Устройство для раскольматации призабойной зоны
эксплуатационных и нагнетательных скважин
Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к очистке призабойной зоны с использованием энергии ультразвука.
Для обеспечения эффективной эксплуатации скважин парафиновые и асфальтеновые отложения на стенках пор коллекторов необходимо удалять, т.к. следствием их скоплений является уменьшение проницаемости призабойной зоны, в результате чего дебит скважин снижается, а иногда и полностью прекращается эксплуатация скважин.
Известно теоретическое обоснование способа акустического воздействия на призабойную зону с целью ее раскольматации (О. Л. Кузнецов, Э.М. Симкин, Дж. Чилингар «Физические основы вибрационного и акустического воздействия на нефтегазовые пласты» М., Мир, 2001 , с. 106 - 116), которое, однако, не содержит детального описания устройства для раскольматации призабойной зоны.
Известны способ и устройство для удаления парафиновых пробок из добываемой нефти с использованием ультразвуковых волн (патент US ° 7,264,056), включающий установку вблизи насосно-компрессорных труб по меньшей мере одного устройства генерирующего ультразвуковые колебания и устройство, генерирующее колебания переменной частоты, установленное вне скважины. Устройством испускаются (преимущественно одновременно) ультразвуковые колебания трех фиксированных частот в диапазоне 10 кГц - 2000 кГц. При этом колебание первой частоты вызывает колебания эксплуатационных труб, благодаря чему парафиновые пробки отделяются от стенок труб. Колебания второй частоты разрывают связи, удерживающие молекулы парафина вместе и, соответственно, расщепляют его на мелкие частицы, а колебания третей частоты расщепляют длинные алканы на молекулы меньшей длины.
Известен способ очистки нефтедобывающих и водозаборных
скважин (патент RU N° 2151273), основанный на удалении кольматантов путем периодического воздействия на прискважинное пространство полем упругих колебаний, включающий предварительную обработку геологической, геофизической, гидродинамической информации об эксплуатируемой скважине и динамике основных параметров в процессе эксплуатации скважин данного месторождения, определение режима воздействия, воздействие на выбранные продуктивные интервалы призабойной зоны полем упругих колебаний с установленными параметрами, корректировку режимов воздействия по результатам контроля скорости удаления кольматантов из призабойной зоны, оценку эффективности проведенного воздействия по степени приращения продуктивности, изменению профилей притока и других эксплуатационных параметров скважин, отличающийся тем, что при предварительной обработке динамики основных параметров в процессе эксплуатации скважин данного месторождения изучают и анализируют продуктивность, обводненность, газовый фактор, забойное давление и пластовое давление за время эксплуатации скважины, на основе этого анализа отбирают скважины, для которых снижение продуктивности обусловлено кольматацией призабойной зоны продуктивных пластов при сохранении высокого пластового давления, и для каждого пласта в этих скважинах определяют режим воздействия, включающий интервалы воздействия, шаг воздействия, частоту и интенсивность упругих колебаний, очередность непрерывного или импульсного воздействия на различные интервалы, при этом по кривым динамики уменьшения продуктивности определяют очередность проведения воздействий в различных скважинах с учетом степени уменьшения их продуктивности, а по полученным данным оценки эффективности проведенного воздействия корректируют режим эксплуатации скважин.
Известен способ акустического воздействия на призабойную зону продуктивного пласта (патент RU N° 2026969), включающий воздействие на прискважинную зону пласта акустическим полем, отличающийся тем, что, с целью повышения продуктивности пласта за счет восстановления
фильтрационных свойств его призабойной зоны, до обработки пласта измеряют фильтрационные свойства призабойной зоны, выделяют участки с пониженными фильтрационными свойствами, а обработку пласта ведут последовательно поточечно в направлении сверху вниз многократным облучением участков призабойной зоны с пониженными фильтрационными свойствами акустическим полем с интенсивностью не менее 0,2 Вт/см2, причем после каждого облучения измеряют фильтрационные свойства, определяют динамику их восстановления и по результатам измерений увеличивают интенсивность и время воздействия акустическим полем до момента стабилизации фильтрационных свойств.
Известен способ (патент RU N° 2296215) обработки призабойной зоны скважины, использованный в качестве прототипа, включающий спуск в интервал перфорации скважины на колонне насосно-компрессорных труб компоновки, содержащей пакер, спаренный штанговый насос с корпусом, состоящим из верхнего и нижнего корпусов, соединенных между собой перфорированным патрубком, колонну штанг с плунжером и ультразвуковой генератор, разобщение пакером межтрубного пространства выше интервала перфорации, воздействие на призабойную зону скважины упругими колебаниями ультразвуковой частоты в среде активной технологической жидкости и раствора кислоты, откачку продуктов реакции с одновременным вымыванием продуктов обработки, воздействие на пласт ультразвуком, создание знакопеременного движения жидкости в интервале перфорации и слабых депрессионных импульсов, отличающийся тем, что в качестве ультразвукового генератора используют механический ультразвуковой генератор, срабатывающий при прохождении через него струи жидкости в одном направлении, а ультразвуковое воздействие выполняют при подаче жидкости насосом в колонну насосно-компрессорных труб на четвертой части цикла работы насоса.
Известные способы и устройства имеют низкую эффективность раскольматации призабойной зоны эксплуатируемых скважин, сложны в изготовлении и эксплуатации.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание устройства, которое при минимально возможных габаритах скважинного аппарата позволят увеличить эффективность обработки призабойной зоны.
Решение данной задачи в предлагаемом изобретении достигается размещением в скважинном приборе не менее двух преобразователей электромагнитной энергии в механическую, работающих на разных частотах. При этом преобразователи электромагнитной энергии в механическую расположены в скважинном приборе последовательно в порядке убывания резонансной частоты, а размер каждого из них определяется величиной резонансной частоты, каждая из которых отличается от предыдущей на целое число октав. Причем кабель, соединяющий генератор электромагнитных импульсов со скважинным прибором, выполнен коаксиальным с волновым сопротивлением, которое равно выходному сопротивлению генератора и входному сопротивлению скважинного прибора.
Предлагаемая схема изобретения «Устройство для раскольматации призабойной зоны эксплуатационных и нагнетательных скважин» проиллюстрирована на Фиг. 1 , где: 1 - ультразвуковые преобразователи электромагнитной энергии в механическую, 2 - призабойная зона, 3 - зона перфорации, 4 - скважинный прибор, 5 - насосно-компрессорная труба (НКТ), 6 - обсадная труба, 7 - скважина, 8 - коаксиальный кабель, 9 - лебедка, 10 - генератор электромагнитных импульсов резонансной частоты с контроллером (условно не показан); 1 1 - геофизический подъемник
Устройство работает следующим образом (см. Фиг. 1).
Сигнал соответствующей частоты от генератора 10, снабженного контроллером (условно не показан), через коаксиальный кабель 8 подается на преобразователи электромагнитной энергии в механическую 1. Использование ультразвука более высокой частоты обеспечивает максимально интенсивное воздействие при малых радиусах, а ультразвука
более низкой частоты позволяет охватить ультразвуковым воздействием больший объём призабойной зоны. При этом контроллер генератора (условно не показан) формирует сигнал необходимой формы, являющийся гармоническим со ступенчатой огибающей. В этом случае каждый из преобразователей 1 настроен на определенную гармонику общего сигнала. Преобразователи электромагнитной энергии в механическую 1 располагаются в скважинном приборе 4 последовательно в порядке убывания резонансной частоты, а размер каждого из них определяется величиной резонансной частоты. Каждая из последующих частот отличается от предыдущей на целое число октав. Коаксиальный кабель 8 выполнен с сопротивлением, соответствующим выходному сопротивлению генератора 10 и входному сопротивлению скважинного прибора 4, что позволяет поддерживать заданную форму сигнала.
Эксперименты показали, что мультичастотное воздействие, осуществляемое предлагаемым устройством, существенно повышает дебет скважин по сравнению с моночастотным воздействием (см. Табл. 1). Таблица 1. Средний прирост дебета после моночастотной и
м льтичастотной ультразвуковой обработки п изабойно зоны скважины
Таким образом, предлагаемое устройство при минимально возможных габаритах скважинного прибора позволяет существенно увеличить глубину эффективной обработки призабойной зоны.