RU2640846C1 - Способ и устройство восстановления продуктивности горизонтальной скважины и воздействия на пласт - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к технологии очистки призабойной зоны горизонтальной скважины и для интенсификации добычи скважины. Способ восстановления продуктивности горизонтальной скважины и воздействия на пласт включает следующие этапы. Сначала в горизонтальный ствол скважины опускают комплексное устройство, состоящее из наземного многофункционального пульта контроля и управления и присоединенного шланго-кабелем скважинного акустического излучателя радиального типа, блока геофизических приборов и электрогидравлического излучателя с плазменным разрядником, соединенных между собой геофизическими переходниками. До окончания горизонтального участка, посредством блока геофизики, производится привязка приборов. После этого снимают параметры скважины до начала обработки, акустически очищают поры пласта и фильтры участка горизонтальной скважины. Затем проводят плазменную обработку очищенного участка для вовлечения в работу застойных зон пласта источником. После снимают текущие параметры блоком геофизики и повторяют процессы до полного прохождения горизонтального участка скважины. Электрогидравлический излучатель выполнен модульной конструкцией и состоит из блока стабилизации, блока конденсаторов и плазменного разрядника. Блок стабилизации содержит повышающий-развязывающий трансформатор, который также осуществляет питание блока поджига плазмы в разрядном промежутке. Плазменный разрядник состоит из корпуса с внутренней полостью, верхней частью соединенный с соединительной втулкой, а нижней частью соединенный с опорной втулкой. В полости корпуса расположен цилиндр, закрепленный на средней части опорной втулки. Цилиндр содержит поршень со штоком и пружиной. В верхней части поршня закреплен механизм подачи проволоки, выполненный в виде рычага с опорной площадкой и кулисой с пружиной. На опорной площадке и кулисе со стороны, обращенной к проволоке, выполнены направленные насечки. К цилиндру прикреплены четыре стержня, являющиеся основанием для узла крепления катушки. В опорной втулке выполнены отверстия для расположения и крепления отрицательного и положительного электродов. При этом электроды выполнены изолированными с открытыми участками, обеспечивающими плазменный разряд. В отрицательном электроде выполнено осевое отверстие для прохождения проволоки. Снизу на опорной втулке посредством стоек закреплен направляющий конус. Достигаемый технический результат улучшает очистку призабойной зоны пласта, а также позволяет повысить дебит скважины. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники, к которой относится группа изобретений

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности для очистки призабойной зоны горизонтальной скважины и смонтированных фильтров, а также для интенсификации добычи нефти. Способ включает доставку и размещение в горизонтальном окончании скважины ультразвукового излучателя, работа которого в различных режимах и на различных частотах позволяет оптимизировать ее работу.

Уровень техники

В нефтегаздобывающей промышленности в последние годы значительно возросло бурение скважин с горизонтальным окончанием. Их бурение, освоение и эксплуатация значительно отличаются от технологии добычи углеводородов через вертикальные скважины, в этой связи методы, применяемые для интенсификации в вертикальных скважинах, в подавляющем большинстве не пригодны для горизонтальных скважин.

Известны множество способов химической обработки горизонтальной скважины (Патенты RU 2531985 от 17.09.2013г., RU 2599155 от 24.09.2015г., RU 2520989 от 13.03.2013г., RU 2288356 от 22.11.2005г., RU 2471978 от 11.07.2011 г., RU 2287680 от 10.08.2004г., RU 2554962 от 08.05.2014г., RU 2235865 от 29.09.2003г., RU 2599156 от 24.09.2015г., 2144616 от 22.06.1998г., RU 2325517 от 29.05.2007г.). Все эти способы осуществимы или с применением большого количества химических веществ, или с применением большого количества дополнительного оборудования. Все это ведет к большим финансовым и трудовым затратам, увеличенным затратам времени и материалов. Немаловажна также экологическая опасность данных методов.

Из уровня техники известны также способы термохимического воздействия на горизонтальные скважины (Патенты RU 2527434 от 27.08.2014г., RU 2004124482 от 27.01.2006г., RU 2287680 от 10.08.2004г.). Эти методы обладают теми же недостатками, что и предыдущие.

Из уровня техники известны гидродинамические способы обработки горизонтальных скважин (RU 94033081 от 09.09.1994г., RU 2074305 от 09.09.1994г.). Данные методы также отличаются громоздкостью оборудования и большими затратами труда и времени.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату является способ и устройство (Патент RU 2600249 от 24.01.2014г.).

Способ предполагает осуществление воздействия на нефтяные пласты и призабойную зону горизонтальной скважины путем спуска в скважину устройства для генерации импульсов с возможностью взрывного образования плазмы. Для этого применяется двухмодульное электрогидравлическое устройство. В первом модуле размещен блок заряда конденсаторов, а во втором - блок конденсаторов, излучатель и блок подачи активного вещества, соединенные с контрольным модулем и оборудованием на устье скважины с возможностью передачи данных заряда и разряда накопительных конденсаторов с целью инициирования последовательных упругих колебаний в заданных точках горизонтального окончания.

Устройство генерирует периодические направленные короткие импульсы за счет взрыва калиброванной проволоки, приводящего к образованию плазмы и направленной радиально ударной волны высокого давления.

Спуск устройства производится на гибкой трубе типа колтюбинг.

Данные способ и устройство имеют ряд недостатков. Основным является невозможность распределения ударной волны равномерно в радиальном направлении. Волна идет по пути наименьшего сопротивления, т.е. основная энергия пойдет по наиболее проницаемым поровым каналам. При наличии фильтра в горизонтальной скважине также произойдет неравномерное распределение энергии по радиусу скважины. Привлеченные в разработку ранее пропущенные слабодренированные застойные зоны также носят случайный характер.

Сущность группы изобретений

Из теории разработки нефтяных месторождений мы знаем, что на продуктивность скважины влияет множество факторов. Ряд из них имеет механическое происхождение, такие как: образование глинистой корки на стенках скважины при бурении; проникновение в пласт бурового раствора; проникновение в пласт фильтрации бурового раствора; проникновение в пласт фильтрации цементирующих составов; мехпримеси в задавочной жидкости при заканчивании скважины или ее ремонте, которые забивают перфорационные отверстия; проникновение в пласт задавочной жидкости; закупоривание пор пласта глинами, содержащимися в породе пласта; отложение асфальто-смолисто-парафиновых отложений в пласте и призабойной зоне, закупоривание ими перфорационных отверстий; солевые отложения в пласте и призабойной зоне; образование различных эмульсий в пласте; закачка различных эмульсий в пласт; закачка различных растворителей с механическими примесями; закупорка пор пласта и призабойной зоны продуктами реакции от различных видов обработок скважины и пласта (химических, термических и т.п.).

Приведенные факторы значительно снижают проницаемость пласта и, как следствие, снижается производительность скважины, иногда до полного прекращения притока.

Задачей предлагаемого технического решения является очистка призабойной зоны пласта от перечисленных видов загрязнений, создание трещин и микротрещин в радиальном направлении, протяженность в десятки метров, вовлечение в разработку застойных зон нефти. Это позволит не только восстановить дебит скважины, но и значительно повысить его по сравнению с первоначальным.

Технический результат заявленной группы изобретения заключается в улучшении очистки призабойной зоны пласта, а также в восстановлении дебита скважины.

Технический результат заявленной группы изобретения достигается способом восстановления продуктивности горизонтальной скважины и воздействия на пласт, в котором спускают в горизонтальный ствол скважины комплексное устройство, состоящее из электрогидравлического излучателя с плазменным разрядником, блока геофизики и акустического излучателя, до окончания горизонтального участка, посредством блока геофизики, производится привязка приборов, и снимают параметры скважины до начала обработки, акустически очищают поры пласта и фильтры участка горизонтальной скважины, проводят плазменную обработку очищенного участка для вовлечения в работу застойных зон пласта источником, снимают текущие параметры блоком геофизики, повторяют процессы до полного прохождения горизонтального участка скважины.

В частном случае реализации заявленного технического решения акустическую очистку пор пласта и фильтров горизонтальной скважины осуществляют путем периодического воздействия полем упругих колебаний ультразвукового диапазона в постоянном режиме и импульсным акустическим низкочастотным воздействием, причем в постоянном режиме воздействие осуществляют высокочастотным колебанием ультразвукового диапазона 2000 Гц, а в импульсном режиме воздействие осуществляют с частотой 100 Гц.

В частном случае реализации заявленного технического решения плазменную обработку производят ударной волной высокого давления энергией до 3 кДж.

В частном случае реализации заявленного технического решения применяется в горизонтальных скважинах для добычи сланцевой нефти.

В частном случае реализации заявленного технического решения применяется в боковых стволах.

Технический результат заявленной группы изобретения достигается комплексным устройством восстановления продуктивности горизонтальной скважины и воздействия на пласт, содержащем наземный многофункциональный пульт контроля и управления и присоединенные шланго-кабелем скважинные акустический излучатель радиального типа, блок геофизических приборов и электрогидравлический излучатель с плазменным разрядником, соединенные между собой геофизическими переходниками.

В частном случае реализации заявленного технического решения наземный многофункциональный пульт контроля и управления состоит из блоков: блок питания и управления акустическим излучателем, каротажный регистратор, блок питания и управления электрогидравлическим излучателем.

В частном случае реализации заявленного технического решения акустический излучатель содержит блок электроники, верхнюю головку, обеспечивающую соединение с контактным устройством под кабельный наконечник, нижнюю головку, канал для электропроводов и соединенные друг с другом в единую конструкцию металлические герметичные корпусы, в которых размещены пьезопреобразователи, при этом внешняя и внутренняя поверхность каждого корпуса имеет углубления желобообразной формы, причем в корпусах установлены втулки с прикрепленными к ним гайками, выполненными с возможностью присоединения и фиксации друг к другу двух соседних корпусов с помощью прикрепляемых одновременно к двум гайкам соседних корпусов металлических тросиков, кроме того, корпусы также соединены друг с другом посредством деталей, образованных заливкой резинопластиковой композиции в местах стыка с зазором двух соседних корпусов.

В частном случае реализации заявленного технического решения содержит электрогидравлический плазменный излучатель модульного исполнения, позволяющий регулировать выброс энергии от 0,5 до 3 кДж, с использованием конденсаторов, позволяющих уменьшить размеры излучателя, и механический блок подачи проволоки, предполагающий легкую замену в полевых условиях.

В частном случае реализации заявленного технического решения блок геофизических приборов включает в себя гамма-каротаж и магнитный локатор муфт, датчики температуры и давления, влагомер и расходомер.

В частном случае реализации заявленного технического решения скважинный электрогидравлический излучатель выполнен модульной конструкцией и состоит из блока стабилизации, блока конденсаторов и плазменного разрядника, при этом блок стабилизации содержит повышающий-развязывающий трансформатор, который также осуществляет питание блока поджига плазмы в разрядном промежутке,

В частном случае реализации заявленного технического решения конденсаторы соединены в блоке конденсаторов параллельно.

В частном случае реализации заявленного технического решения мощность скважинного электрогидравлического излучателя за счёт использования дополнительных блоков конденсаторов, регулируется в диапазоне 0,5 до 3 кДж.

В частном случае реализации заявленного технического решения плазменный разрядник состоит из корпуса с внутренней полостью, верхней частью соединенного с соединительной втулкой, а нижней частью соединенного с опорной втулкой, в полости корпуса расположен цилиндр, закрепленный на средней части опорной втулки, а цилиндр содержит поршень со штоком и пружиной, на верхней части поршня закреплен механизм подачи проволоки, выполненный в виде рычага с опорной площадкой и кулисой с пружиной, при этом на опорной площадке и кулисе со стороны, обращенной к проволоке, выполнены направленные насечки, к цилиндру прикреплены четыре стержня, являющиеся основанием для узла крепления катушки, в опорной втулке выполнены отверстия для расположения и крепления отрицательного и положительного электродов, при этом электроды выполнены изолированными с открытыми участками, обеспечивающими плазменный разряд, в отрицательном электроде выполнено осевое отверстие для прохождения проволоки, снизу на опорной втулке посредством стоек закреплен направляющий конус.

Краткое описание чертежей

Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:

Фиг. 1 – горизонтальная скважина с комплексным устройством;

Фиг.2 – продольный разрез скважинного акустического излучателя;

Фиг.3 – излучатель с плазменным разрядником;

Фиг.4 – скважинный электрогидравлический прибор.

На фигуре цифрами обозначены следующие позиции:

1 – соединительная втулка; 2 – корпус разрядника; 3 – катушка; 4 – узел крепления; 5 – стержень; 6 – проволока; 7 – цилиндр; 8 – поршень; 9 – опорная втулка; 10; 11; 12 – проволока; 13 – кулиса с пружиной; 14 – опорная площадка; 15; 16; 17 – электроды; 18 – отверстия в поршне; 19 – отрицательный электрод; 20 – положительный электрод; 21 – винт; 22 – клемма; 23 – изоляция; 24 – электрогидравлический излучатель с плазменным разрядником; 25 – блок геофизических приборов; 26 – скважинный акустический излучатель; 27 – податчик шланго-кабеля; 28 – шланго-кабель; 29 – спецподъемник; 30 - корпус; 31 - пьезопреобразователь; 32 - стяжной винт; 33 - резинометаллическая прокладка; 34 - прокладка; 35 - втулка; 36 - деталь, образованная заливкой резинопластиковой композиции; 37 - металлический тросик; 38 - гайка; 39 - электропровода; 40 - соединительный узел; 41 - винт; 42 - гайка; 43 - пробка.

Раскрытие изобретения

Данные результаты достигаются применением способа воздействия на пласт, который включает в себя доставку в горизонтальное окончание скважины комплексного устройства воздействия. Комплексное устройство включает в себя акустический излучатель радиального типа, блок геофизических приборов и электрогидравлический излучатель с плазменным разрядником, которые соединяются между собой типовыми геофизическими переходниками.

Скважинный акустический излучатель радиального типа конструктивно устроен так, что позволяет изготавливать его длиной до 50 метров.

Конструкция скважинного акустического прибора поясняется иллюстрацией (Фиг.2), на которой отображен продольный разрез устройства.

Скважинный акустический излучатель включает верхнюю головку, обеспечивающую соединение с контактным устройством под кабельный наконечник, нижнюю головку, соединенные друг с другом в единую конструкцию металлические герметичные корпусы (30), в которых размещены парами пьезопреобразователи (31) со смещением относительно друг друга на угол 90°. Пьезопреобразователи (31) состоят из продольно-поляризованных, электрически соединенных пьезокерамических шайб (по 5 шт. в каждом пьезопреобразователе). Пьезопреобразователи (31) скрепляются между собой стяжными винтами (32) (4 шт.). Между пьезопреобразователями установлены резинометаллические прокладки (33). Для надежной фиксации пьезопреобразователей (31) в корпусе (30) установлены втулки (35), к которым прикреплены стяжные винты (32).

В настоящем устройстве обеспечивается независимая работа каждого пьезопреобразователя (31), размещенного в корпусе (30). Это обусловлено взаимным расположением пьезопреобразователей (31), а также наличием резинометаллических прокладок (33). Такое конструктивное выполнение позволяет повышать избирательность акустического воздействия на скважину, призабойную зону, пласт.

Верхний и нижний корпусы (30) соединяются между собой металлическими тросиками (37) (4 шт.) и деталью (36), образованной резинопластиковой заливкой места стыка двух корпусов (30) с небольшим зазором. Такое конструктивное выполнение обеспечивает гибкость, что позволяет беспрепятственно проходить искривленные участки скважины. Кроме того, соединение корпусов (30) с помощью металлических тросиков и детали (36) обеспечивает повышение поперечной податливости корпусов (30), что повышает КПД излучения в радиальном направлении. Такое устройство также имеет более длительный срок службы, поскольку наличие гибкого соединения корпусов (30) исключает его разрушение под действием высокого давления в скважине и делает устройство менее хрупким. Крепление и герметизация корпуса (30) происходят за счет сжатия и расширения в радиальном направлении резиновой прокладки (34) сжимающими гайками (38), которые прикреплены к втулкам (35) (привинчены или приварены). Гайки (38) имеют выступающие части, обеспечивающие прикрепление к ним металлических тросиков (37). Из них выполняется петля (замкнутое соединение), которая одновременно накидывается на выступающие части гаек (38), расположенных в двух соседних корпусах 30.

Пьезокерамические шайбы скрепляются вплотную друг к другу с помощью металлических шайб, винта (41) и гайки (42). Предварительное напряжение пьезокерамических шайб осуществляется с помощью винта (41) и гайки (42). С помощью заданного напряжения возможно настроить частоту резонанса и значение импеданса каждого пьезопреобразователя (31) под необходимые значения в момент сборки. Дополнительная герметизация и крепление корпусов (30) обеспечиваются за счет резинопластиковой заливки (36) в местах стыка двух соседних корпусов (30). Электропитание к пьезопреобразователям подается по проводам (39), которые проходят через канал для электропроводов. Пьезопреобразователи (31) подсоединяются к проводам (39) по параллельной схеме. Провода (39) между двумя соседними корпусами (30) соединяются при помощи стандартных геофизических соединительных узлов («пятаков») (40) и заливаются резинопластиком. Для предотвращения попадания резинопластика внутрь корпуса (30) в цилиндрические отверстия втулок (35) установлены резиновые пробки (43). Внешняя и внутренняя поверхности корпуса (30) может иметь углубления желобообразной формы, выполненные фрезерованием по длине корпуса (30) (на чертеже не показано). Наличие таких углублений обеспечивает определенную направленность акустического излучения, а также приводит к поперечной податливости корпуса (30). Такое конструктивное выполнение позволяет получить излучение в радиальном направлении.

Блок электроники герметично соединен с корпусом (30) (на чертеже не показано), предназначен для формирования сигнала с рабочей частотой пьезопреобразователей (31) и для автоматической корректировки параметров работы пьезопреобразователей (31) (частота, напряжение, фазовый сдвиг) непосредственно во время работы в зависимости от результатов обработки в блоке электроники сигналов, снимаемых со встроенных датчиков контроля работы пьезопреобразователей (31).

Излучатель работает в двух режимах: постоянный и импульсный. В постоянном режиме излучатель работает на частотах, близких к 20000 Гц. На этих частотах действуют эффекты ультразвука:

- разрыв межмолекулярных связей (разрушение устойчивых связей на границе пор и флюида);

- капиллярный эффект;

- разрушение кольматанта, асфальтосмолопарафиновых и минеральных отложений;

- изменение реологии нефти, приближение ее свойств к свойствам ньютоновской жидкости.

За счет этих эффектов очищаются поры призабойной зоны пласта в радиусе около 3 метров и перфорационные отверстия.

В импульсном режиме излучатель работает на частотах около 100 Гц. При данном режиме длина волны составляет несколько десятков метров, в зависимости от среды распространения (например, в воде составляет 15 метров). Ее особенностью является незначительное затухание на больших расстояниях (более 1000 метров). При импульсе работают высокие пусковые токи (до 10 А) и происходят выбросы мощной энергии (около 20 кДж в час), что позволяет звуковой волне распространяться на расстояние до 1000 метров, незначительно теряя эффективность. Это позволяет воздействовать на всю область питания скважины и привлекать в работу застойные зоны.

Конструкция ультразвукового излучателя выполнена таким образом, что позволяет пропускать через него дополнительные электрические жилы. Что позволяет подключить к нему блок геофизических приборов (выполненный также проходным).

Блок геофизических приборов включает в себя ГК МЛМ (гамма-каротаж и магнитный локатор муфт), датчики температуры и давления, влагомер и расходомер.

ГК МЛМ позволяет осуществить привязку прибора по глубине скважине и положению прибора в горизонтальном стволе, для точного осуществления обработки. Остальные приборы позволяют в режиме реального времени отслеживать работу скважины и работу излучателя. Это позволяет выполнить три задачи:

1. Контроль за работой скважины и излучателя.

2. Возможность корректировки работы излучателя в зависимости от полученных параметров.

3. Подтверждение эффективности работы предлагаемого комплекса устройств.

После блока приборов присоединяется электрогидравлический излучатель с плазменным разрядником (фиг.3). Излучатель имеет конструктивные особенности, отличающие его от применяемых аналогов.

Конструктивно электрогидравлический комплекс с плазменным разрядником (ЭГКПР) состоит из двух основных частей: наземный блок питания и управления и скважинного электрогидравлического излучателя.

На поверхности комплексное устройство через шланго-кабель присоединяется к многофункциональному пульту контроля и управления (МФПКУ). МФПКУ состоит из блоков: блок питания и управления акустическим излучателем, каротажный регистратор, блок питания и управления электрогидравлическим излучателем.

Все они связаны через шланго-кабель (внутри которого проходят электрические жилы) с устройствами, доставленными в горизонтальную скважину, и выполняют функции питания и управления.

Скважинный электрогидравлический излучатель имеет модульную конструкцию (фиг. 4), состоящую из блока стабилизации, блока конденсаторов и плазменного разрядника. Он имеет длину не более 3 метров и диаметр не более 44 мм, что обеспечивает свободный проход прибора через все существующие НКТ.

В блок стабилизации входит повышающий-развязывающий трансформатор, который также осуществляет питание блока поджига плазмы в разрядном промежутке. В блоке конденсаторов используются конденсаторы: один вывод - коаксиальная шпилька, второй - цилиндрический корпус – получается соединение параллельно в батарею простым креплением шпилек. Такая конструкция занимает минимум пространства и позволяет использовать малогабаритные комплектующие.

Модульность конструкции позволяет наращивать мощность скважинного электрогидравлического излучателя за счет использования дополнительных блоков конденсаторов, в необходимом диапазоне, например от 0,5 до 3 кДж. Модульность обеспечивается за счёт применения специального резинопластикового соединения, усиленного тросиками.

Особую роль в изобретении играет конструкция плазменного разрядника. В отличие от прототипа он имеет не электрический, а механический привод. Он выполнен в виде блочной, легко разбираемой конструкции, которая позволяет легко заменять любые детали, а также устанавливать новую катушку с проволокой, что особенно важно в полевых условиях. Корпус разрядника (2) навинчивается на соединительную втулку (1) и фиксируется винтом. В нижней части к корпусу разрядника привинчена опорная втулка из стеклотекстолита (9), к которой крепятся все остальные элементы. В средней части втулки ввинчивается цилиндр (7), в котором установлен поршень (8) со штоком и пружиной. В поршне выполнены отверстия (18) для выравнивания давления надпоршневого пространства с давлением в скважине. К верхней части поршня крепится механизм подачи проволоки (6), одновременно являющийся ограничителем, удерживающим поршень в заданном положении. Механизм подачи представляет собой рычаг с опорной площадкой (14) и кулисой с пружиной (13). На опорной площадке и кулисе со стороны, обращённой к проволоке (12), сделаны специальные направленные насечки, позволяющие двигаться механизму подачи вверх, не воздействуя на проволоку, и при движении вниз, обеспечивающие зацепление с проволокой.

К цилиндру (7) крепится 4 стержня (5), которые являются основанием для узла крепления (4) катушки (3). Стержни также обеспечивают удержание цилиндра от выбивания из втулки (9) при воздействии поршня (8), за счёт опоры на соединительную втулку (1).

В опорной втулке (9) выполнены 2 отверстия для крепления электродов (17, 19). Электроды имеют изоляцию (23), исключающую перетекание тока. Открытыми являются только участки, обеспечивающие плазменный разряд. К положительному электроду (20) крепится силовой провод при помощи клеммы (22) и специального винта (21). К отрицательному электроду (19) также крепится силовой провод, но в электроде сделано специальное осевое отверстие для прохождения проволоки (12). Для герметизации отверстия используется специальная герметизирующая вставка (15).

Снизу к опорной втулке с помощью стоек (10) крепится направляющий конус (11). Он обеспечивает свободное движение СЭГП по НКТ и одновременно, вместе со стойками, защищает электроды от механического воздействия.

Работа электрогидравлического комплекса осуществляется следующим образом. Наземный блок питания подключается к сети переменного тока напряжением 220 В, преобразует его в постоянный ток и передаёт по геофизическому кабелю в блок стабилизации и блок конденсаторов. Электрическая энергия накапливается в конденсаторах и при их наполнении происходит плазменный разряд через электроды (17, 18), соединённые проволокой (12), которая предварительно выставляется в нужное положение. В результате плазменного разряда происходит электрогидравлический удар, воздействующий на нефтяной пласт и его призабойную зону, что способствует стимуляции повышения нефтеотдачи пласта и интенсификации добычи нефти.

Ударная волна воздействует также на поршень (8), который поднимается вверх, сжимает пружину и перемещает механизм подачи проволоки (6). Поверхности опорной площадки (14) и кулисы (13) легко скользят по проволоке (12) вверх. При распрямлении пружины механизм подачи опускается вниз и за счёт специальных насечек на опорной площадке и кулисе и пружины кулисы, обеспечивающей её прижатие, тянут проволоку вниз через отрицательный электрод до контакта с положительным электродом. Затем весь цикл повторяется.

Таким образом:

Во-первых, излучатель имеет модульную конструкцию, что позволяет за счет различного количества модулей варьировать выделяемой энергией в интервале от 0,5 до 3 кДж (в зависимости от геологических характеристик скважины и ее конструкции).

Во-вторых, в излучателе применяются конденсаторы, позволяющие минимизировать занимаемый объем. В результате длина излучателя в 2 раза меньше аналогов, а диаметр снижен до 52 миллиметров.

В-третьих, в отличие от аналогов применяется механическое устройство протягивания проволоки, выполненное в виде быстросъемного блока, что позволяет менять провод в полевых условиях и избегать сложных электрических и электронных схем.

Комплексное устройство доставляется в горизонтальный участок скважины с помощью шланго-кабеля, который намотан на специальный барабан и приводится в действие специальной установкой для его сматывания-разматывания и специальным транспортером для его доставки в скважину. Данный подъемник со шланго-кабелем серийно выпускается многими заводами.

На поверхности комплексное устройство через шланго-кабель присоединяется к многофункциональному пульту контроля и управления (МФПКУ). МФПКУ состоит из блоков: блок питания и управления акустическим излучателем, каротажный регистратор, блок питания и управления электрогидравлическим излучателем. Все они связаны через шланго-кабель (внутри которого проходят электрические жилы) с устройствами, доставленными в горизонтальную скважину, и выполняют функции питания и управления.

Реализация способа происходит следующим образом: На шланго-кабеле, с помощью специального подъемника, спускают в горизонтальный ствол скважины комплексное устройство, состоящее из электрогидравлического излучателя с плазменным разрядником, блока геофизики и акустического излучателя. Проталкивая комплексное устройство до окончания горизонтального участка, посредством блока геофизики, производится привязка приборов и снимаются параметры скважины до начала обработки.

В течение двух часов (время зависит от параметров скважины и рассчитано в лабораторных условиях) производится обработка ближней и дальней зон в постоянном (работа в течение часа на постоянной частоте 20кГц) и импульсном (работа 10 импульсов в секунду на частоте 100 Гц в течение часа) режимах, что приводит к восстановлению проницаемости ближней зоны и к движению пластового флюида в дальней и застойных зонах.

Затем включается электрогидравлический излучатель и производится обработка плазмой очищенного участка (до 50 метров) плазмой. Ударная волна высокого давления энергией до 3 кДж (величина энергии зависит от количества конденсаторов в модулях и рассчитывается математически), равномерно распределяется в радиальном направлении, создавая трещины в ближней зоне и выталкивая нефть из застойных зон. Затем подключается блок геофизики и снимаются текущие параметры, позволяющие, в случае необходимости, производить корректировку работы оборудования. Затем процессы повторяются до полного прохождения горизонтального участка скважины.

Для эффективного и безопасного движения комплекса устройств по горизонтальному участку он оборудован центраторами и датчиком давления.

Источники информации

1. Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л.: Машиностроение, Ленинградское отд.,1986, 253 с.

2. Кузнецов О.Л., Симкин Э.М., Чилингар Дж. Физические основы вибрационного и акустического воздействия на нефтегазовые пласты, 2001, 260 с.

3. Кузнецов О.Л., Чиркин И.А., Курьянов Ю.А. и др. Сейсмоакустика пористых и трещиноватых геологических сред, 2007, 432 с.

4. Ревизский Ю.В., Дыбленко В.П. Исследование и обоснование механизма нефтеотдачи пластов с применением физических методов. М., Недра, 2002, 300 с.

5. Патент № RU 2248591, Скважинный источник упругих колебаний, 2004 г.

6. Патент № RU 2385472, Скважинный источник сейсмической энергии, узел высоковольтного электрода и узел низковольтного электрода, 2007 г.

7. Патент № RU 2373386, Способ воздействия на призабойную зону скважины и нефтенасыщенные пласты (варианты) и устройство для его осуществления, 2008 г.

8. Patent № US 2012/0043075, Method and assembly for recovering oil using elastic vibration energy, 2012.

9. http://www.bluesparkenergy.net/wasp/#applications

Claims (12)

1. Способ восстановления продуктивности горизонтальной скважины и воздействия на пласт, в котором спускают в горизонтальный ствол скважины комплексное устройство, состоящее из электрогидравлического излучателя с плазменным разрядником, блока геофизики и акустического излучателя, до окончания горизонтального участка, посредством блока геофизики, производится привязка приборов, и снимают параметры скважины до начала обработки, акустически очищают поры пласта и фильтры участка горизонтальной скважины, проводят плазменную обработку очищенного участка для вовлечения в работу застойных зон пласта источником, снимают текущие параметры блоком геофизики, повторяют процессы до полного прохождения горизонтального участка скважины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что акустическую очистку пор пласта и фильтров горизонтальной скважины осуществляют путем периодического воздействия полем упругих колебаний ультразвукового диапазона в постоянном режиме и импульсным акустическим низкочастотным воздействием. причем в постоянном режиме воздействие осуществляют высокочастотным колебанием ультразвукового диапазона 2000 Гц, а в импульсном режиме воздействие осуществляют с частотой 100 Гц.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что плазменную обработку производят ударной волной высокого давления энергией до 3 кДж.

4. Способ по п.1, отличающийся от п.1 тем, что применяется в горизонтальных скважинах для добычи сланцевой нефти.

5. Способ по п.1, отличающийся от п.1 тем, что применяется в боковых стволах.

6. Комплексное устройство восстановления продуктивности горизонтальной скважины и воздействия на пласт, содержащее наземный многофункциональный пульт контроля и управления и присоединненые шланго-кабелем скважинные акустический излучатель радиального типа, блок геофизических приборов и электрогидравлический излучатель с плазменным разрядником, соединенные между собой геофизическими переходниками, причем электрогидравлический излучатель выполнен модульной конструкцией и состоит из блока стабилизации, блока конденсаторов и плазменного разрядника, при этом блок стабилизации содержит повышающий-развязывающий трансформатор, который также осуществляет питание блока поджига плазмы в разрядном промежутке, а плазменный разрядник состоит из корпуса с внутренней полостью, верхней частью соединенный с соединительной втулкой, а нижней частью соединенный с опорной втулкой, в полости корпуса расположен цилиндр, закрепленный на средней части опорной втулки, а цилиндр содержит поршень со штоком и пружиной, на верхней части поршня закреплен механизм подачи проволоки, выполненный в виде рычага с опорной площадкой и кулисой с пружиной, при этом на опорной площадке и кулисе со стороны, обращенной к проволоке, выполнены направленные насечки, к цилиндру прикреплены четыре стержня, являющиеся основанием для узла крепления катушки, в опорной втулке выполнены отверстия для расположения и крепления отрицательного и положительного электродов, при этом электроды выполнены изолированными с открытыми участками, обеспечивающими плазменный разряд, в отрицательном электроде выполнено осевое отверстие для прохождения проволоки, снизу на опорной втулке посредством стоек закреплен направляющий конус.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что наземный многофункциональный пульт контроля и управления состоит из блоков: блок питания и управления акустическим излучателем, каротажный регистратор, блок питания и управления электрогидравлическим излучателем.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что акустический излучатель содержит блок электроники, верхнюю головку, обеспечивающую соединение с контактным устройством под кабельный наконечник, нижнюю головку, канал для электропроводов и соединенные друг с другом в единую конструкцию металлические герметичные корпусы, в которых размещены пьезопреобразователи, при этом внешняя и внутренняя поверхность каждого корпуса имеет углубления желобообразной формы, причем в корпусах установлены втулки с прикрепленными к ним гайками, выполненными с возможностью присоединения и фиксации друг к другу двух соседних корпусов с помощью прикрепляемых одновременно к двум гайкам соседних корпусов металлических тросиков, кроме того, корпусы также соединены друг с другом посредством деталей, образованных заливкой резино-пластиковой композиции в местах стыка с зазором двух соседних корпусов.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что содержит электрогидравлический плазменный излучатель модульного исполнения, позволяющий регулировать выброс энергии от 0,5 до 3 кДж, с использованием конденсаторов, позволяющих уменьшить размеры излучателя, и механический блок подачи проволоки, предполагающий легкую замену в полевых условиях.

10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что блок геофизических приборов включает в себя гамма-каротаж и магнитный локатор муфт, датчики температуры и давления, влагомер и расходомер.

11. Устройство по п.6, отличающееся тем, что конденсаторы соединены в блоке конденсаторов параллельно.

12. Устройство по п.6, отличающееся тем, что мощность скважинного электрогидравлического излучателя за счёт использования дополнительных блоков конденсаторов регулируется в диапазоне 0,5 до 3 кДж.

Images