СВЧ. Исследование и разработка технологии увеличения нефтеотдачи за счет вытеснения с применением электромагнитного поля
 Скачать 4.49 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет (ТюмГНГУ) На правах рукописи БАРЫШНИКОВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ЗА СЧЕТ ВЫТЕСНЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель - доктор техн. наук Стрекалов А.В. Тюмень – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................... 4 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПУТЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТЫ И ПЛАСТОВЫЕ ФЛЮИДЫ ...................................................................................... 9 1.1 Электромагнитное воздействие на продуктивные пласты ............... 10 1.2 Плазменно-импульсное воздействие на призабойную зону пласта 21 1.3 Электрическое воздействие на нефтяные пласты ............................. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 1 ........................................................................ 42 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ФИЗИЧЕСКУЮ МОДЕЛЬ КЕРНА .............................................................. 43 2.1 Разработка лабораторной установки, генерирующей высокочастотное электромагнитное поле ...................................................... 43 2.1.1. Расчет параметров лабораторной установки ................................. 43 2.1.2. Принципы работы электротехнической части установки ............ 43 2.1.3. Описание гидродинамической части установки ........................... 58 2.2 а Гидродинамические эксперименты по исследованию электромагнитного воздействия ...................................................................... 60 2.2.1. Определение критического градиента давления начала фильтрации ............................................................................................................ 62 2.2.2. Выявление степени воздействия электромагнитной обработки на эффективность вытеснения нефти водой ........................................................... 66 2.2.3. Выявление изменения подвижности нефти при электромагнитном воздействии ............................................................................................................ 68 2.2.4. Вытеснение технического масла под воздействием электромагнитного поля ....................................................................................... 73 2.2.5. Вытеснение нефти при помощи магнитной жидкости в электромагнитном поле ........................................................................................ 77 2.2.6. Анализ результатов экспериментов по электромагнитному воздействию ........................................................................................................... 84 2.3. Расчет глубины проникновения электромагнитного излучения в породу коллектора ............................................................................................ ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 2 ........................................................................ 89 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДОБЫЧИ НЕФТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ .................... 91 3.1 Моделирование разработки Андреевского месторождения с применением электромагнитного воздействия .............................................. 91 3.1.1 Краткая характеристика Андреевского месторождения ............... 91 3 3.1.2. Описание базового расчета модели .............................................. 100 3.1.3. Описание расчета гидродинамической модели с применением электромагнитного воздействия ........................................................................ 103 3.2. Моделирование процессов добычи нефти по объектам Ачимовской толщи ................................................................................................................ 108 3.2.1 Результаты моделирования по Выинтойскому месторождению 109 3.2.2. Результаты моделирования по Быстринскому месторождению 116 3.2.3. Результаты моделирования по Верхне-Колик-Еганскому месторождению ................................................................................................... ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 3 ...................................................................... 130 4 ПРОГНОЗ ДОБЫЧИ НЕФТИ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫХ ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ПЛАСТА ......... 131 4.1 Классификация трудноизвлекаемых запасов углеводородов ........ 131 4.2 Особенности продуктивных пластов Ачимовской толщи .............. 133 4.3 Прогноз добычи углеводородов по ачимовской толще с учетом применения технологии электромагнитного воздействия на продуктивные пласты ............................................................................................................... ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 4 ...................................................................... ЗАКЛЮЧЕНИЕ, ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ .............................. СПИСОК ИСПОЛЬОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ................................. 148 4 ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы исследования На сегодняшний день необходимо применение неклассических методов увеличения нефтеотдачи, отличающихся повышенной управляемостью, энергоэффективностью и экологичностью, как на поздних стадиях разработки месторождений с геологически обусловленными трудноизвлекаемыми запасами нефти, таки на ранних стадиях разработки с физически обусловленными трудноизвлекаемыми запасами. Для трудноизвлекаемых запасов нефти, обусловленных геологическими условиями залегания, выраженными в макронеоднородности коллекторов, множественных водонефтяных контактах, разломах, тектонических экранах управляемое физическое воздействие на фильтрационные процессы позволит адресно воздействовать на зоны с отстаточными запасами. Для месторождений с физически обусловленными затруднениями вытеснения, вызванными высокой вязкостью нефти, реологическими свойствами, высокой долей микрокапилляров, требуется прямое длительное действие на флюиды для стимуляции фильтрационных процессов за счет снижения вязкости, градиента сдвига и капиллярных сил. Учитывая опыт экспериментов, проводимых в СССР, и, несмотря на то, что они не получили широкого внедрения, из-за большой доли «легкоизвлекаемых» запасов в эпоху социализма, следует полагать, что эффективным методом повышения нефтеотдачи является воздействие на продуктивные пласты физическим полями. К технологиям воздействия физическими полями относятся воздействие электрическим током, плазменно-импульсное воздействие, электромагнитное воздействие. Воздействие электрическим током промышленной частоты и напряжения путем спуска электродов в скважины не дало особых результатов ив связи с этим не было внедрено на промысле. 5 Плазменно-импульсное воздействие является перспективным методом, нов направлении интенсификации притока нефти из пласта в скважину. Учеными России, в том числе и учеными Тюменского Индустриального института была разработана технология воздействия физическими полями, которая положительно влияет нарост нефтеотдачи воздействие электромагнитными полями разных диапазонов частот и напряженности. При внедрении технологии электромагнитного воздействия на промысле были получены положительные результаты по добыче дополнительной нефти. Данная технология не была доведена до полной реализации на месторождениях Западной Сибири, но все еще является перспективным направлением. Ведущие нефтяные компании России сегодня заинтересованы в развитии новых, мобильных и наиболее эффективных технико- технологических решений для увеличения нефтеотдачи, позволяющих их использовать методов за пределами одного промысла и без необходимости длительного формирования инфраструктуры. Важно отметить, что применение таких технологий должно проводиться с научно-техническим сопровождением, так как опыт и количество исследований в этой области пока нельзя считать удовлетворительными для отраслевой, вузовской и академической науки. Степень разработанности темы исследования Проблемам повышения нефтеотдачи за счет применения электрических методов воздействия посвящены труды авторов СИ. Кицис, ПЛ. Белоусов, МВ. Ульянов, Ф.Л. Саяхов, Л.А.Ковалева, В.П. Дыбленко, И.А.Туфанова, МА. Фатыхов, АИ. Худайбердина, О.Л. Кузнецов, А.М. Воловик, В.Г. Гузь, А. М. Браганчук, М.К. Исаев, И.А., Исхаков, Р.Г Касимов. Цель работы повышение коэффициента извлечения нефти при ее вытеснении за счет обоснования применения технологии электромагнитного воздействия на флюиды и породы продуктивного пласта 6 Объект и предмет исследования Объектом исследования является продуктивный пласт, предметом исследования – процессы и закономерности вытеснения нефти с применением электромагнитного воздействия. Основные задачи исследования 1. Анализ существующих методов электрического и электромагнитного воздействия на нефтяные пласты с целью увеличения нефтеотдачи и/или интенсификации добычи углеводородного сырья. 2. Расчет параметров и создание лабораторной установки для исследования физической модели нефтесодержащего пласта в условиях воздействия электромагнитного поля совместно со вспомогательными агентами. 3. Анализ влияния параметров электромагнитного излучения на характеристики фильтрации и реологические свойства нефти. 4. Сопоставление действующих по проекту разработки месторождений гидродинамических моделей с применением электромагнитной обработки и без. Научная новизна выполненной работы 1. Экспериментально установлена зависимость дополнительного извлечения нефти в зависимости от характеристик электромагнитного воздействия на нефтесодержащий пласт, с использованием магнитной жидкости в качестве вспомогательного агента, что повышает эффективность электромагнитного воздействия. 2. Установлена степень влияния электромагнитного воздействия на преодоление критического градиента давления начала фильтрации в условия внутрипорового течения. 3. Установлен характер влияния электромагнитного воздействия током высокой частоты на повышение коэффициента подвижности нефти в водонефтенасыщенных коллекторах. 7 Теоретическая значимость работы 1. Рассчитанные показатели повышения нефтеотдачи при применении электромагнитного воздействия на реальных месторождениях уверенно показывают положительную оценку рентабельности применения данного способа на этих месторождениях. 2. Использование разработанного метода электромагнитного воздействия на нефтенасыщенный коллектор для повышения нефтеотдачи в нефтеводонасыщенных коллекторах. Практическая ценность и реализация 1. Созданная лабораторная исследовательская установка, генерирующая электромагнитное поле высокой частоты и напряженности, используется для изучения параметров вытеснения нефти из насыпных моделей пласта и керна. 2. Разработана схема реализации метода воздействия на коллектор электромагнитным полем для промышленной добычи нефти. Методология и методы исследования Проведение лабораторных опытов, физическое и математическое моделирование изучаемых процессов, методы математической статистики, лабораторные и графоаналитические подходы и методы. Положения, выносимые на защиту 1. Результаты лабораторных экспериментов по извлечению нефти на насыпной модели коллектора керна в условиях воздействия высокочастотным электромагнитным полем в сочетании со вспомогательным агентом. 2. Сравнительный анализ гидродинамических моделей месторождения при стандартном варианте разработки, а также с применением электромагнитного воздействия на коллектор. Результаты прогноза по добычи нефти из пластов ачимовской толщи 8 Степень достоверности и апробация результатов Достоверность научных положений основана на теоретических и экспериментальных исследованиях, с использованием искусственной модели нефтеводосодержащего насыпного керна, естественных образцов нефти, современной лабораторно-исследовательской аппаратуры, в том числе собранной лабораторной установки для высокочастотного электромагнитного воздействия, теории эксперимента и современных компьютерных технологий. Перспективность применения метода подтверждена результатами компьютерного моделирования (программы «Tempest», «HydraSym»). Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на седьмой Всероссийской конференции Геология и нефтегазоносность ЗСМБ» (2011 г международном научном симпозиум имени академика М.А.Усова студентов и молодых ученых (Томск ТПУ, 2012 г й конференции молодых ученых и специалистов ООО «Лукойл- Инжиниринг» (2012 г й международной молодежной конференции (2012 г международном симпозиуме студентов и молодых ученых им. академика МА. Усова (Томск, ТПУ, 2013 г. 9 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПУТЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТЫ И ПЛАСТОВЫЕ ФЛЮИДЫ В настоящее время для увеличения добычи нефти повышают объемы применения различных методов увеличения нефтеотдачи пластов, в основном физико-химические [82]. Вводу, закачиваемую в пласт, добавляют различные химические соединения щелочи, поверхностно-активные вещества, синтетические полимеры, биологические полимеры. На данный момент месторождения имеют определенные сложности при их разработке. К осложненным физико-геологическим условиям можно отнести месторождения твердых природных битумов, парафинистой и высоковязкой нефти, изокерита, газогидратов, нефтяных сланцев. На месторождениях с такими данными снижается фильтрация за счет отложения асфальто-смоло-парафинистых отложений в призабойной зоне пласта, малой подвижностью и высокой вязкостью флюида [54]. Традиционные и инновационные методы извлечения углеводородов не позволяют достичь 100% добычи извлекаемых запасов. Применение данных методов приводит к необратимым последствиям, которое исключает возможность извлечения оставшейся нефти более перспективными методами, которые весьма вероятно появятся в будущем [30]. В связи с поддержанием экологической безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых целесообразно использовать эффективное, неразрушающее воздействие на продуктивные пласты. В настоящее время известен только один комплекс бездефектных методов воздействия на пласт – это воздействие физическими полями. К данному воздействию можно отнести электромагнитное, плазменно- импульсное, электрогидравлическое и другие. 10 1.1 Электромагнитное воздействие на продуктивные пласты В работе Перспективы применения метода электровоздействия на продуктивный нефтегазосодержащий пласт для интенсификации притоков нефти к скважинам (г) СИ. Кицис, ПЛ. Белоусов и МВ. Ульянов сообщают о проблемах засорения в призабойных зонах скважин асфальтенами, парафинами, битумами и методах интенсификации притокпа нефти [37]. Выполненные лабораторные исследования ученых Тюменского Индустриального института выявлено, что воздействие на модель пласта и пластового флюида, электромагнитными волнами значительно увеличивает показатели фильтрационно-емкостных свойств пласта и способствует дополнительному нефтеизвлечению. При закачке в модель пласта электролита (солевой раствор) наблюдалось многократное увеличение эффекта. Являясь хорошим проводником электрического тока, солевой раствор способствует повышению температуры в продуктивном пласте, под воздействием электромагнитного поля. Усиление термического эффекта, в особенности в приближенной к призабойной зоне пласта, провоцирует уменьшение вязкости и очистки от тяжелых углеводородов порового пространства пласта под воздействием давления, 84]. Также осуществляется практически полное снижение фильтрационных потенциалов статического электричества, которые возникает в нефтесодержащих коллекторах и препятствует течению нефти. Находясь в области действия переменного электрического поля, скопления молекул жидких углеводородов начинают колебаться с частотой, зависящей от источника электроэнергии. Это приводит к снижению вязкости нефти, способствующему увеличению добычи [32]. Рассмотренный метод был внедрен на Усть-Балыкском месторождении «Юганскнефтегаз». Электроды, прикрепленные к оголенным концам 11 высоковольтных кабелей, спускаются в экспериментальные скважины на колонне насосно-компрессорных труб. В качестве электрода использовалась часть утяжеленной бурильной трубы длинной 1 метр с внешним диаметром 140 мм. В нижней части трубы равномерно по окружности сверлятся 3 отверстия диаметром 10 мм, в которых нарезается резьба, и с внутренней стороны вворачиваются винты, на которых закрепляются луженные наконечники питающего кабеля. В результате осуществляется «запараллеливание» жил на теле электрода. Нижняя часть электрода располагается у подошвы продуктивного пласта. Конструкция предполагает ограничение по суммарному току в используемом кабеле – 230 Ас учетом поправочного коэффициента на пластовую температуру. Для поддержания такого тока необходимая максимальная мощность источника электроэнергии составляет 216 кВт. При этом полезная мощность в призабойной зоне пласта, составляет 100 кВт (рисунок 1.1). Рисунок 1.1 – Схема электровоздействия на призабойную зону пласта На момент написания рассматриваемой статьи предложенный авторами способ предположительно позволяет увеличить коэффициент нефтеотдачи на 20-25%. Уфимскими учеными (Ф.Л. Саяхов и Л.А.Ковалева, В.П. Дыбленко, И.А.Туфанова) проводились исследования процессов, протекающих в продуктивных пластах в условиях воздействия высокочастотного и 12 сверхвысокочастотного электромагнитного поля и обоснование применения данных полей в разных технологических процессах долгий период времени. Испытания проводились на скважинах Ишимбайского месторождения компании «АНК Башнефть», Сугушлинской и Мордово- Кармальской битумных залежей компании «Татнефть». В результате получен эффект объемного разогрева пласта в радиусе болеем в призабойных зонах пластов [59]. Также приведенными выше учеными разработана экспериментальная технология циклической добычи высоковязких нефтей и битумов, определена перспектива использования комплексного высокочастотного электромагнитного воздействия на призабойную зону пласта и сам пласт совместно с физико-химическими и иными методами [60]. В ряде патентов описывается возможный способ сверхвысокочастотного электромагнитного воздействия на призабойную зону пласта с помощью сверхвысокочастотного генератора и гирлянд сверхвысокочастотного генераторов. Зона воздействия при этом не превышает 1,2 – м из-за сильного поглощения продуктивным пластом электромагнитной энергии СВЧ диапазона [61,62]. Метод находится в стадии доработки ввиду сложности технического осуществления. В научной литературе закрепилось мнение положительного характера о том, что существует возможность применения и технической реализации воздействия высокочастотным электромагнитным полем с целью стимулирования и интенсификации процессов добычи высоковязкой нефти [63,64]. При практическом применении мощного электромагнитного высокочастотного поля в пористой среде, содержащей вязкие углеводороды, возникает объемный прогрев области призабойной зоны пласта, что приводит к интенсивному выделению растворенных газов, испарению легких углеводородов, интенсификации процесса пиролиза, изменению агрегатного состояния вещества и другим физико-химическим явлениям [66, 67, 69]. 13 Длительная обработка приводит к возникновению в коллекторе упругой газообразной фазы [73,76]. В монографии Комбинированные методы воздействия на нефтяные пласты на основе электромагнитных эффектов (Уфа, г) МА. Фатыхов, АИ. Худайбердина [88] отмечают, что среди всех теоретических видов физического воздействия на пласт тепловых, акустических, электростатических, магнитных, высокочастотных и сверхвысокочастотных электромагнитных полей) высокочастотное и сверхвысокочастотное электромагнитное воздействие имеет ряд преимуществ. Во-первых, электромагнитные волны распространяются до затухания на дальнее расстояние вглубь объекта воздействия при прохождении их через токопроводящую среду. Речь может идти о различных процессах в термогидродинамике и манипуляции ими в глубине среды. Во-вторых, благодаря воздействию данными полями возникает диссипация энергии магнитного поля, которая провоцирует распределение источников давления, сил, тепла. Их плотности зависят от характеристик распространяющихся в среде электромагнитных волн и диэлектрических свойств пористой среды. Подобрав необходимые параметры волны, возможно управление процессами взаимодействия электромагнитного поля со средой на расстоянии близком к длине электромагнитной волны. Вышеупомянутыми авторами рассматривается возможность и эффективность совмещения электромагнитного воздействия с другими физическими и физико-химическими методами обработки пласта. На данный момент недостаточно изучены физико-химические и термогидродинамические процессы, протекающие в сплошных средах при условии взаимодействия с магнитными, электромагнитными, акустическими, тепловыми полями. Однако, известно, что некоторые комплексные технологии воздействия улучшают показатели фазовая проницаемости по нефти, ухудшенной за счет попадания глинизации или фильтрата бурового раствора, а также за счет иных факторов, которые негативно влияют на 14 фильтрацию углеводородов в пласте. Многие виды комплексных сочетаний технологий можно применить при борьбе с гидратами, солями для добычи нефти из карбонатных коллекторов [90, 91]. МА. Фатыховым и АИ. Худайбердиной проведен ряд исследований в области комбинированных способов электромагнитного воздействия высоких и сверхвысоких частот совместно с солянокислотной обработкой карбонатных пород. Результаты показали увеличение проницаемости пласта в электромагнитном поле высокой частоты [85]. Выведены уравнения, описывающие нагрев карбонатонасыщенного нефтяного пласта. Также авторами монографии смоделирован и описан процесс воздействия электромагнитным полем высокой частоты на битумный коллектор при периодической закачке окислителя. Опытным путем выявлено, что приданной комплексной обработке возникает резкое повышение температуры. Обнаруженный эффект может быть использован для инициирования фронта горения в битумном пласте [68]. Испытания, проведенные на промысле, показали, что образование очага внутрипластового горения возникает при сравнительно низких забойных температурах (от К до К. Благодаря данным испытаниям был разработан и описан метод извлечения нефти из битумных пластов за счет использования внутрипластового горения, инициированного в области распространения электромагнитных волн [35, 36]. Описание технологии.Обсадная колонна спускается до кровли продуктивного пласта, затем в скважину спускают насосно-компрессорные трубы с диэлектрическими шайбами. В роли излучателя энергии электромагнитных волн высоких частот выступает расположенная ниже обсадной колонны часть НКТ. Излучатель через скважину получает электромагнитную энергию от генератора (типа ЛД2-60М), расположенного на поверхности земли. При этом происходит прогрев призабойной части продуктивного пласта. Далее осуществляется постоянная закачка воздуха в пласт в течение недели, затем скважину останавливают на такой же срок для 15 газирования и окисления нефти, получения упругих термических эффектов. Отбор скважиной продукции осуществляется фонтанным способом. Главный недостаток описанной выше технологии заключается в том, что в процессе обработки высокочастотными электромагнитными полями не используется термоупругая энергия, возникающая при фильтрации окислителя и нагреве пласта, закачанный окислитель идет только на вытеснение битума. Также есть ряд исследований по вытеснению высоковязких нефтей и битумов при помощи закачки в пласт смеси растворителей, так называемой бинарной системы, под воздействием электромагнитного поля высоких частот. Это позволяет ускорить процессы тепломассопереноса в обрабатываемом пласте, что приводит к повышению нефтеотдачи [51, 92]. Процессы вытеснения нефти различными жидкостями и композициями зависят от структуры порового пространства, физических и химических свойств растворителя, также они зависят от связей пористой среды и насыщающего флюида. Эти процессы протекают в области раздела жидкой и твердой фаз. Благодаря воздействию электрическими магнитным полями, можно добиться контроля над движением межфазной поверхности в необходимом направлении, а также значительно увеличить скорость такого перемещения [33]. При движении межфазной поверхности с прилегающими слоями происходит интенсивное перемешивание жидкости в каждой фазе, что способствует ускорению процессов обмена. Проведенные эксперименты приведенных выше ученых показали, что процесс фильтрации при вытеснении нефти из лабораторных образцов ускоряется в 3 раза под воздействием электромагнитного поля. Это говорит о том, что использование высокочастотного электромагнитного поля при вытеснении нефти растворителем может значительно увеличить коэффициент нефтеотдачи месторождения. Также вышеупомянутыми авторами проводились эксперименты по совместному воздействию на пласт высокочастотным электромагнитным 16 полем и акустическими волнами. В результате этих исследований были обнаружены возможные изменения таких параметров пористой среды как напряженность диэлектрического поля, диэлектрическая проницаемость. Основные результаты экспериментальных исследований - температура и скорость распространения высокочастотного нагрева в зоне, охваченной акустическим воздействием, возрастают. Их изменение в среде увеличивается с ростом частоты и интенсивности акустического поля - глубина ВЧ нагрева при использовании акустического поля увеличивается на 5 – 10% [63]; Для проведения исследований использовался электромагнитно- акустический излучатель. Устройство представляет собой несимметричный четвертьволновой электрический вибратор, совмещенный с акустическим преобразователем. Электрический вибратор состоит из нижнего конца верхней поверхности обсадной колонны и ее продолжения с отступом нам, короткозамкнутой при помощи поршня с выступающей за ней колонной НКТ. Продолжением НКТ является акустический преобразователь внешний диаметр м, находящийся в жидкости (трансформаторное масло, заполняющий стальной стакан диаметром ми длиной м. Акустический излучатель конструктивно совмещает две функции действует как источник акустической энергии, служит конструктивным элементом электромагнитного излучателя. Описанная конструкция служит одним из устройств ввода ВЧ электромагнитной энергии в пласт через обсаженную скважину. Электрические колебания на акустический преобразователь подавались от ультразвукового генератора (УЗГ-2-4) с помощью кабеля типа КРБК-3х16, проходящего через колонну насосно-компрессорных труб. Резонансная частота преобразователя кГц. Описанная система представляет собой устройство совместного ввода ВЧ электромагнитной и акустической энергии в пласт через обсаженную скважину. В результате стендовых исследований, моделирующих реальную скважину, с использованием данной установки было выявлено увеличение 17 эффективности использования ВЧ ЭМП за счет охвата нагрева пласта по его толщине акустическим воздействием, а также захвата обработкой выше и нижележащих пропластков. МА. Фатыхов, АИ. Худайбердина Комбинированные методы воздействия на нефтяные пласты на основе электромагнитных эффектов Уфа, 2010) Следует также сказать, что эффективность способа не очень высока и позволяет добиться лишь 2-3 кратного увеличения дебита скважины, добывающей высоковязкий углеводород. Но повышения эффективности можно добиться совмещая данный метод с другими физическими и физико- химическими методами воздействия. Результаты, полученные входе теоретических и опытно-промысловых исследований, описанных в данной монографии, указывают на перспективность развития и создания высокоэффективных технологий, которые могли бы с успехом использоваться на промысле. В основу моих исследований положены результаты Кузнецова О.Л. - способ добычи нефти, природного газа и газового конденсата путем электромагнитного резонансного вытеснения их из продуктивного пласта патент № 2425962 от г. Предлагаемый способ заключается в увеличении эффекта резонансного возбуждения молекул углеводородов на отдельно взятых участках нефтенасыщенного коллектора путем формирования определенно направленного импульса страгивания [42]. Затем осуществляется управляемое вытеснение пластовых углеводородов посредством повторяющихся пробегов пикового резонанса. Частоты, при этом, равны собственным частотам диполей. Пробеги происходят в замкнутой системе и направлены от нагнетательной скважины через пластовый коллектор к добывающей скважине [7,8]. Особое давление за счет прохождения через минерализованную воду переменного электрического тока получают именно те места коллектора, в которых содержатся углеводородные фракции, ограниченные пластовыми водами. Сильный эффект достигается за счет того, 18 что частота тока резонирует с собственной частотой колебаний углеводородов, тем самым способствуя ретрансляции встречно направленных модулированных электромагнитных потоков по всей длине пласта [24, 25, 39]. На глубину зоны перфорации в добывающую скважину ив одну из ближайших к ней скважин (в том числе нагнетательную) погружаются резонансно-волновые генераторы. Сих помощью в пласте создают направленные навстречу потоки электромагнитных колебаний, которые, в свою очередь, резонируют с собственной частотой колебаний молекул нефти, природного газа и газового конденсата. Размещенная на поверхности аппаратура позволяет в реальном времени формировать резонанс электромагнитных колебаний и управлять перемещением пикового резонанса повторяющимися пробегами в сторону добывающей скважины. После этого при помощи спущенных в скважину в нижнюю часть области перфорации электродов сквозь пластовую воду пропускают электрический ток частоты, резонирующей с частотой колебательных движений молекул углеводородов, находящихся в пласте. Модулированные встречно направленные потоки электромагнитных колебаний распространяются по всей длине пласта, обеспечивая эффективное резонансное вытеснение нефти из коллектора. Результатами реализации описанной технологии являются увеличение дебита добывающей скважины ввод в эксплуатацию скважин, простаивающих долгое время из- заранее применяемых неэффективных технологий добычи вывод из консервации низконапорных газовых скважин освобождение углеводородов из ловушек и пленов, и повышение за счет этого коэффициента извлечения нефти (до 50 – 60 процентов изменение реологических свойств жидких углеводородов, увеличение подвижности нефти, за счет снижения вязкости 19 повышение температуры нефти, снижение ее вязкости (крайне важное свойство при добычи высоковязких углеводородов снижение обводненности продукции скважины, благодаря первоочередному вытеснению из коллектора именно фракций углеводородов уточнение геологической и геофизической информации о параметрах разрабатываемого объекта. Способ интенсификации добычи нефти и реанимации простаивающих нефтяных скважин путем электромагнитного резонансного воздействия на продуктивный пласт (Кузнецов О.Л., Воловик А.М. и Гузь В.Г. патент № 2379489, опубликован г) [43]. Способ заключается в создании встречных электромагнитных потоков от двух или нескольких соседних скважин. Данная технология также предполагает формирование потоков, резонирующих с частотами собственных колебаний молекул пластовых углеводородов, и осуществляется формированием электромагнитных волн, как с дневной поверхности, таки в области, расположенной напротив коллектора в зоне перфорации. Отличительной особенностью является то, что первоначальную точку формирования пикового резонанса входе встречного излучения определяют в области нагнетательной скважины, затем пиковый резонанс отслеживают с помощью обратной связи посредством расположенного на дневной поверхности генератора-приемника в режиме реального времени. После этого продолжают направленное излучение модулированных электромагнитных волн в управляемом режиме. На несущую частоту накладывают собственную частоту колебаний диполей углеводородного флюида так, чтобы мощность излучения, исходящего из области добывающей скважины существенно превосходила мощность встречного потока излучения, идущего навстречу из нагнетательной (либо другой близлежащей) скважины. Затем, управляя корректировками мощностей генераторов, в сторону добывающей скважины начинают 20 продвигать пиковый резонанс повторяющимися пробегами, обеспечивая этим дополнительное принудительное вытеснение пластового флюида. Несмотря на то, что данный способ осуществляется в режиме периодических пробегов пиковых значений резонанса от нагнетательной, или другой близлежащей скважины, к добывающей скважине, процесс затухания встречно направленных электромагнитных волн требует больших энергозатрат. Это является основным недостатком способа. Кроме описанного выше способа есть еще несколько схожих по своим параметрам методов интенсификации добычи нефти и увеличения нефтеотдачи. Следует отметить способ вторичной добычи нефти при помощи инициирования в ней окислительно-восстановительных реакций (патент № 2303692, С опубликован гс применением электрического тока. Способ предложен специалистами из американской компании «Электро-Петролеум, инк». Способ заключается в следующем в первом и втором нефтеносных районов оборудуют по скважине, в каждую из которых погружают электроды, между ними создают разность напряжений при помощи подачи смещения переменной составляющей тока. Амплитуду, при этом, подбирают таким образом, чтобы она обеспечивала образование в нефти окислительно-восстановительных реакций, которые способствуют распаду длинных цепей углеводородов на соединения с малой молекулярной массой. Все это приводит к гидрированию нефти. При протекании электрического тока в пласте в реликтовой воде начинается процесс электролиза, в результате которого освобождаются активаторы, катализирующие реакции окисления и восстановления в нефти [50]. В результате этих реакций уменьшается вязкость нефти, увеличивается текучесть, нефть устремляется в добывающую скважину. Кроме повышения текучести данный способ катализирует электрохимические процессы, происходящие в нефти, что повышает качество нефти. Помимо этого, из пласта высвобождается водород и другие газы при прохождении в нем электрической энергии [65]. 21 Способ осуществим с использованием переменного тока высоких напряжений и силы, а следовательно требует потребления большого количества электроэнергии, что существенно повышает расходы на использование технологии, что приводит к повышению себестоимости нефтепродукта. В 1993 году норвежскими специалистами из компании «Индустриконтакт Инг О. Еллингсен Энд Кобыл запатентован (патент SU № 1838594, A3; опубликован г) способ увеличения нефтеотдачи путем создания в нефтяном пласте вибраций с частотой, наиболее близкой к естественной частоте пласта. Входе исследований было обнаружено, что такое воздействие приводит к ослаблению сил между пластом и нефтью. Чтобы реализовать этот метод, скважину предварительно необходимо заполнить металлической жидкостью (например ртутью. Электроды же размещаются в других двух соседних скважинах. Воздействие вибрациями на скелет породы производят совместно с обработкой его переменным электрическим током. Создаваемые вибраторами колебания способствуют извлечению нефти из коллектора. Также происходит нагревание флюида из-за трения нефти и породы. Самым главными существенным недостатком этого способа является использование ртути, пары которой крайне ядовиты. Также, из-за вибраций скелета породы коллектора может происходить загрязнение поровых каналов механическими частицами, закупорка конгломератами асфальто-смоло- парафинистых составляющих нефти и солями, облитерация [49]. |