способ оптимизации работы нагнетательных скважин

Формула изобретения

Способ оптимизации работы нагнетательных скважин, включающий заводнение через эти скважины продуктивных пластов с использованием насосных агрегатов, отличающийся тем, что при заводнении терригенных поровых продуктивных пластов в нагнетательную линию устанавливают акустические резонаторы звука с набором резонансных частот, обеспечивающих подавление амплитуды звука знакопеременных низкочастотных пульсаций жидкости, создаваемых насосными агрегатами, нахождение продуктивных пластов в постоянном режиме сжатия и создание условий режима поршневого вытеснения нефти из продуктивного пласта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области разработки месторождений.

Известен способ освоения нагнетательных скважин [1]. Сущность этого метода освоения и повышения производительности скважин заключается в том, что в скважину с большим расходом и под высоким давлением закачивается жидкость, не снижающая проницаемость пласта. Благодаря этому в призабойной зоне открываются трещины, расширяются поры и закупоривающий материал жидкостью уносится в глубь пласта.

Кроме того, при осуществлении продавки под высоким давлением за счет остаточной деформации пласта и некоторого разрушения поверхности трещин после снятия давления трещины в некоторых случаях полностью не раскрываются. За счет этого проницаемость зоны увеличивается против той, которая была до обработки.

Недостатком способа является то, что при превышении давления нагнетания на устье над пластовым происходит гидравлический разрыв пласта, а дальнейший процесс закачки воды становится неуправляемым.

Известен способ освоения нагнетательных скважин [2] созданием высоких знакопеременных колебаний на забое скважины.

Сущность метода заключается в том, что в призабойную зону пласта через насосно-компрессорные трубы с применением цементировочных агрегатов в течение короткого времени периодически закачивают жидкость до достижения допустимых давлений нагнетания, которые затем быстро сбрасывают через затрубное пространство (производят «разрядку»).

При прокачке жидкости в призабойной зоне пласта раскрываются имеющиеся или образуются новые трещины, а при сбрасывании давления происходит приток жидкости к забою с большой скоростью.

Метод переменных давлений дает хороший эффект в условиях высокопрочных пород и относительно высоких пластовых давлений. При создании знакопеременных давлений происходят усталостные явления в породах пласта и появляется возможность образования и развития трещин, что ведет к увеличению проницаемости призабойной зоны.

Недостатком этого метода является опасность повреждения обсадной колонны при создании давлений, превышающих допустимые. По этой причине были нередки случаи выхода скважин из строя.

Кроме того, при создании высоких значений знакопеременных давлений в прискважинной зоне пласта формируется сеть трещин, что приводит к снижению эффективности процесса заводнения.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы нагнетательных скважин, на которых:

- не проводились мероприятия по выравниванию профилей приемистости пластов;

- проводились мероприятия по выравниванию профилей приемистости пластов.

Поставленная задача достигается снижением амплитуды пульсаций турбулентного потока жидкости, генерируемых центробежным насосом, и плавной ее закачкой в продуктивные пласты путем размещения в нагнетательной линии акустического резонатора.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в предлагаемом способе осуществляют снижение амплитуды пульсаций турбулентного потока в жидкости, тем самым выравнивают профили приемистости пластов.

Таким образом, изобретение соответствует критерию «новизны».

Сравнение предлагаемого решения с другими техническими решениями показывает, что создание высоких знакопеременных колебаний на забое скважины известно [2]. Однако неизвестно, что с помощью резонатора можно уменьшить уровень звука, изменяя тем самым режим закачки жидкости в пласт и выровнять профиль приемистости пласта.

Таким образом, изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемое решение может быть неоднократно использовано на любых нагнетательных скважинах.

Таким образом, изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».

Физические процессы при решении задачи

В результате подавления амплитуды звука низких частот (низкочастотных пульсаций в жидкости), создаваемых насосными агрегатами, турбулентный поток жидкости переходит в режим близко к ламинарному. Повышается эффективность работы насосов за счет снижения вибрации корпуса труб и соответственно выравнивания давления закачки воды в продуктивные пласты.

В первом случае прискважинные зоны пластов в нагнетательных скважинах за счет снижения значений пульсаций, генерируемых насосом, и снижения давления закачки сохраняют однородное строение.

Во втором случае после проведения работ по выравниванию профилей приемистости в результате закачки всевозможных композиций прискважинные зоны пластов нагнетательных скважин вновь приобретают однородное строение. Но с возобновлением заводнения закачанные рабочие растворы вымываются из кольматированных трещин и ПЗП вновь приобретают неоднородное строение. И ритмическая пульсация насосных агрегатов в большой степени способствует процессу вымывания закачанных композиций и воссозданию двухслойной модели ПЗП. Повторное возвращение в прежнее состояние происходит не только в качественном отношении, но и в количественном. Дело в том, что трещины начинают «дышать» и увеличиваться в размерах. Кроме того, в процессе закачки воды за счет создаваемых знакопеременных низкочастотных колебаний продуктивный пласт находится в напряженном состоянии. Все это резко снижает эффективность проведенных геолого-технических мероприятий. Последнее, в итоге приводит к снижению конечной нефтеотдачи пластов.

Предложенная технология работ полностью устраняет указанные недостатки. Трещины остаются закольматированными, что приводит к более полному (поршневому) вытеснению нефти из перового коллектора и повышению конечной нефтеотдачи пластов.

В предлагаемой технологии пласт будет находиться в постоянном режиме сжатия, что, несомненно, будет способствовать увеличению объемов закачки при тех же параметрах нагнетания.

Технология работ

Исходные условия - объекты закачки представлены терригенными, перовыми коллекторами.

На нагнетательных скважинах:

- не проводились мероприятия по выравниванию профилей приемистости пластов;

- проводились мероприятия по выравниванию профилей приемистости пластов.

В первом случае прискважинная и удаленная зоны пластов в нагнетательных скважинах представляют собой единое однородное геологическое тело. На фиг.1 представлены результаты интерпретации исследования нагнетательных скважин. На фиг.1а однородный пласт, а на фиг.1б - неоднородный пласт.

Во втором случае прискважинные зоны пластов (ПЗП) в нагнетательных скважинах представляют собой неоднородную геологическую среду с двойной проницаемостью - низкопроницаемой норовой матрицей и высокопроводящими трещинами (фиг.1б, где прямая 1 характеризует состояние прискважинной зоны пласта, а прямая 2 - удаленную зону пласта).

Для реализации способа в первом и во втором случаях (нагнетательные линии) насосных агрегатов системы поддержания пластового давления используют резонаторы.

Схема системы для реализации предлагаемого способа представлена на фиг.2, где 1 - эксплуатационная колонна; 2 - насосно-компрессорные трубы; 3 - резонатор, например четвертьволновый.

Четвертьволновый резонатор

В практике борьбы с шумом в промышленности применяют четвертьволновые резонаторы. В конструктивном отношении - это труба, замкнутая с одного конца акустически жестко, а с другого конца - акустически мягко.

Если труба с одного конца (х=l) открыта, а с другого конца (х=l) замкнута акустически жестко, то [3]

и условие для второго конца (х=l) дает

Собственные частоты определяются выражением

где f - частота

Эти резонаторы имеют несколько резонансных частот

Пример расчета

Известно, что работа центробежных насосов сопровождается колебаниями в звуковом диапазоне частот 16 Гц - 20 кГц.

Выбираем стандартную насосно-компрессорную трубу (НКТ) шестиметровую. Делим ее на 2 м и 4 м, т.е. получаем два резонатора.

Тогда для четырехметровой трубы (первый резонатор) при скорости звука в жидкой среде С1500 м/с получают (согласно формуле (4)) частоты, которые поглощаются из спектра турбулентного шума: основная частота f=100 Гц и ее гармоники: f300 Гц, f500 Гц и т.д.

Для двухметровой трубы (второй резонатор) при скорости звука в жидкой среде С1500 м/с получают (согласно формуле (4)) частоты, которые поглощаются из спектра турбулентного шума: основная частота f˜200 Гц и ее гармоники: f600 Гц, f1000 Гц и т.д.

Для расширения диапазона поглощаемых частот в турбулентном шуме можно добавить набор резонаторов с соответствующими частотами.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. В.А.Еронин, А.А.Литвинов и др. Эксплуатация системы заводнения пластов. - М.: «Недра», 1967. - С.231.

2. Ф.С.Абдуллин. Повышение производительности скважин. - М.: Недра, 1975. С.177. [ПРОТОТИП].

3. Скучик Е. Основы акустики (перевод с немецкого). - М.: Изд-во иностранной литературы, 1958.