer unit and an automatic preset module voltage.
  • the generator has a 3 kV galvanic isolation between each other of the output voltage circuits, control circuits and a 220V power supply network.
  • the power supply unit supplies power to the industrial frequency and voltage of 220V to all blocks and modules of the generator (15).
  • the block of output transformers provides the output voltage supplied to the acoustic power supply emitter in the range of 300 - 1500 V. This voltage range is necessary when working in different fields where geophysical cables of various lengths and configurations can be used (1, 2, 3 and 7 core) having different electrical resistance, to overcome which it is necessary to have an increased voltage.
  • the resonance frequency generating module provides a quick automatic search for the resonance frequency in 1 Hz increments with feedback on the current consumption taking into account a large number of piezo packets and supports it in automatic mode.
  • the characteristics of the piezoelectric packets, including the resonant frequency, depend on the external influence, therefore, the automatic maintenance of the resonant frequency guarantees the operation of the emitter in the most efficient mode in specific application conditions.
  • the pulse signal generation module generates signals with maximum voltage and resonant frequency and transmits these pulses to the downhole emitter. Modules work alternately in time. The frequency of their work is set by the operator and is automatically supported by the controller.
  • Downhole acoustic device has a modular design (figure 3). Consists of separate resonators with piezoelectric packets. Instead of piezoelectric packages, magnetostrictive transducers can be used. At one end of the emitter there is a head for attachment to the cable lug, and at the other end there is a cone-shaped guide head. Due to the change in the number of resonators, it can be manufactured with a length of 1, 0 - 2.0 meters. This design allows you to create a uniform radiation field along the entire length of the device. Moreover, each resonator provides a radiation intensity of 3 W / cm 2 . The emitter consumes voltage up to 800 V.
  • Emitters are made with a diameter of 44 and 52 mm. Depending on the length and diameter of the emitters, their power consumption can be 1 - 4 kW.
  • the design of the resonator is shown in figure 4. It consists of a housing for placing piezo packets and fillets that clamp the piezo packet in the housing. Fillets also provide a connection between the piezoelectric packages with each other, thereby creating a modular design of the emitter. In fillets and piezoelectric packets there are axial openings through which electric wires pass. All internal cavities of the resonator are filled with a special paste of the HTSR type, which performs both the function of an electrical insulator and the function of heat removal.
  • the piezoelectric packet Since the diameter of the emitter is small, the piezoelectric packet is located along its axis.
  • the piezoelectric elements (of which the piezoelectric packet consists) emit, depending on the material used, up to 80% of the energy in the axial direction and up to 20% in the radial. To ensure high efficiency of the emitter, the radiation energy should be maximally directed in the radial direction and minimally in the axial direction.
  • bevels are made on the fillets.
  • longitudinal grooves are made on the body, which increase the lateral compliance of the body.
  • the design of the resonators is formed in such a way that at the resonant frequency of the piezoelectric packets, the resonators emit acoustic waves with a frequency of about 20 kHz.
  • magnetostrictive transducers can be used instead of piezoceramic transducers of electrical energy into ultrasonic vibrations. Since it will also have to be placed along the axis, and it will radiate most of its energy in the axial direction, all constructive solutions for the reorientation of axial radiation to radial will also be relevant.
  • a jet pump having an axial hole for passing a downhole emitter.
  • the hole is hermetically sealed with an insert, which allows the geophysical cable to move freely.
  • the holes can be made with a diameter of 52 and 60 mm. This is necessary for the use of emitters of various diameters when using tubing of various diameters on a well.
  • a method of intensifying oil production involves the following operation of the devices used.
  • a technological tubing (8) with a mounted jet pump (6) is lowered into the well, a packer (5) is installed below the jet pump.
  • Ancillary equipment is being installed (pumping unit type ⁇ -320 and topping unit type ⁇ -10) according to the approved standards.
  • the pump unit (17) is connected by supply pipes high pressure to the tubing through a check valve with a check valve (1 1).
  • the liquid topping unit is connected by the discharge line hoses to the receiving nozzle of the pump unit (17), and by the receiving nozzle to the annular valve (9).
  • An ultrasonic generator (15) located in the geophysical elevator (16) is connected to the geophysical cable (14). On the geophysical elevator (16), rollers (13) are hung out, a geophysical cable (14) is drawn.
  • the downhole acoustic emitter (2) is connected to the geophysical cable and lowered into the tubing through the wellhead sealant (12) and the jet pump (6) to the lower boundary of the perforation zone.
  • the geophysical cable in the jet pump is sealed with an insert (7).
  • the working fluid process water
  • the circulation of the working fluid through the jet pump and the pumping of fluid from the sub-packer zone to the topping unit (18) are ensured. In the sub-packer zone, depression is created.
  • the ultrasonic generator (15) is turned on and, after passing the internal diagnostics, supplies voltage to the downhole emitter.
  • the resonant frequency is determined, after which the processing of the perforation zone with ultrasonic waves begins. Processing occurs sequentially in constant and pulsed modes with a period set by the operator.
  • Depression ensures the removal of collimant destruction products from the well and the bottomhole formation zone (1) and then they are pumped out by the jet pump to the topping unit. At the same time, development of the well occurs due to the call of the inflow from the reservoir.
  • the processing of the perforation zone begins from the bottom for about 1 hour, then the emitter moves higher by a distance of its length. Thus, the entire section of the perforation zone and the bottomhole zone is processed. Based on the initial geophysical data, waterflood zones are determined that are excluded from processing. This ensures the limitation of water inflow.
  • the bottom-hole zone can be processed both on the basis of data on the characteristics of the formation and the history of the well, as well as on objective indicators of the geophysical instrument (2), which is attached to the ultrasonic emitter.
  • the geophysical downhole tool is designed to bind to the perforation zone and to control the processing of the bottomhole formation zone in order to adjust the processing modes in real time, which significantly increases the success rate of operations.
  • pressure, temperature, humidity and flow are controlled. Based on these indicators, the time and processing modes of a particular interval of the perforation zone are adjusted.
  • the jet pump stops working the pump unit is turned off
  • the residual overpressure in the tubing is vented
  • submersible devices are lifted from the well and disconnected from the geophysical cable.
  • the pump unit and the topping unit are turned off, the wellhead sealant is dismantled. All special machinery and equipment are disconnected from the technological connectors and transferred to the position for transportation.
  • Patent N ° R U 2162519 Method for acoustic processing of a productive zone of a well and device for its implementation, 2001
  • Patent N ° R U 2215126 Method for the restoration and maintenance of well productivity, 2002
  • Patent N ° RU 2392422 Method for oil production using energy of elastic vibrations and installation for its implementation, 2009

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

Способ интенсификации добычи нефти включает размещение в скважине на рабочей глубине скважинного аппарата, соединенного с наземным источником, и возбуждение упругих колебаний разных частот. При этом разрушают загрязняющие продукты из призабойной зоны нефтяного пласта и стимулируют к нефтеотдаче путем периодического воздействия на призабойную зону полем упругих колебаний ультразвукового диапазона в постоянном режиме и импульсным акустическим низкочастотным воздействием с одновременным удалением загрязняющих продуктов из призабойной зоны нефтяного пласта. В постоянном режиме воздействие осуществляют высокочастотным колебанием ультразвукового диапазона 16-25 кГц, а в импульсном режиме воздействие осуществляют с частотой 1-50 Гц. Конструктивно устройства интенсификации добычи нефти представляют собой три основных прибора: ультразвуковой генератор, скважинный акустический излучатель и струйный насос.

Description

СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДОБЫЧИ НЕФТИ И УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности, к способу интенсификации добычи нефти и стимуляции повышения нефтеотдачи пласта. Данный способ наиболее применим на старых месторождениях с низкими пластовыми давлениями, на малодебитных скважинах и на сильно закольматированных скважинах. Уровень техники
Нормативные документы, в сфере безопасности эксплуатации нефтегазодобывающих скважин, предписывают проводить все работы в стволе через компоновку насосно-компрессорных труб (НКТ). Наиболее распространёнными являются НКТ с диаметрами 60 - 89 мм. Следовательно, скважинные приборы, используемые для работы в призабойной зоне пласта должны иметь максимальные диаметры 44 - 52 мм.
Известен способ [1] основанный на возбуждении скважинного акустического излучателя электрическим сигналом технологического диапазона частот, преобразовании энергии электрического сигнала в энергию акустических колебаний. На ближнюю продуктивную зону скважины воздействуют акустическими колебаниями суммы электрических сигналов ряда частот технологического диапазона. На дальнюю зону воздействуют низкочастотными акустическими колебаниями комбинационных разностных частот технологического диапазона. Устройство содержит: последовательно включенные устройство управления, выполненное на многоканальных задающем генераторе и фазоимпульсном модуляторе; генераторное устройство, содержащее ряд ключевых усилителей мощности; согласующее устройство; кабель; скважинный акустический излучатель и силовой выпрямитель.
При данном способе обработку продуктивной зоны скважины в интервале перфорации осуществляют с шагом через 1 - 2 м скважинным акустическим излучателем с длиной активной базы 0,5 - 1 ,5 м, акустической мощностью 0,5 - 5 кВт, причем на каждом шаге скважинный акустический излучатель возбуждают сначала тональным частотно-модулированным электрическим сигналом в течение 0, 1 - 1 часа, а затем электрическим сигналом в виде суммы электрических сигналов ряда частот технологического диапазона, в том числе частотно-модулированными, в течение 1 - 4 часов. Частоты технологического диапазона устанавливаются в диапазоне 10 - 60 кГц с учетом геологических характеристик ближней продуктивной зоны скважины так, что комбинационные разностные частоты лежат в диапазоне 20 - 4000 Гц с учетом геологических свойств дальней продуктивной зоны скважины.
Отмечая правильность поставленной цели изобретения - обеспечить эффективность воздействия на нефтяной пласт для увеличения дебита скважины за счёт воздействия высокочастотными и низкочастотными колебаниями, следует заметить, что авторы не до конца понимают физику и задачи воздействия на призабойную зону пласта различными уровнями частот. Воздействие высокочастотными колебаниями (16 - 30 кГц) обеспечивает очистку перфорационных отверстий и призабойной зоны от кольматанта и других видов засорений. Ещё в 70-е годы прошлого века экспериментально было доказано, что наиболее эффективными для этой задачи являются частоты близкие к 20 кГц [2, 3]. Низкочастотные же колебания [3, 4] предназначены именно для стимуляции нефтеотдачи пласта, за счёт инициирования фильтрационных потоков в пласте в целом. Наибольший эффект достигается, когда параметры низкочастотных колебаний близки к параметрам резонансных колебаний нефтяных пластов [4].
В изобретении дано подробное описание устройства управления, формирующего заданные выходные сигналы и практически нет описания работы скважинного акустического излучателя. Между тем предлагаемое оборудование должно рассматриваться как единая система, обеспечивающая достижение поставленной цели. Сигналы, формируемые на выходе устройства управления, не то же самое, что сигналы, выходящие из акустического излучателя, как по частоте, так и по мощности. В скважинном излучателе используется пьезокерамический преобразователь электрических сигналов в механические. Для таких излучателей используется пьезокерамика с большой добротностью, чтобы получить максимальную амплитуду колебаний (интенсивность излучения) на резонансной частоте [5]. Но у пьезокерамики, чем выше добротность, тем уже диапазон резонансной частоты (фиг. 1). В изобретении же предлагают установить широкий технологический диапазон частот 10 - 60 кГц. Это значит, что только на одной определённой частоте излучатель будет иметь максимальную мощность (интенсивность излучения), а на остальных частотах его эффективность фактически будет близка к нулю. Поясним примером. Интенсивность излучения резко падает при прохождении границы двух сред. Известна зависимость[6]: l2 = l1(4c1 p1/c2p2)/{ dPi/Cgpg+l }2, где
1 12- интенсивности излучения первой и второй среды,
Ci , c2 - скорость звука в среде 1 и среде 2 соответственно, Pi, Рг - плотность среды 1 и среды 2 соответственно. Подставив значения характеристик двух сред - нефть и сталь (обсадная труба), увидим, что интенсивность излучения только при этом переходе снизится более чем в 3 раза.
Также в описании указано, что излучатель состоит из нескольких пьезопакетов. В то же время в устройстве управления не предусмотрено использование системы автоматического поддержания частоты для обеспечения их одновременной работы в режиме, максимально приближенному к резонансному.
Описанный выше способ не предусматривает создания депрессии в зоне перфорации, а также удаление загрязняющих продуктов из скважины и призабойной зоны пласта. Однако опыт работ с акустическими технологиями многих нефтесервисных компаний [2, 3] и опыт авторов изобретения показывает, что применение такой технологии существенно (в 2 - 3 раза) увеличивает продолжительность эффекта от акустической обработки, потому что разрушенные физико-химические связи загрязняющих продуктов вновь восстанавливаются и забивают призабойную зону и отверстия перфорации.
Известен также способ [7] восстановления и поддержания продуктивности скважины, включающий акустическое воздействие на скважину и пласт, осуществляемое при наличии градиента давления между скважиной и пластом циклически, с началом цикла по максимальному перепаду давления между скважиной и пластом в период снижения дебита или приемистости скважины и окончанием цикла при достижении стабилизации роста дебита/приемистости или прекращением расхода между скважиной и пластом.
Градиент давления создают путем использования насоса повышенной производительности, установленного на максимально возможную глубину и работающего в режиме создания переменных депрессий, то, максимально отбирая жидкость из скважины, создавая максимальную депрессию, то, останавливаясь для накопления, при этом пласт нагружается значительными и переменными депрессиями с одновременным акустическим воздействием или при наличии фонтанирующего эффекта используют естественный градиент давления между скважиной и пластом. Воздействие осуществляют акустическим излучателем, погруженным в скважину одновременно с подземным оборудованием при освоении или ремонте скважины до запуска скважины в работу, акустический излучатель устанавливают в зоне перфорированного пласта или выбранного пропластка с возможностью воздействия на продуктивную (перфорированную) зону пласта, путем, например, выбора соответствующей длины излучателя или количества последовательно соединенных излучателей.
Недостатком такого способа является то, что скважинный излучатель стационарно устанавливается в скважине в одной фиксированной точке. При большой толщине пласта или большом количестве пропластков обработке будет подвергаться только зона, находящаяся рядом с излучателем, а остальные зоны не будут очищаться. Создание депрессии и постоянный отбор флюида из скважины позволит своевременно удалить продукты распада загрязняющих продуктов и увеличить продолжительность действия эффекта. Однако использование насоса повышенной производительности, работающего в режиме создания переменных депрессий в призабойной зоне, увеличивает себестоимость добычи нефти и риски выхода дорогостоящего подземного оборудования из строя. В описании способа отмечается возможность импульсного режима работы излучателя, но не приводится каким образом это осуществляется. Нет также описания режимов работы (частота, интенсивность, время и прочее), что не позволяет в полной мере провести сравнение изобретений.
Известен также способ схожий по своим технологическим принципам с предлагаемым изобретением и принятый заявителями за прототип [8]. Способ включает размещение в скважине на рабочей глубине скважинного аппарата, который соединен с наземным источником электропитания промышленной частоты и содержит в себе ультразвуковой преобразователь, обеспечивающий создание упругих колебаний высокой частоты, возбуждение упругих колебаний разных частот и последующее за этим неоднократное воздействие упругими колебаниями разных частот на нефтяной пласт. Это воздействие осуществляют колебаниями высокой и/или низкой частоты.
Для создания упругих колебаний высокой и низкой частоты используют два независимых источника колебаний, один из которых выполнен в виде, по меньшей мере, одного излучающего ультразвукового, преимущественно, магнитострикционного преобразователя, а второй создан на базе электроимпульсного устройства, которое обеспечивает создание упругих колебаний низкой частоты, соединено с наземным источником электропитания промышленной частоты и включает в себя электрически взаимосвязанные между собой зарядное устройство, блок накопительных конденсаторов, разрядный блок, оснащенный электродами, и два коммутирующих средства, одно из которых обеспечивает компоновку отдельных накопительных конденсаторов в единый блок, а второе выполняет переключение накопительных конденсаторов с одного вида их электрического соединения на другой вид соединения. При этом воздействие упругими колебаниями высокой частоты осуществляют в низкочастотном ультразвуковом диапазоне, преимущественно, на частоте 18-44 кГц и ведут его в постоянном и/или импульсном режиме с интенсивностью в пределах 1 -5 Вт/см 2. Воздействие упругими колебаниями низкой частоты осуществляют с частотой следования импульсов разряда, равной 0,2-0,01 Гц, и ведут его с энергией единичного импульса разряда, составляющей 100-800 Дж. В качестве ультразвукового излучателя предполагается использовать магнитострикционный прибор. Такой прибор имеет только одну точку излучения - в центре волновода, откуда акустические волны близкие к эллиптической форме излучаются в пространство. Основное излучение происходит в радиальном направлении. Таким образом, в стационарном положении он обрабатывает только узкую полосу участка призабойной зоны. Для эффективной очистки ПЗП, а особенно зоны перфорации скважины, его необходимо перемещать вдоль скважины с очень маленьким шагом 0,2 - 0,3 м, что существенно увеличивает время обработки.
В качестве излучателя низких частот предполагается использовать электрогидравлический прибор, имеющий диаметр 106 мм. Таким прибором можно работать только по обсадной трубе, поэтому для обеспечения безопасности работ авторы изобретения предлагают использовать способ, при котором оба прибора крепятся к НКТ и спускаются на ней в зону обработки. Следовательно, такая компоновка позволит обработать зону только шириной порядка 2 - 3 метров, а остальные зоны пласта, останутся необработанными. В рассматриваемом способе предусмотрено создание депрессии в зоне обработки
(штанговым насосом или свабом), а также извлечение флюида с разрушенными загрязняющими продуктами из призабойной зоны. Однако перечисленные выше недостатки не позволять достичь значительных эффектов, особенно на скважинах, использующих центробежные насосы. Сущность изобретения
Технический результат заключается в повышении эффективности и успешности операции по интенсификации добычи нефти и продолжительности действия эффекта от воздействия используемого оборудования.
Под эффективностью понимается прирост дебита скважины.
Под успешностью операции понимается увеличение дебита нефтяной скважины в результате обработки призабойной зоны пласта.
Под продолжительностью действия эффекта понимается время сохранения прироста дебита скважины относительно исходного значения.
Заявленный технический результат обеспечивается за счет интенсификации добычи нефти, включающей размещение в скважине на рабочей глубине скважинного аппарата, соединенного с наземным источником, возбуждение упругих колебаний разных частот, причем разрушают загрязняющие продукты из призабойной зоны нефтяного пласта и стимулируют к нефтеотдаче путем периодического воздействия на призабойную зону полем упругих колебаний ультразвукового диапазона в постоянном режиме и импульсным акустическим низкочастотным воздействием с одновременным удалением загрязняющих продуктов из призабойной зоны нефтяного пласта путем создания разреженного пространства в зоне перфорации скважины и выноса этих продуктов из скважины струйным насосом, причем в постоянном режиме воздействие осуществляют высокочастотным колебанием ультразвукового диапазона 16 - 25 кГц, а в импульсном режиме воздействие осуществляют с частотой 1 -50 Гц, при этом воздействие на зону перфорации начинают с нижнего участка с последующим перемещением выше
В частном случае реализации заявленного технического решения разрушение загрязняющих продуктов и стимулирование к нефтеотдаче осуществляют посредством излучателя пьезокерамического типа.
В частном случае реализации заявленного технического решения разрушение загрязняющих продуктов и стимулирование к нефтеотдаче осуществляют посредством излучателя магнитострикционного типа. В частном случае реализации заявленного технического решения обработку зоны пласта производят по времени, в течение 60 минут с периодическим переключением по времени, через 10 минут, с постоянного режима на импульсный.
В частном случае реализации заявленного технического решения спускают в скважину вместе с ультразвуковым излучателем геофизический прибор, на основании данных которого производят выбор режимов обработки призабойной зоны.
Заявленный технический результат обеспечивается также за счет устройства ультразвуковой интенсификации добычи нефти, которое содержит ультразвуковой генератор, кабель, скважинный акустический излучатель, причем дополнительно содержит наземный насосный агрегат высокого давления и блок долива с жидкостью, при этом наземный насосный агрегат высокого давления подключен
высокого давления к НКТ через задвижку с обратным клапаном, а блок долива с жидкостью подключен шлангами линии слива к приемному штуцеру насосного агрегата, а приёмным штуцером к затрубной задвижке, причем в технологической насосно-компрессорной трубе дополнительно установлен струйным насос, при этом струйный насос выполнен с осевым отверстием для прохождения скважинного излучателя, при этом осевое отверстие герметично закрыто вставкой, которая при этом позволяет свободно перемещаться геофизическому кабелю, а скважинный ультразвуковой излучатель выполнен модульной конструкцией и состоит из резонаторов с пьезоэлектрическими пакетами. В частном случае реализации заявленного технического решения скважинный ультразвуковой излучатель выполнен диаметром 44 мм.
В частном случае реализации заявленного технического решения скважинный ультразвуковой излучатель выполнен диаметром 52 мм.
В частном случае реализации заявленного технического решения скважинный ультразвуковой излучатель соединен с геофизическим прибором, который посредством геофизического кабеля соединен с каротажным регистратором.
В частном случае реализации заявленного технического решения скважинный ультразвуковой излучатель выполнен длиной 1 ,0-2,0 метра.
В частном случае реализации заявленного технического решения скважинный ультразвуковой излучатель выполнен пьезокерамического типа.
В частном случае реализации заявленного технического решения скважинный ультразвуковой излучатель выполнен магнитострикционного типа.
В частном случае реализации заявленного технического решения резонатор скважинного ультразвукового излучателя обеспечивает интенсивность излучения 3 Вт/см2 Способ комплексного воздействия на зону перфорации и призабойную зону пласта. В первую очередь воздействие осуществляется высокочастотным колебанием ультразвукового диапазона (16 - 25 кГц) в постоянном режиме. Данный диапазон частот наиболее эффективный для разрушения образовавшегося в перфорационных отверстиях и в призабойной зоне загрязняющих продуктов. Для эффективного разрушения загрязняющих продуктов интенсивность излучения, воздействующая на него, должна быть не менее 0,2 Вт/см2. Поэтому, с учётом потерь в скважине и пласте, разработан прибор, имеющий интенсивность излучения на поверхности не менее 3 Вт/см2. Расчёты, произведённые по приведенной выше формуле, показывают, что это позволит эффективно обработать призабойную зону на расстоянии до 1 ,0 - 1 ,5 м, т.е. наиболее загрязнённую зону.
Во вторую очередь, с той же интенсивностью предлагаемый излучатель будет работать в импульсном режиме с частотой колебаний 1 - 50 Гц. Данные частоты обеспечивают эффективное инициирование фильтрационных потоков в пласте.
Конкретные частоты обработки и продолжительность обработки на той или иной частоте будут выбираться на основании обработки геологической, геофизической, гидродинамической информации о скважине и динамики основных параметров в процессе эксплуатации скважин конкретного месторождения. Для примера на фигуре 2 приведена зависимость коэффициента прохождения |К| акустического поля от частоты ω для различных пород [2]. Коэффициент прохождения определяет долю прошедшей через слой упругой энергии по отношению к энергии излучения в однородной бесконечной среде. Из графика видно, как различные породы влияют на прохождение энергии излучения при одной и той же частоте, либо как можно получить одинаковую энергию излучения при прохождении различных пород за счёт изменения частоты.
Для извлечения загрязнений от разрушения загрязняющих продуктов используется струйный насос. Он позволяет создать депрессию в зоне обработки, за счёт чего все загрязнения вместе с флюидом будут извлекаться из призабойной зоны, а затем удалить их из скважины. Разрушенные ультразвуком загрязняющие продукты имеют свойство восстанавливаться в течении 8 - 12 часов, поэтому чем лучше будет очищена скважина и призабойная зона, тем больше будет длиться эффект и выше увеличение дебита. К этому необходимо добавить, что при работе струйного насоса одновременно происходит освоение скважины, т.е. вызов притока из пласта, что в комплексе с низкочастотным воздействием обеспечивает повышение нефтеотдачи пласта. Вызов притока очень важный фактор особенно для старых месторождений, месторождений с низким пластовым давлением и малодебитных скважин.
Авторы предлагаемого изобретения при работе с ультразвуковым оборудованием испытали различные способы создания депрессии в скважине - использование азотной установки, струйного насоса, свабирование и др. Но на основании параметра «эффективность - стоимость» выбор был остановлен на струйном насосе. Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящей полезной модели следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано: Фиг.1 - зависимость величины амплитуды и диапазона резонансных частот от добротности пьезокерамики;
Фиг.2 - зависимость коэффициента прохождения |К| акустического поля от частоты ω для различных пород;
Фиг.З - схема скважинного акустический прибора; Фиг.4 - конструкция акустического резонатора;
Фиг.5 - схема компоновки оборудования и техники при реализации предлагаемого способа интенсификации добычи нефти.
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:
1 - продуктивный пласт, 2 - геофизический прибор, 3 - скважинный акустический прибор, 4 - воронка, 5 - пакер, 6 - струйный насос, 7 - герметизирующая вставка, 8 - насосно-комп рессорная труба, 9 - затрубная задвижка, 10 - план-шайба, 11 - задвижка с обратным клапаном, 12 - устьевой герметизатор, 13 - блок подвески, 14 - геофизический кабель, 15 - ультразвуковой генератор в каротажном подъёмнике, 16 - каротажный подъёмник типа, 17 - насосный агрегат высокого давления, 18 - блок долива (автоцистерна); 19 - пьезопакет; 20 - корпус , 21 - галтель; 22 - известняк; 23 - песчаник; 24 - глина; 25 - водонасыщенный песок; 26 - резонатор
Раскрытие изобретения
Конструктивно устройства интенсификации добычи нефти представляют собой три основных прибора: ультразвуковой генератор (15), скважинный акустический прибор (2) и струйный насос (6).
Ультразвуковой генератор (15) включает в себя пульт управления, жидкокристаллический дисплей для отображения значений заданных и текущих параметров, блок питания, контроллеры управления и диагностики оборудования, модуль формирования резонансной частоты, модуль формирования импульсных сигналов, блок выходных трансформаторов и модуль автоматического поддержания заданного напряжения. Генератор имеет гальваническую развязку 3 кВ между собой цепей выходного напряжения, цепей управления и питающей сети 220В.
Блок питания подаёт электропитание промышленной частоты и напряжения 220В ко всем блокам и модулям генератора (15). Блок выходных трансформаторов обеспечивает выходное напряжение, подаваемого на акустический излучатель электропитания в диапазоне 300 - 1500 В. Такой диапазон напряжений необходим при работе на разных месторождениях, где могут использоваться геофизические кабели различной длины и конфигурации (1 , 2, 3 и 7-и жильные), имеющие различное электрическое сопротивление, для преодоления которого необходимо иметь повышенное напряжение.
Модуль формирования резонансной частоты обеспечивает быстрый автоматический поиск частоты резонанса с шагом в 1 Гц с обратной связью по потребляемому току с учётом большого количества пьезопакетов и поддерживает её в автоматическом режиме. Характеристики пьезопакетов, в том числе резонансная частота, зависят от внешнего воздействия, поэтому автоматическое поддержание резонансной частоты гарантирует работу излучателя в максимально эффективном режиме в конкретных условиях применения.
Модуль формирования импульсных сигналов формирует сигналы с максимальным напряжением и резонансной частотой и передаёт эти импульсы в скважинный излучатель. Модули работают поочерёдно по времени. Периодичность их работы задаётся оператором и поддерживается автоматически контроллером.
Скважинный акустический прибор имеет модульную конструкцию (фигура 3). Состоит из отдельных резонаторов с пьезоэлектрическими пакетами. Вместо пьезоэлектрических пакетов могут использоваться магнитострикционные преобразователи. С одного конца излучателя имеется головка для присоединения к кабельному наконечнику, а с другого конца - направляющая головка конусообразной формы. За счёт изменения количества резонаторов он может изготавливаться длиной 1 ,0 - 2,0 метра. Такая конструкция позволяет создать равномерное поле излучений по всей длине прибора. Причём каждый резонатор обеспечивает интенсивность излучения 3 Вт/см2. Излучатель потребляет напряжение до 800 В.
Излучатели изготавливаются диаметром 44 и 52 мм. В зависимости от длины и диаметра излучателей их потребляемая мощность может составлять 1 - 4 кВт. Схематично конструкция резонатора представлена на фигуре 4. Он состоит из корпуса для размещения пьезопакетов и галтелей, которые зажимают пьезопакет в корпусе. Галтели также обеспечивают соединение корпусов пьезопакетов между собой, тем самым создавая модульную конструкцию излучателя. В галтелях и пьезопакетах имеются осевые отверстия, через которые проходят электрические провода. Все внутренние пустоты резонатора заполняются специальной пастой типа HTSR, которая выполняет как функцию электроизолятора, так и функцию теплоотвода.
Так как диаметр излучателя маленький, то пьезопакет располагается вдоль его оси. Пьезоэлементы (из которых состоит пьезопакет) излучают, в зависимости от используемого материала, до 80% энергии в осевом направлении и до 20% в радиальном. Для обеспечения высокой эффективности излучателя энергия излучения максимально должна быть направлена в радиальном направлении и минимально в осевом направлении. Для переориентации осевого излучения пьезопакета в радиальное на галтелях делаются скосы. А для максимального использования энергии радиального излучения пьезопакета на корпусе делаются продольные пазы, которые увеличивают поперечную податливость корпуса.
Конструкция резонаторов формируется таким образом, чтобы при резонансной частоте пьезопакетов, резонаторы излучали акустические волны частотой порядка 20 кГц.
Вместо пьезокерамических преобразователей электрической энергии в ультразвуковые колебания, можно использовать преобразователи магнитострикционного типа. Так как его также придётся размещать вдоль оси, и он большую часть своей энергии будет излучать в осевом направлении, то все конструктивные решения для переориентации осевого излучения в радиальное будут также актуальны.
В патентуемом способе используется струйный насос, имеющий осевое отверстие для прохождения скважинного излучателя. Отверстие герметично закрыто вставкой, которая при этом позволяет свободно перемещаться геофизическому кабелю. Отверстия могут быть выполнены диаметром 52 и 60 мм. Это необходимо для применения излучателей различного диаметра при использовании на скважине НКТ различных диаметров. Способ интенсификации добычи нефти предполагает следующую работу используемых устройств.
В скважину спускается технологическая НКТ (8) с вмонтированным струйным насосом (6), устанавливается пакер (5) ниже струйного насоса. Расстанавливается вспомогательная техника (насосный агрегат типа ЦА-320 и блок долива типа АЦ-10) по утвержденным нормативам. Насосный агрегат (17) подключается трубами подачи высокого давления к НКТ через задвижку с обратным клапаном (1 1). Блок долива с жидкостью подключается шлангами линии слива к приёмному штуцеру насосного агрегата (17), а приёмным штуцером к затрубной задвижке (9). Ультразвуковой генератор (15), размещённый в геофизическом подъёмнике (16), подключается к геофизическому кабелю (14). На геофизическом подъёмнике (16) вывешиваются ролики (13), протягивается геофизический кабель (14). Скважинный акустический излучатель (2) подключается к геофизическому кабелю и спускается в НКТ через устьевой герметизатор (12) и струйный насос (6) к нижней границе зоны перфорации. Геофизический кабель в струйном насосе герметизируется вставкой (7). При помощи насосного агрегата (17) через НКТ к струйному насосу подаётся рабочая жидкость (техническая вода). Обеспечивается циркуляция рабочей жидкости через струйный насос и откачка флюида из подпакерной зоны в блок долива (18). В подпакерной зоне создаётся депрессия.
Включается ультразвуковой генератор (15) и после прохождения внутренней диагностики подаёт напряжение на скважинный излучатель. В ультразвуковом генераторе определяется резонансная частота, после чего начинается обработка ультразвуковыми волнами зоны перфорации. Обработка происходит последовательно в постоянном и импульсном режимах с периодом задаваемым оператором.
Депрессия обеспечивает вынос продуктов разрушения кольматанта из скважины и призабойной зоны пласта (1) и далее происходит их откачка струйным насосом в блок долива. Одновременно происходит освоение скважины за счёт вызова притока из пласта.
Обработка зоны перфорации начинается с нижнего участка в течение примерно 1 часа, затем излучатель перемещается выше на расстояние его длины. Таким образом происходит обработка всего участка зоны перфорации и призабойной зоны. По исходным геофизическим данным определяются зоны заводнения, которые исключаются из обработки. Этим обеспечивается ограничение водопритока.
Обработка призабойной зоны может вестись как на основании данных по характеристикам пласта и истории скважины, так и по объективным показателям геофизического прибора (2), который крепится к ультразвуковому излучателю. Геофизический скважинный прибор предназначен для осуществления привязки к зоне перфорации и осуществления контроля процесса обработки ПЗП с целью корректировки режимов обработки в реальном масштабе времени, что существенно повышает процент успешности операций. В процессе обработки по геофизическому прибору контролируются давление, температура, влажность и приток. На основании этих показателей корректируется время и режимы обработки того или иного интервала зоны перфорации. После завершения обработки прекращается работа струйного насоса (отключается насосный агрегат) и стравливается остаточное избыточное давление в НКТ, производится подъём погружных приборов из скважины и отсоединение их от геофизического кабеля. Отключаются насосный агрегат и блок долива, демонтируется устьевой герметизатор. Вся спецтехника и оборудование отключаются от технологических разъёмов и переводятся в положение для транспортировки.
Пример конкретной реализации предлагаемого способа, не исключает других вариантов его осуществления в объеме формулы изобретения.
Источники информации
1 . Патент N° R U 2162519, Способ акустической обработки продуктивной зоны скважины и устройство для его реализации, 2001 г.
2. Кузнецов О. П., Ефимова С. А. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. - М: Недра, 1983, 193 с.
3. Кузнецов О. П., Симкин Э.М., Чилингар Дж. Физические основы вибрационного и акустического воздействия на нефтегазовые пласты, 2001 , 260с.
4. Кузнецов О. П., Чиркин И. А., Курьянов Ю.А. и др. Сейсмоакустика пористых и трещиноватых геологических сред, 2007, 432 с.
5. Кикучи Е. Ультразвуковые преобразователи, 1972, 424 с.
6. Агранат Б. А., Дубровин М.Н., Хавский Н.Н., Эскин Г.И. Основы физики и техники ультразвука, 1987, 352 с.
7. Патент N° R U 2215126, Способ восстановления и поддержания продуктивности скважины, 2002 г.
8. Патент N° RU 2392422, Способ добычи нефти с использованием энергии упругих колебаний и установка для его осуществления, 2009 г.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1 . Способ интенсификации добычи нефти, включающий размещение в скважине на рабочей глубине скважинного аппарата, соединенного с наземным источником, возбуждение упругих колебаний разных частот, отличающийся тем, что разрушают загрязняющие продукты из призабойной зоны нефтяного пласта и стимулируют к нефтеотдаче путем периодического воздействия на призабойную зону полем упругих колебаний ультразвукового диапазона в постоянном режиме и импульсным акустическим низкочастотным воздействием с одновременным удалением загрязняющих продуктов из призабойной зоны нефтяного пласта путем создания разреженного пространства в зоне перфорации скважины и выноса этих продуктов из скважины струйным насосом, причем в постоянном режиме воздействие осуществляют высокочастотным колебанием ультразвукового диапазона 16 - 25 кГц, а в импульсном режиме воздействие осуществляют с частотой 1 -50 Гц, при этом воздействие на зону перфорации начинают с нижнего участка с последующим перемещением выше
2. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что разрушение загрязняющих продуктов и стимулирование к нефтеотдаче осуществляют посредством излучателя пьезокерамического типа.
3. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что разрушение загрязняющих продуктов и стимулирование к нефтеотдаче осуществляют посредством излучателя магнитострикционного типа.
4. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что обработку зоны пласта производят по времени, в течение 60 минут с периодическим переключением по времени, через 10 минут, с постоянного режима на импульсный.
5. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что спускают в скважину вместе с ультразвуковым излучателем геофизический прибор, на основании данных которого производят выбор режимов обработки призабойной зоны.
6. Устройство ультразвуковой интенсификации добычи нефти, содержащее ультразвуковой генератор, кабель, скважинный акустический излучатель, отличающееся тем, что дополнительно содержит наземный насосный агрегат высокого давления и блок долива с жидкостью, при этом наземный насосный агрегат высокого давления подключен трубами подачи высокого давления к НКТ через задвижку с обратным клапаном, а блок долива с жидкостью подключен шлангами линии слива к приемному штуцеру насосного агрегата, а приёмным штуцером к затрубной задвижке, причем в технологической насосно-компрессорной трубе дополнительно установлен струйным насос, при этом струйный насос выполнен с осевым отверстием для прохождения скважинного излучателя, при этом осевое отверстие герметично закрыто вставкой, которая при этом позволяет свободно перемещаться геофизическому кабелю, а скважинный ультразвуковой излучатель выполнен модульной конструкцией и состоит из резонаторов с пьезоэлектрическими пакетами.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что скважинный ультразвуковой излучатель выполнен диаметром 44 мм.
8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что скважинный ультразвуковой излучатель выполнен диаметром 52 мм.
9. Устройство по п.6 отличающееся тем, что скважинный ультразвуковой излучатель соединен с геофизическим прибором, который посредством геофизического кабеля соединен с каротажным регистратором.
10. Устройство по п.6 отличающееся тем, что скважинный ультразвуковой излучатель выполнен длиной 1 ,0-2,0 метра.
11. Устройство по п.6 отличающееся тем, что скважинный ультразвуковой излучатель выполнен пьезокерамического типа.
12. Устройство по п.6 отличающееся тем, что скважинный ультразвуковой излучатель выполнен магнитострикционного типа.
13. Устройство по п.6 отличающееся тем, что резонатор скважинного ультразвукового излучателя обеспечивает интенсивность излучения 3 Вт/см2
PCT/RU2017/050076 2016-07-26 2017-08-18 Способ ультразвуковой интенсификации добычи нефти и устройство для его осуществления WO2018021949A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/320,099 US10669796B2 (en) 2016-07-26 2017-08-18 Method for ultrasound stimulation of oil production and device for implementing said method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016130667A RU2630012C1 (ru) 2016-07-26 2016-07-26 Способ ультразвуковой интенсификации добычи нефти и устройство для его осуществления
RU2016130667 2016-07-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018021949A1 true WO2018021949A1 (ru) 2018-02-01

Family

ID=59797707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/050076 WO2018021949A1 (ru) 2016-07-26 2017-08-18 Способ ультразвуковой интенсификации добычи нефти и устройство для его осуществления

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10669796B2 (ru)
RU (1) RU2630012C1 (ru)
WO (1) WO2018021949A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108138550A (zh) * 2016-08-17 2018-06-08 全球智能科技股份有限公司 用于石油和天然气提取过程的功率波优化
CN108868702A (zh) * 2018-06-21 2018-11-23 河南理工大学 一种煤层气超声波解吸抽采排水方法
CN108868701A (zh) * 2018-06-21 2018-11-23 河南理工大学 一种注排水式超声波煤层气解吸抽采装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696740C1 (ru) * 2018-09-21 2019-08-05 Общество С Ограниченной Ответственностью "Илмасоник-Наука" Способ и устройство комплексного воздействия для добычи тяжелой нефти и битумов с помощью волновой технологии
US11274535B1 (en) 2020-08-28 2022-03-15 Saudi Arabian Oil Company Seismic assisted flooding processes for oil recovery in carbonates
CN112129431B (zh) * 2020-09-11 2022-04-05 合肥工业大学 基于腕部的pvdf传感器阵列结构及其性能测试装置
RU2750770C1 (ru) * 2020-11-25 2021-07-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (ХФИЦ ДВО РАН) Способ активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов
WO2023055781A1 (en) * 2021-09-28 2023-04-06 Gtherm Energy, Inc. System and method of using oscillator to create pulsing waves
WO2023063854A1 (ru) * 2021-10-15 2023-04-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпромнефть Научно-Технический Центр" (Ооо "Газпромнефть Нтц) Способ добычи нефти и устройство для его осуществления
CN115012893B (zh) * 2022-05-31 2024-04-16 贵州大学 一种超声波协同水力压裂增产煤层气的装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163665C1 (ru) * 1999-07-22 2001-02-27 Исангулов Кашфиль Исмаилович Способ увеличения нефтеизвлечения из нефтяного пласта ремонтируемой скважины
US20090200019A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-13 Hydroacoustics Inc. System and method for enhanced oil recovery using an in-situ seismic energy generator
RU2392422C1 (ru) * 2009-04-28 2010-06-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Соновита" Способ добычи нефти с использованием энергии упругих колебаний и установка для его осуществления
RU2511167C1 (ru) * 2012-09-07 2014-04-10 Александр Владимирович Шипулин Способ обработки призабойной зоны скважины, оборудованной штанговым насосом

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2162519C2 (ru) 1999-04-26 2001-01-27 Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" Способ акустической обработки продуктивной зоны скважины и устройство для его реализации
RU2200832C2 (ru) * 2001-04-12 2003-03-20 Дыбленко Валерий Петрович Способ обработки призабойной зоны пласта и устройство для его осуществления
RU2215126C2 (ru) 2002-05-27 2003-10-27 Закрытое акционерное общество "ИНЕФ" Способ восстановления и поддержания продуктивности скважины
US7124819B2 (en) * 2003-12-01 2006-10-24 Schlumberger Technology Corporation Downhole fluid pumping apparatus and method
RU2456442C2 (ru) * 2010-03-29 2012-07-20 Иван Николаевич Жуланов Способ акустического воздействия на нефтяной пласт и устройство для его осуществления
MX2016009971A (es) * 2014-01-31 2017-06-29 Bailey Curlett Harry Método y sistema para la producción de recursos del subsuelo.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163665C1 (ru) * 1999-07-22 2001-02-27 Исангулов Кашфиль Исмаилович Способ увеличения нефтеизвлечения из нефтяного пласта ремонтируемой скважины
US20090200019A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-13 Hydroacoustics Inc. System and method for enhanced oil recovery using an in-situ seismic energy generator
RU2392422C1 (ru) * 2009-04-28 2010-06-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Соновита" Способ добычи нефти с использованием энергии упругих колебаний и установка для его осуществления
RU2511167C1 (ru) * 2012-09-07 2014-04-10 Александр Владимирович Шипулин Способ обработки призабойной зоны скважины, оборудованной штанговым насосом

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108138550A (zh) * 2016-08-17 2018-06-08 全球智能科技股份有限公司 用于石油和天然气提取过程的功率波优化
CN108868702A (zh) * 2018-06-21 2018-11-23 河南理工大学 一种煤层气超声波解吸抽采排水方法
CN108868701A (zh) * 2018-06-21 2018-11-23 河南理工大学 一种注排水式超声波煤层气解吸抽采装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10669796B2 (en) 2020-06-02
US20190271202A1 (en) 2019-09-05
RU2630012C1 (ru) 2017-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2630012C1 (ru) Способ ультразвуковой интенсификации добычи нефти и устройство для его осуществления
US10280723B2 (en) Plasma source for generating nonlinear, wide-band, periodic, directed, elastic oscillations and a system and method for stimulating wells, deposits and boreholes using the plasma source
US6227293B1 (en) Process and apparatus for coupled electromagnetic and acoustic stimulation of crude oil reservoirs using pulsed power electrohydraulic and electromagnetic discharge
RU2392422C1 (ru) Способ добычи нефти с использованием энергии упругих колебаний и установка для его осуществления
US20110139441A1 (en) System, apparatus and method for stimulating wells and managing a natural resource reservoir
US20140246191A1 (en) System and method for increasing production capacity of oil, gas and water wells
EP3380702B1 (en) Electric submersible pump with ultrasound for solid buildup removal
US10612348B2 (en) Method and device for sonochemical treatment of well and reservoir
GB2343930A (en) Ultrasonic cleaning of tubular members
WO2014178747A1 (ru) Устройство для очистки водяных скважин
US20200392805A1 (en) Devices and methods for generating radially propogating ultrasonic waves and their use
RU2478780C1 (ru) Способ добычи редких металлов по технологии подземного скважинного выщелачивания и устройство для его реализации
WO2014046560A1 (ru) Устройство для раскольматации призабойной зоны эксплуатационных и нагнетательных скважин
RU2312980C1 (ru) Способ повышения нефтеотдачи и устройство для его осуществления
US20190383124A1 (en) Method and device for restoring horizontal well productivity and stimulating a formation
RU2296215C1 (ru) Способ обработки призабойной зоны скважины
RU2750978C2 (ru) Способ гидроимпульсной имплозионной обработки скважин
US11767738B1 (en) Use of pressure wave resonators in downhole operations
RU2191887C2 (ru) Способ повышения продуктивности скважин при добыче углеводородов
RU2698927C1 (ru) Способ воздействия на нефтенасыщенный интервал пласта в горизонтальном участке ствола нефтедобывающей скважины
RU2250986C2 (ru) Способ повышения продуктивности скважин

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17834863

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17834863

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1