Анализ применения акустического воздействия на продуктивный пласт

Технология акустического воздействия на продуктивный пласт основана на преобразовании электрической энергии переменного тока в энергию упругих волн в интервале перфорации скважины с частотой колебаний 20 кГц. Высокая частота и малая длина ультразвуковой волны определяют её специфические особенности: возможность распространения направленными пучками и возможность генерации волн, переносящих значительную механическую энергию.

В результате воздействия волн на призабойную зону в пласте генерируются колебания, которые должны, по возможности, соответствовать частоте естественных колебаний скелета породы и насыщающих флюидов. Такие колебания вызывают несколько эффектов, отражающихся на жидкостях и остающихся в пласте газах. Они снижают когезионные и адгезионные связи, значительно уменьшают проявление капиллярных сил, слипание между породой и жидкостью, способствуют стимулированию группирования нефтяных капелек в потоки, облегчая течение углеводородов в пористой среде. Колебания, которые распространяются в продуктивном пласте в виде упругих волн, изменяют контактный угол между жидкостями и пластовой породой, уменьшая гидравлический коэффициент трения. Облегчается течение в направлении скважин, дебиты которых возрастают, и перепады давления в призабойной зоне пласта увеличиваются. Упругие волны способствуют развитию в пласте осциллирующей силы, что приводит к разным ускорениям пластовых флюидов из-за различия их плотностей. Между жидкими фазами развивается поверхностное трение в связи с разными ускорениями, что способствует выделению теплоты, которая, в свою очередь, снижает их поверхностное натяжение. Благодаря колебаниям освобождается также защемленный газ, способствующий проявлению эффекта газлифта нефти в скважине. Осциллирующая сила развивает колебательное звуковое давление, которое способствует течению нефти.

 

Ø             терригенные и карбонатные коллектора с проницаемостью 0,03—1 мкм², пористостью     15—27%, глубиной за­легания до 2700 м;

Ø             эффективная нефтенасыщенная толща пласта, содержащая вязкие и высоковязкие нефти, не должна быть менее 2 м, а содержащего мало- и средневязкие нефти – не мене 0,5м; 

Ø             Наличие перемычек мощностью более 1 м, разделяющих интервал перфорации от водонасыщенного пласта.

 

Факторами, обеспечивающими увеличение продуктивности (приёмистости) скважин при взаимодействии акустического поля с фазами горных пород, являются:

 

 

проницаемости

 

           Спуск и подъем излучателя в интервал перфорации осуществляется каротажным подъемником на геофизическом кабеле. Режим работы скважинного снаряда может быть непрерывный (монохроматическое излучение) и импульсный. Исследователи отмечают, что при импульсном режиме шире спектр частот, что позволяет реализовать условия резонанса в обрабатываемой среде, и амплитудное значение энергии в импульсе существенно выше, чем в непрерывном.

При акустической обработке скважины скважинный снаряд устанавливают в интервале обработки и начинают генерацию акустических колебаний в одной точке в течение 15-30 минут. Шаг между точками расположения скважинного снаряда 1-2 м. Время обработки одной скважины не превышает 8 часов. Производительность одного комплекта оборудования –100 скважин.

Схема обвязки скважины для акустической обработки представлена на рис.2.

 

 

 

1.   Лубрикатор;

2.   Самоходный каротажный подъемник

СКП-4 5 СКП-7/1;

3.   Излучатель акустический;

4.   Труба насосно-компрессорная;

5.   Колонна обсадная;

6.    Пласт нефтяной;

7. Характеристика             направленности акустических колебаний;

8.   Отверстие перфорационное;

9.    Кольцо цементная;

                                                                                                                                               10. Рабочее место оператора комплекса ИНЕФ.

В настоящее время на месторождениях России в промышленных масштабах акустическую обработку скважин производят следующие организации: ООО «НПП ГЕТЭК» при РГУ нефти и газа им.И.В.Губкина, российско-канадское предприятие ЗАО «Oil technology overseas» (ОТО), ЗАО «ИНЕФ», научно-внедренческое предприятие «Геоакустик» при Государственном научном центре РФ «ВНИИГеосистем» и др.

Технологические характеристики акустической аппаратуры, используемой ООО «НПП ГЕТЭК», представлены в таблице 1.

 

 

Устройство обслуживают два человека.

Компания «ОТО» для акустической обработки скважин использует комплекс «FORMOS», представляющий собой сочетание электронного ультразвукового генератора «FORVARD-1», к выходу которого подсоединён стандартный геофизический кабель ГК 3-67-180, оканчивающийся кабельной головкой НКБЗ-36, к которой подключается скважинный пьезокерамический излучатель «MOSKIT».

Технические характеристики комплекса представлены в таблице 2.

Технические характеристики оборудования для акустической обработки скважин компании «ИНЕФ» представлены в таблице 3.

 

 

 

Эффективность применения акустического воздействия зависит от ряда факторов: геологических (литология и петрофизические особенности пород), технологических (режимы разработки месторождения), гидродинамических (пластовое давление, обводненность продукции, газовый фактор).

 Анализ геотехнической документации и лабораторные опыты на кернах пород продуктивного пласта достаточно обоснованно позволяют определить частоту, интенсивность воздействия и время воздействия, что позволяет увеличить результативность обработки скважин на 30-50%.

          В ООО «НПП ГЕТЭК» Ю.Г.Пименовым были проведены лабораторные исследования по оценке фильтрационно-ёмкостных свойств коллекторов и их изменению под воздействием акустического поля. Определение пористости образцов пород производили вакуумированием образцов, а их проницаемость оценивалась по азоту (таблица 4, 5). 

 

 

 

 

 Как видно из представленных данных, успешность акустического воздействия на проницаемость образцов пород в опытах составила 26,6 %. Отрицательный результат может быть объяснен неполным диспергированием кольматирующих образований и последующей частичной закупоркой порового пространства, а энергии газовой продувки образцов оказалось недостаточно для выноса кольматирующих образований. 

По мнению специалистов компании «НПП ГЕТЭК», между величиной дополнительно получаемой нефти за счет акустической обработки скважины и дебитом скважины до обработки существует следующая зависимость: при Q < 10 т/сутки DQ = 100-150 тонн; при Q =10-50 т/сутки DQ = 400-500 тонн; при Q >50 т/сутки DQ >700 тонн. Эффективность акустического воздействия на породы пласта БС-10 Фёдоровского месторождения представлена на рис. 3.