способ воздействия на продуктивный пласт

Формула изобретения

1. Способ воздействия на продуктивный пласт перфорированной скважины, включающий создание генератором в потоке гидроакустических волн с определенной частотой, отличающийся тем, что замеряют расстояние от интервала перфорации до верхней границы жидкости в скважине, определяют период основной гармоники резонансной частоты системы «скважина-пласт», а частоту гидроакустических волн, создаваемых генератором, задают равной частоте основной гармоники резонансной частоты «скважина-пласт».

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что период основной гармоники резонансной частоты «скважина-пласт» определяют по временной диаграмме параметра, связанного со свободными колебаниями верхней границы жидкости после возмущения системы «скважина-пласт».

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что период основной гармоники резонансной частоты «скважина-пласт» определяют по временной диаграмме манометра, установленного ниже верхней границы жидкости, а возмущение системы «скважина-пласт» создают доливом в скважину некоторого объема жидкости.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что частоту гидроакустических волн, создаваемых генератором, задают автоматически путем перевода генератора в режим автоколебаний с помощью введения положительной обратной связи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для волнового воздействия на продуктивный пласт с целью повышения его нефтеотдачи.

Известен аналог изобретения - способ воздействия на призабойную зону скважины путем возбуждения в жидкости гидроакустических волн генератором волн (патент РФ 1595070, 1999).

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ воздействия на призабойную зону скважины, в котором с помощью генератора (депрессионной камеры) периодически генерируют затухающие колебания столба жидкости в скважине (патент РФ 2176403, 2001).

Недостатками прототипа и аналога являются низкая эффективность воздействия, связанная с недостаточным учетом свойств обрабатываемого объекта и необходимость использования специальных устройств и жидкостей для генерации волнового воздействия на призабойную зону скважины.

Задачей изобретения является повышение эффективности воздействия на призабойную зону скважины и соответственно на продуктивный пласт.

Поставленная задача достигается тем, что в способе воздействия на продуктивный пласт перфорированной скважины, включающем создание генератором в потоке гидроакустических волн с определенной частотой, согласно изобретению замеряют расстояние от интервала перфорации до верхней границы жидкости в скважине, определяют период основной гармоники резонансной частоты системы «скважина-пласт», а частоту гидроакустических волн, создаваемых генератором, задают равной частоте основной гармоники резонансной частоты «скважина-пласт», при этом период основной гармоники резонансной частоты «скважина-пласт» определяют по временной диаграмме параметра, связанного со свободными колебаниями верхней границы жидкости после возмущения системы «скважина-пласт» или по временной диаграмме манометра, установленного ниже верхней границы жидкости, возмущение системы «скважина-пласт» создают доливом в скважину некоторого объема жидкости, а частоту гидроакустических волн, создаваемых генератором, задают автоматически путем перевода генератора в режим автоколебаний с помощью введения положительной обратной связи.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Нефтяная скважина с перфорированной обсадной колонной работает в режиме добычи нефти.

В качестве генератора волн используется промышленное оборудование скважины, включающее в себя погружной электронасос со станцией управления. Для осуществления предлагаемого способа в скважине периодическим изменением скорости потока добываемого флюида создают воздействующие волновые колебания, что приводит к изменению давления на забое в зоне перфорации.

Изменение скорости потока флюида обеспечивают изменением скорости вращения погружного электронасоса под действием изменения характеристик питающего напряжения, вырабатываемого станцией управления.

Изменения характеристик питающего напряжения, вырабатываемого станцией управления, осуществляют под действием независимо вырабатываемого управляющего сигнала, имеющего частоту, равную или близкую к резонансной частоте обрабатываемого объекта - системы «скважина-пласт».

При этом управляющий сигнал вырабатывается контроллером станции управления. Этот сигнал является гармоническим с периодом Т, рассчитываемым по формуле

где Н - расстояние от интервала перфорации до верхней границы жидкости в скважине, м;

g - гравитационная постоянная, g=9,8 м/с².

Для более точного определения значения периода Т можно использовать эмпирический способ, заключающийся в том, что в системе «скважина-пласт», находящейся в равновесном режиме, с помощью какого-либо возмущения, например, доливом в скважину некоторого объема жидкости создают свободные колебания. При этом верхняя граница жидкости в скважине будет иметь затухающие колебания с частотой основной гармоники системы «скважина-пласт». Регистрируя эти колебания, например, манометром, установленным ниже уровня жидкости, определяют значение периода Т_р резонансных волн (см. чертеж). В этом случае контроллер станции управления будет вырабатывать сигнал с периодом Т, равным периоду резонансных волн Т_р .

Та же задача может быть решена за счет подключения к управляющему входу станции управления сигнала датчика обратной связи, и перевода замкнутой электрогидравлической системы регулирования «станция управления - насос - поток флюида - датчик обратной связи - станция управления» в режим автоколебаний с частотой, равной резонансной частоте обрабатываемого объекта - системы «скважина-пласт».

При этом для создания замкнутой системы регулирования в потоке флюида устанавливается датчик скорости потока.

Для создания автоколебаний потока выходной сигнал датчика скорости потока подключают к контроллеру станции управления, который выделяет сигнал изменения скорости потока, например, путем вычитания измеренного текущего значения скорости из среднего значения скорости за текущий определенный период. Значение периода усреднения выбирают в 50-100 раз больше периода создаваемых автоколебаний.

Период автоколебаний определяют по вышеприведенной формуле или эмпирическим способом.

Вычисленный сигнал изменения скорости потока суммируют с заданным значением скорости вращения насоса и подают на вход управления устройства регулирования таким образом, чтобы в полученной замкнутой системе регулирования появилась положительная обратная связь.

Поскольку полученная замкнутая система регулирования связана с гидравлической резонансной системой «скважина-пласт», то за счет положительной связи система переходит в режим автоколебаний с резонансной частотой системы «скважина-пласт».

Для того чтобы амплитуда создаваемых колебаний не превысила значения, опасного для добывающего оборудования, контроллер станции управления ограничивает максимальное и минимальное допустимые значения вращения скорости насоса, например, на уровне ±5% от заданного значения скорости вращения насоса, и амплитуда автоколебаний будет ограничена на заданном допустимом уровне.

В реальной скважине значение периода собственных колебаний системы «скважина-пласт» дополнительно связано с величиной фильтрационного сопротивления призабойной зоны. Чем сопротивление больше, тем меньше период.

Отсюда следует, что, анализируя по времени поведение значения периода собственных колебаний системы «скважина-пласт» в первом случае или периода автоколебаний во втором случае, можно непрерывно контролировать результаты очистки призабойной зоны при воздействии на скважину.

Практически период собственных колебаний для скважин глубиной от 1000 до 4000 м составляет десятки-сотни секунд, что и позволяет в качестве генератора волн использовать промышленное оборудование скважины.

Эти же принципы создания волнового воздействия могут быть использованы и для нагнетательной скважины.

Используя предлагаемый способ, можно за счет проникновения создаваемых волновых колебаний в продуктивный пласт обеспечить непрерывную интенсификацию притока нефти к скважине.