устройство для электромагнитной обработки призабойной зоны скважины

Формула изобретения

Устройство для электромагнитной обработки призабойной зоны скважины, включающее расположенную напротив продуктивного пласта перфорированную обсадную колонну, снаружи и внутри покрытую изоляционным слоем, и катушки электромагнитов, связанные с источником питания с возможностью создания магнитного поля при протекании электрического тока, отличающееся тем, что оно снабжено металлическим ободом и заземляющими электродами, в качестве источника питания применен источник постоянного тока, отрицательная клемма которого присоединена к заземляющим электродам, один вывод катушки электрически соединен через перфорированную обсадную трубу с положительной клеммой источника постоянного тока, другой вывод катушки электрически соединен с металлическим ободом, обеспечивающим электрический контакт с породой через цементное кольцо, при этом напряженность создаваемого магнитного поля превышает напряженность магнитного поля Земли.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для электромагнитной обработки призабойной зоны скважины.

Известно устройство для создания слабого электромагнитного поля в призабойной зоне при индукционном исследовании скважин [1]

В скважину на каротажном кабеле спускают генераторную, приемные катушки и различные электродные блоки для создания и приема электромагнитных волн, и основываясь на законах распространения электромагнитного поля в однородных и неоднородных средах, по их электрическим и магнитным свойствам исследуют скважину и судят о свойствах пород.

Недостатком известного устройства является слабое электромагнитное поле, мощность которого ограничена электрическими параметрами катушек и сечением кабеля-линии их связи с источником питания, а также при выполнении каротажа невозможно эксплуатировать скважину. Электромагнитное поле создается в необсаженных скважинах, тогда как эксплуатация нефтяных месторождений в основном производится через обсаженные скважины.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению прототипом является устройство [3] для электромагнитной обработки призабойной зоны скважины, включающее расположенный напротив продуктивного пласта фильтр (перфорированная обсадная колонна), снаружи и внутри покрытый изоляционным слоем, катушки электромагнитов, связанные с источником питания с возможностью создания магнитного поля при протекании электрического тока.

Недостаток известного устройства недостаточная мощность магнитного поля для воздействия на призабойную зону скважины, которое охватывает в основном область фильтра.

Цель изобретения повышение мощности воздействия магнитным полем на околоскважинную зону, как во время эксплуатации скважины, так и в процессе простоя.

Сущность изобретения заключается в том, что известное устройство для электромагнитной обработки призабойной зоны скважины, включающее расположенную напротив продуктивного пласта перфорированную обсадную колонну, снаружи и внутри покрытую изоляционным слоем, и катушки электромагнитов, связанные с источником питания с возможностью создания магнитного поля при протекании электрического тока, согласно изобретению снабжено металлическим ободом и заземляющими электродами, в качестве источника питания применен источник постоянного тока, отрицательная клемма которого присоединена к заземляющим электродам, один вывод катушки электрически соединен через перфорированную обсадную колонну с положительной клеммой источника постоянного тока, другой вывод катушки электрически соединен с металлическим ободом, обеспечивающим электрический контакт с породой через цементное кольцо, при этом напряженность создаваемого магнитного поля превышает напряженность магнитного поля Земли.

На фиг. 1 приведена схема устройства для электромагнитной обработки призабойной зоны скважины, разрез; на фиг. 2 представлена картина магнитных силовых линий.

Обсадная колонна 1 расположена в скважине и покрыта снаружи и внутри изоляционным слоем 2. Наружный слой изолирует колонну обсадных труб от цементного кольца 3 и от продуктивного пласта 4. На наружной стороне обсадной колонны 1 установлены катушка или секции катушек электромагнитов 5 напротив продуктивного пласта. Число катушек определяется мощностью продуктивного пласта. Один вывод катушки 6 или секции катушек 5 электрически соединен со стальной обсадной колонной 1. Второй вывод 7 секции катушек подключен к металлическому ободу 8, обеспечивающему электрический контакт с породой через цементное кольцо 3. Выше уровня Земли к обсадной колонне присоединена через токопроводящий кабель 9 положительная клемма источника питания, а минусовая клемма 3 отрицательная подсоединена к заземляющим электродам 10. На обсадной колонне 1 установлены пробки 11 из магния с последующим их удалением раствором соляной кислоты для обеспечения гидродинамической связи продуктивного пласта со скважиной.

Устройство работает следующим образом.

При подключении источника постоянного тока по замкнутому электрическому контуру через изолированную от земли обсадную колонну 1, катушку или секции катушек 5, цементное кольцо 3, продуктивный пласт 4, породу и заземляющие электроды 10 протекает постоянный ток. Элементы указанного выше контура подбирают таким образом, чтобы величина тока была достаточной для создания магнитного поля, в десятки раз превышающее магнитное поле Земли. Магнитное поле, создаваемое током, протекающим по катушке или секции катушек 5, замыкается по магнитопроводу колонну, пронизывая породу пласта призабойной зоны (фиг. 2). Одновременно с созданием магнитного поля протекает по указанному выше контуру электрический ток, в частности по токопроводящим жидким и твердым частицам породы пласта. Эти частицы оказываются в магнитном поле и согласно закону Ампера на них будут действовать силы, заставляющие по возможности жидкие частицы перемещаться. Работа устройства подобна известному прибору "Колесо Барлоу" [2] Оно демонстрационно поясняет, что Амперовы силы зависят от соотношения:



где угол магнитной индукции B и током I в частице длиной dl. Направление сил определяется по правилу левой руки и, следовательно, зависит от направления магнитного поля и тока в замкнутом контуре. Величину этой силы можно изменять количеством и расположением относительно скважины заземляющих электродов, а также величиной напряжения источника постоянного тока.

Пример.

Число секций 5

Общая длина катушки 10 м

Соединение секций Последовательное, согласное

Провод ПЭЛ диаметром 0,8 мм

Число витков секции 1000

Напряжение источника постоянного тока 100 В

Использование предлагаемого изобретения для электромагнитной обработки призабойной зоны скважины позволит создать не только магнитное поле в призабойной зоне, воздействующее как во время эксплуатации скважины, так и в процессе отстоя, но и пропускать ток через токопроводящие жидкие и твердые частицы нефтеносного пласта. В результате действия магнитного поля на эти частицы появляются механические силы, осуществляющие перемещение этих частиц в нужном направлении, что в конечном итоге приводит к интенсификации притока нефти.