Вибрационные и акустические методы воздействия на нефтяные и газовые пласты. Акустическое воздействие на нефть


Акустическое воздействие на пласт, преследуемые цели

 Акустическое воздействие технологически достаточно просто и заключается в том, что по скважине в интервал обработки продуктивного пласта спускается акустический (ультразвуковой) излучатель на каротажном кабеле, который соединяет его с преобразователем частоты (генератором, источником питания), установленным на поверхности.

К акустическим методам относят методы воздействия упругими колебаниями, имеющими сформированный волновой характер непосредственно в ПЗП.

Технология основана на преобразовании электрической энергии переменного тока в энергию упругих волн с частотой колебаний 20 кГц в интервале перфорации скважины. Частота ультразвуковой волны определяет её особенности: возможность распространения направленными пучками и возможность генерации волн, переносящих значительную механическую энергию.

Акустические методы условно можно разделить на 2 подгруппы по типу используемых волновых источников: пьезокерамических, магнитострикционных преобразователей и высокочастотных гидродинамических генераторов в основном кавитационного типа. Преобладающая частота применяемых излучателей магнитострикционного и пьезокерамического типов равна 20 - 25 кГц, поэтому основанную на их применении технологию можно назвать ультразвуковой.

Аппаратура для акустического воздействия на ПЗП состоит из скважинного источника акустических колебаний магнитострикционного или пьезокерамического типа и наземной геофизической станции. Геофизическая станция содержит генератор и орган управления частотой и интенсивностью акустического поля, создаваемого скважинным генератором.

Рис.5. Общий вид аппаратуры акустического воздействия:

1 – скважинный источник ВЧ акустических колебаний; 2 - кабель; 3 -наземная геофизическая станция с генератором, пультом управления и лебедкой; 4 – блок и лубрикатор; 5 – обсадная колонна; 6 – насосно-компрессорные трубы.

Широкий набор скважинных приборов различного диаметра позволяет осуществлять воздействие как в открытом стволе, так и через НКТ. В нагнетательных скважинах обработка может проводиться при закачке и во время остановки, в газлифтных и фонтанных скважинах - без прекращения добычи и подъема НКТ. В механизированных скважинах обработку целесообразно совмещать с текущим или капитальным ремонтом оборудования. Акустическое воздействие обладает эффектом последействия, т.е. положительный эффект от его применения сохраняется от нескольких недель до двух лет и более. Метод экологически чист, затраты на его проведение ниже, чем при обработке с использованием химических реагентов и тем более гидроразрыве пласта.

К настоящему времени накоплен значительный опыт по применению акустических методов с использованием магнитострикционных и пьезокерамических преобразователей. Обработано более 2000 скважин на месторождениях с различными геолого - физическими характеристиками. При этом достигается высокая эффективность при обработках высокодебитных (фонтанных), вскрывающих высокопроницаемые пласты скважин, у которых закольматированная зона составляет десятки сантиметров (вплоть до метра - флюидные эффекты).

Для акустического метода воздействия в первую очередь рекомендуется выбирать скважины при снижении продуктивности в процессе эксплуатации более чем на 30%, фильтрационной неоднородности по мощности пласта, отсутствии заколонных перетоков в скважине, наличии перемычек мощностью более 1 м, разделяющих интервал перфорации от водонасыщенного пласта, и др.

Область применения данной технологии - очистка перфорационных каналов от продуктов вскрытия пластов, АСПО и других включений, а также декольматация ближней зоны ПЗП в скважинах, которые вскрывают высокопроницаемые пласты с повышенным пластовым давлением.

students-library.com

Вибрационные и акустические методы воздействия на нефтяные и газовые пласты

Идея использования колебаний для повышения нефтеизвлечения впервые была выдвинута М.Л. Сургучевым, О.Л. Кузнецовым и Э.М. Симкиным.

Работы по вибрационным и акустическим методам воздействия на нефтяные и газовые пласты были начаты еще в 1962 году нашими учеными О.Л. Кузнецовым и Э.М. Симкиным в институте нефти АН СССР, а с 1993 года вместе с ними и Д. Чилингером из Южно-Калифорнийского университета (США). Они были пионерами в обосновании, проведении экспериментальных лабораторных и промысловых исследований, создании новых технологий вибрационного и акустического методов воздействия на нефтяные и газовые пласты.

Как уже отмечалось, проницаемость призабойной зоны пласта постоянно изменяется в худшую сторону. Ухудшение проницаемости начинается в процессе бурения из-за фильтрации глинистого раствора в пласт и образования глинистой корки толщиной 2-3 мм, а также за счет более глубокого проникновения глинистого раствора при нарушениях технологических процессов бурения (при высоких скоростях спуска бурового инструмента может произойти гидроразрыв пласта с образованием трещин и поступлением в них глинистого раствора, с последующим его замещением в пласте при выравнивании давления).

Фильтраты буровых растворов могут проникать в продуктивные пласты на большие расстояния (0,1-3 м). Ухудшение проницаемости призабойной зоны пласта происходит в процессе спуска эксплуатационной колонны, ее цементации, перфорации и освоения скважин.

Дальнейшее ухудшение проницаемости призабойной зоны происходит и в процессе эксплуатации нефтяных и нагнетательных скважин по многим причинам.

Снижение проницаемости призабойной зоны в нефтяных и нагнетательных скважинах приводит к значительному снижению дебитов нефти и приемистости нагнетательных скважин, а иногда к их полной остановке, что в конечном итоге в значительной степени влияет на конечное нефтеизвлечение, экономические показатели разработки нефтяных месторождений. Для улучшения или восстановления проницаемости призабойной зоны пласта и повышения нефтеизвлечения в настоящее время применяются различные методы и технологии.

Среди их множества в последние годы все более находят применение вибрационные и акустические технологии. В основе этих технологий лежат колебательные процессы. Физические основы применения колебаний для воздействия на нефтяные пласты были созданы в начале 80-х годов.

Созданы различные варианты базовых технологий и технических решений для реализации их в промысловых условиях. Вибрационные и акустические методы могут быть использованы для решения следующих задач:

- повышение продуктивности нефтяных и нагнетательных скважин, в которых применение традиционных методов оказывалось технически невозможным или малоэффективным;

- увеличение нефтеизвлечения из обводненных малопродуктивных пластов.

Вибрационные и акустические технологии повышения продуктивности скважин просты в использовании и не дороги по затратам. В основе этих технологий лежат различные способы передачи энергии от скважинных источников колебаний в продуктивный пласт по скважинной жидкости. Колебания в жидкости быстро затухают на расстоянии до 1 м от стенок скважины. Но этих колебаний вполне достаточно для эффективной очистки призабойной зоны скважины от грязи и кальматирующих веществ. Одновременно под действием колебаний устраняется блокирующее влияние остаточных фаз газа, нефти и воды, инициируется фильтрация флюидов в низкопроницаемых зонах, повышается охват пласта по толщине и по простиранию. Эффективный охват продуктивного пласта по площади вокруг инициирующей скважины (источника колебаний) может достигать 12км2. Число скважин, одновременно охваченных воздействием колебаний, достигает 25-50 в зависимости от величины сетки скважин. В промысловых условиях наибольшее применение получил вибросейсмический метод, суть которого заключается в циклическом площадном воздействии на пласт низкочастотными колебаниями в диапазоне частот, соответствующих резонансу пласта. Годовая добыча нефти по опытным участкам в результате вибросейсмического воздействия увеличилась в среднем на 60%. Продолжительность эффекта - от 6 до 10 месяцев. Увеличение охвата пласта по толщине - на 30-35%. Эффективность вибровоздействия заключалась не только в увеличении добычи нефти, но и снижении обводненности в добывающих скважинах на 20-35%. Разработана и применяется технология акустического воздействия. Для вибрационных и акустических технологий применяются следующие методы воздействия:

· пороховые и термогазохимические генераторы давления;

· электрогидравлические источники колебаний;

· волновые струйные генераторы депрессий давления;

· скважинные гидровибраторы;

· гидро- и электроакустические источники колебаний.

В середине 90-х годов впервые была разработана аппаратура АВ (акустического воздействия) нового поколения с использованием научно-технического потенциала оборонной гидроакустики. Применение гидроакустических технологий позволило повысить акустическую мощность с 150-200 Вт до 1,5-3,0 кВт.

В настоящее время разработаны и применяются ряд систем акустического воздействия на нефтяные скважины нового поколения. К ним относятся излучатели АИ-1, АИ-2, АИ-3 (табл. 18) и генераторные устройства ГУ-03, ГУ-04, ГУ-05 и ГУ-06 (табл.19). Это приборы большой мощности 1,5-3,0 кВт с частотой 15-45 кГц.

Таблица 18. Основные технические характеристики акустических излучателей скважинных приборов

    АИ-1   АИ-2   АИ-3   АИ-ЗМ   АИ-4  
Конструкция активной части   Цилиндр   Стержень   Стержень   Цилиндр   Цилиндр  
Диаметр, мм            
Длина, мм            
Длина акустической части, мм            
Рабочие частоты, кГц   13-18   11-15   13-15   20-24   9-11  
КПД электроакустического преобразователя, %            
Акустическая мощность, кВт   3,0   0,8   1,5   2,5   3,0  
Удельная акустическая мощность, Вт/см2   2,0   2,8   3,6   2,0   2,0  

Таблица 19. Основные технические характеристики наземных генераторных устройств

  ГУ-03   ГУ-04   ГУ-05   ГУ-06  
Суммарный объем, дм          
Масса, кг          
Напряжение электропитания   380В 50 Гц   380В 50 Гц   380В 50 Гц   380В 50 Гц  
Максимальная выходная мощность, А          
Максимальная выходная мощность, кВт          
Технологическая скважина          
Диапазон рабочих частот, кГц 10-30 8-26 8-26 10-60
Выходное напряжение, В   500-700   500-1000   600-1200   600-1800  

Данное оборудование позволяет:

- реализовать в скважинных условиях акустические мощности в интервале 2-3,6 Вт/см;

- значительно увеличить концентрацию акустической мощности в пласт за счет оптимизации диаграммы направленности;

- обеспечить оптимальное управление режимами обработки за счет наличия обратной связи в системе скважинный прибор - наземная аппаратура.

Условия применения и эксплуатации указанного оборудования для акустического воздействия на нефтяных скважинах следующие:

- максимальная глубина погружения излучателей в скважину - 5000 м;

- максимальное рабочее давление в скважине - 900 атм;

- максимальная рабочая температура - 150°С;

- температура окружающего воздуха на поверхности - от -50° С до +50° С;

- время одной обработки скважины - от 2 до 20 в зависимости от состояния и характеристик скважин часов

Акустический метод воздействия был испытан в промышленных масштабах на многих месторождениях Западной Сибири, Татарии, Удмуртии и других нефтяных районов, где получены высокие технологические и экономические результаты.

Глава XVI

studopedya.ru

Вибрационные и акустические методы воздействия на нефтяные и газовые пласты

Идея использования колебаний для повышения нефтеизвлечения впервые была выдвинута М.Л. Сургучевым, О.Л. Кузнецовым и Э.М. Симкиным.

Работы по вибрационным и акустическим методам воздействия на нефтяные и газовые пласты были начаты еще в 1962 году нашими учеными О.Л. Кузнецовым и Э.М. Симкиным в институте нефти АН СССР, а с 1993 года вместе с ними и Д. Чилингером из Южно-Калифорнийского университета (США). Они были пионерами в обосновании, проведении экспериментальных лабораторных и промысловых исследований, создании новых технологий вибрационного и акустического методов воздействия на нефтяные и газовые пласты.

Как уже отмечалось, проницаемость призабойной зоны пласта постоянно изменяется в худшую сторону. Ухудшение проницаемости начинается в процессе бурения из-за фильтрации глинистого раствора в пласт и образования глинистой корки толщиной 2-3 мм, а также за счет более глубокого проникновения глинистого раствора при нарушениях технологических процессов бурения (при высоких скоростях спуска бурового инструмента может произойти гидроразрыв пласта с образованием трещин и поступлением в них глинистого раствора, с последующим его замещением в пласте при выравнивании давления).

Фильтраты буровых растворов могут проникать в продуктивные пласты на большие расстояния (0,1-3 м). Ухудшение проницаемости призабойной зоны пласта происходит в процессе спуска эксплуатационной колонны, ее цементации, перфорации и освоения скважин.

Дальнейшее ухудшение проницаемости призабойной зоны происходит и в процессе эксплуатации нефтяных и нагнетательных скважин по многим причинам.

Снижение проницаемости призабойной зоны в нефтяных и нагнетательных скважинах приводит к значительному снижению дебитов нефти и приемистости нагнетательных скважин, а иногда к их полной остановке, что в конечном итоге в значительной степени влияет на конечное нефтеизвлечение, экономические показатели разработки нефтяных месторождений. Для улучшения или восстановления проницаемости призабойной зоны пласта и повышения нефтеизвлечения в настоящее время применяются различные методы и технологии.

Среди их множества в последние годы все более находят применение вибрационные и акустические технологии. В основе этих технологий лежат колебательные процессы. Физические основы применения колебаний для воздействия на нефтяные пласты были созданы в начале 80-х годов.

Созданы различные варианты базовых технологий и технических решений для реализации их в промысловых условиях. Вибрационные и акустические методы могут быть использованы для решения следующих задач:

- повышение продуктивности нефтяных и нагнетательных скважин, в которых применение традиционных методов оказывалось технически невозможным или малоэффективным;

- увеличение нефтеизвлечения из обводненных малопродуктивных пластов.

Вибрационные и акустические технологии повышения продуктивности скважин просты в использовании и не дороги по затратам. В основе этих технологий лежат различные способы передачи энергии от скважинных источников колебаний в продуктивный пласт по скважинной жидкости. Колебания в жидкости быстро затухают на расстоянии до 1 м от стенок скважины. Но этих колебаний вполне достаточно для эффективной очистки призабойной зоны скважины от грязи и кальматирующих веществ. Одновременно под действием колебаний устраняется блокирующее влияние остаточных фаз газа, нефти и воды, инициируется фильтрация флюидов в низкопроницаемых зонах, повышается охват пласта по толщине и по простиранию. Эффективный охват продуктивного пласта по площади вокруг инициирующей скважины (источника колебаний) может достигать 12км2. Число скважин, одновременно охваченных воздействием колебаний, достигает 25-50 в зависимости от величины сетки скважин. В промысловых условиях наибольшее применение получил вибросейсмический метод, суть которого заключается в циклическом площадном воздействии на пласт низкочастотными колебаниями в диапазоне частот, соответствующих резонансу пласта. Годовая добыча нефти по опытным участкам в результате вибросейсмического воздействия увеличилась в среднем на 60%. Продолжительность эффекта - от 6 до 10 месяцев. Увеличение охвата пласта по толщине - на 30-35%. Эффективность вибровоздействия заключалась не только в увеличении добычи нефти, но и снижении обводненности в добывающих скважинах на 20-35%. Разработана и применяется технология акустического воздействия. Для вибрационных и акустических технологий применяются следующие методы воздействия:

· пороховые и термогазохимические генераторы давления;

· электрогидравлические источники колебаний;

· волновые струйные генераторы депрессий давления;

· скважинные гидровибраторы;

· гидро- и электроакустические источники колебаний.

В середине 90-х годов впервые была разработана аппаратура АВ (акустического воздействия) нового поколения с использованием научно-технического потенциала оборонной гидроакустики. Применение гидроакустических технологий позволило повысить акустическую мощность с 150-200 Вт до 1,5-3,0 кВт.

В настоящее время разработаны и применяются ряд систем акустического воздействия на нефтяные скважины нового поколения. К ним относятся излучатели АИ-1, АИ-2, АИ-3 (табл. 18) и генераторные устройства ГУ-03, ГУ-04, ГУ-05 и ГУ-06 (табл.19). Это приборы большой мощности 1,5-3,0 кВт с частотой 15-45 кГц.

 

cyberpedia.su

Вибрационные и акустические методы воздействия на нефтяные и газовые пласты

Идея использования колебаний для повышения нефтеизвлечения впервые была выдвинута М.Л. Сургучевым, О.Л. Кузнецовым и Э.М. Симкиным.

Работы по вибрационным и акустическим методам воздействия на нефтяные и газовые пласты были начаты еще в 1962 году нашими учеными О.Л. Кузнецовым и Э.М. Симкиным в институте нефти АН СССР, а с 1993 года вместе с ними и Д. Чилингером из Южно-Калифорнийского университета (США). Они были пионерами в обосновании, проведении экспериментальных лабораторных и промысловых исследований, создании новых технологий вибрационного и акустического методов воздействия на нефтяные и газовые пласты.

Как уже отмечалось, проницаемость призабойной зоны пласта постоянно изменяется в худшую сторону. Ухудшение проницаемости начинается в процессе бурения из-за фильтрации глинистого раствора в пласт и образования глинистой корки толщиной 2-3 мм, а также за счет более глубокого проникновения глинистого раствора при нарушениях технологических процессов бурения (при высоких скоростях спуска бурового инструмента может произойти гидроразрыв пласта с образованием трещин и поступлением в них глинистого раствора, с последующим его замещением в пласте при выравнивании давления).

Фильтраты буровых растворов могут проникать в продуктивные пласты на большие расстояния (0,1-3 м). Ухудшение проницаемости призабойной зоны пласта происходит в процессе спуска эксплуатационной колонны, ее цементации, перфорации и освоения скважин.

Дальнейшее ухудшение проницаемости призабойной зоны происходит и в процессе эксплуатации нефтяных и нагнетательных скважин по многим причинам.

Снижение проницаемости призабойной зоны в нефтяных и нагнетательных скважинах приводит к значительному снижению дебитов нефти и приемистости нагнетательных скважин, а иногда к их полной остановке, что в конечном итоге в значительной степени влияет на конечное нефтеизвлечение, экономические показатели разработки нефтяных месторождений. Для улучшения или восстановления проницаемости призабойной зоны пласта и повышения нефтеизвлечения в настоящее время применяются различные методы и технологии.

Среди их множества в последние годы все более находят применение вибрационные и акустические технологии. В основе этих технологий лежат колебательные процессы. Физические основы применения колебаний для воздействия на нефтяные пласты были созданы в начале 80-х годов.

Созданы различные варианты базовых технологий и технических решений для реализации их в промысловых условиях. Вибрационные и акустические методы могут быть использованы для решения следующих задач:

- повышение продуктивности нефтяных и нагнетательных скважин, в которых применениетрадиционных методов оказывалось технически невозможным или малоэффективным;

- увеличение нефтеизвлечения из обводненных малопродуктивных пластов.

Вибрационные и акустические технологии повышения продуктивности скважин просты в использовании и не дороги по затратам. В основе этих технологий лежат различные способы передачи энергии от скважинных источников колебаний в продуктивный пласт по скважинной жидкости. Колебания в жидкости быстро затухают на расстоянии до 1 м от стенок скважины. Но этих колебаний вполне достаточно для эффективной очистки призабойной зоны скважины от грязи и кальматирующих веществ. Одновременно под действием колебаний устраняется блокирующее влияние остаточных фаз газа, нефти и воды, инициируется фильтрация флюидов в низкопроницаемых зонах, повышается охват пласта по толщине и по простиранию. Эффективный охват продуктивного пласта по площади вокруг инициирующей скважины (источника колебаний) может достигать 12км2. Число скважин, одновременно охваченных воздействием колебаний, достигает 25-50 в зависимости от величины сетки скважин. В промысловых условиях наибольшее применение получил вибросейсмический метод, суть котрогоо заключается в циклическом площадном воздействии на пласт низкочастотными колебаниями в диапазоне частот, соответствующих резонансу пласта. Годовая добыча нефти по опытным участкам в результате вибросейсмического воздействия увеличилась в среднем на 60%. Продолжительность эффекта - от 6 до 10 месяцев. Увеличение охвата пласта по толщине - на 30-35%. Эффективность вибровоздействия заключалась не только в увеличении добычи нефти, но и снижении обводненности в добывающих скважинах на 20-35%. Разработана и применяется технология акустического воздействия. Для вибрационных и акустических технологий применяются следующие методы воздействия:

• пороховые и термогазохимические генераторы давления;

• электрогидравлические источники колебаний;

• волновые струйные генераторы депрессий давления;

• скважинные гидровибраторы;

• гидро- и электроакустические источники колебаний.

В середине 90-х годов впервые была разработана аппаратура АВ (акустического воздействия) нового поколения с использованием научно-технического потенциала оборонной гидроакустики. Применение гидроакустических технологий позволило повысить акустическую мощность с 150-200 Вт до 1,5-3,0 кВт.

В настоящее время разработаны и применяются ряд систем акустического воздействия на нефтяные скважины нового поколения. К ним относятся излучатели АИ-1, АИ-2, АИ-3 (табл. 18) и генераторные устройства ГУ-03, ГУ-04, ГУ-05 и ГУ-06 (табл.19). Это приборы большой мощности 1,5-3,0 кВт с частотой 15-45 кГц.

Таблица 18. Основные технические характеристики акустических излучателей скважинных приборов

  АИ-1 АИ-2 АИ-3 АИ-ЗМ АИ-4
Конструкция активной части Цилиндр Стержень Стержень Цилиндр Цилиндр
Диаметр, мм
Длина, мм
Длина акустической части, мм
Рабочие частоты, кГц 13-18 11-15 13-15 20-24 9-11
КПД электроакустическ ого преобразователя, %
Акустическая мощность, кВт 3,0 0,8 1,5 2,5 3,0
Удельная акустическая мощность, Вт/см2 2,0 2,8 3,6 2,0 2,0

Таблица 19. Основные технические характеристики наземных генераторных устройств

  ГУ-03 ГУ-04 ГУ-05 ГУ-06
Суммарный объем, дм
Масса, кг ПО
Напряжение электропитания 380В 50 Гц 380В 50 Гц 380В 50 Гц 380В 50 Гц
Максимальная выходная мощность, А
Максимальная выходная мощность, кВт
Технологическая скважина
Диапазон рабочих частот, кГц 10-30 8-26 8-26 10-60
Выходное напряжение, В 500-700 500-1000 600-1200 600-1800

Данное оборудование позволяет:

- реализовать в скважинных условиях акустические мощности в интервале 2-3,6 Вт/см;

- значительно увеличить концентрацию акустической мощности в пласт за счет оптимизациидиаграммы направленности;

- обеспечить оптимальное управление режимами обработки за счет наличия обратной связи в системескважинный прибор - наземная аппаратура.

Условия применения и эксплуатации указанного оборудования для акустического воздействия на нефтяных скважинах следующие:

- максимальная глубина погружения излучателей в скважину - 5000 м;

- максимальное рабочее давление в скважине - 900 атм;

- максимальная рабочая температура - 150°С;

- температура окружающего воздуха на поверхности - от -50° С до +50° С;

- время одной обработки скважины - от 2 до 20 в зависимости от состояния и характеристик скважинчасов

Акустический метод воздействия был испытан в промышленных масштабах на многих месторождениях Западной Сибири, Татарии, Удмуртии и других нефтяных районов, где получены высокие технологиескиеч и экономические результаты.

studopedya.ru

Акустическое воздействие - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Акустическое воздействие

Cтраница 1

Акустическое воздействие с целью очистки призабойной зоны скважин с различной частотой и мощностью в нефтяной промышленности используется уже длительное время.  [2]

Акустическое воздействие может иметь модуляцию по амплитуде, частоте, фазе, длительности. Воздействие может быть не только детерминированным, но и носить случайный характер.  [3]

Акустическое воздействие оказывает влияние на распад жидких струй. В опытах Б. П. Константинова [22] было показано, что воздействие на основание струи звуком, излучаемым этой струей, может привести к автоколебательному процессу усиления звука. Естественно поэтому, что возможен и резонансный режим вынужденных колебаний, приводящий к распаду струй.  [4]

Акустические воздействия позволяют реализовать различные эффекты, влияющие на реологические свойства полимеров. Эти эффекты можно условно разделить на две группы: поверхностные и объемные.  [5]

Акустическое воздействие может иметь модуляцию по амплитуде, частоте, фазе, длительности. Воздействие может быть не только детерминированным, но и носить случайный характер.  [6]

Акустическое воздействие, в частности слышимая часть, - фактор, беспокоящий животных. Источниками звукового ( шумового) загрязнения биогеоценозов являются автомашины, тракторы, комбайны и другие механизмы.  [7]

Акустическое воздействие оказывает влияние на распад жидких струй. В опытах Б. П. Константинова [22] было показано, что воздействие на основание струи звуком, излучаемым этой струей, может привести к автоколебательному процессу усиления звука. Естественно поэтому, что возможен и резонансный режим вынужденных колебаний, приводящий к распаду струй.  [8]

Акустическое воздействие, как правило, возникает при взрывах и сильном шуме ( грохоте), сопровождающем некоторые стихийные бедствия. Оно в основном оказывает психологическое угнетающее и деморализующее влияние на человека. Механическое акустическое воздействие на объекты возможно лишь при больших интенсивностях звука, особенно низкой частоты.  [10]

Акустические воздействия позволяют реализовать различные эффекты, влияющие на реологические свойства полимеров. Эти эффекты можно условно разделить на две группы: поверхностные и объемные.  [11]

Акустическое воздействие при более низкой частоте ( 20 - 30 кГц) и умеренной интенсивности ( 2 - 10 Вт / см2) деструктури-рует прочно фиксированные на поверхности минеральных частиц адсорбционные слои реагентов. Разрушение адсорбционных слоев в зависимости от выбранных параметров поля может быть избирательным.  [12]

Акустическое воздействие с целью очистки призабойной зоны скважин с различной частотой и мощностью в нефтяной промышленности используется уже длительное время.  [13]

Акустическое воздействие мобильных энергетических средств проявляется в звуковом воздействии, а также в инфра - и ультразвуковом. Оно оказывает негативное влияние как на дикую фауну, так и на сельскохозяйственных животных.  [14]

Механизм акустического воздействия на процесс ной коалесценции, протекающей в основном в нижней части промежуточного слоя [3] в отстойной нефтяной аппаратуре, сложен и практически не изучен. В работах [4, 5] имеются сведения об ускорении разделения эмульсий при использовании акустических полей. Известно [6], что не все столкновения капель сопровождаются слиянием.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Способ воздействия акустическим полем на нефтяной пласт при эксплуатации скважины глубинным штанговым насосом

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к применению акустического воздействия на нефтяной пласт. Техническим результатом является увеличение производительности эксплуатационных скважин, оборудованных насосно-компрессорными трубами, глубинными штанговыми насосами, перфорационными отверстиями. Способ предусматривает следующие операции. Выполняют на поверхности стержня перпендикулярно его оси на расчетном расстоянии ряд канавок для обеспечения мелких турбулентных вихрей. Размещают на расчетном расстоянии по окружности торца полого цилиндра набор стержней с канавками. Размещают на торце глубинного штангового насоса полый цилиндр с набором стержней с канавками перпендикулярно потоку нефтеводогазовой смеси. Осуществляют спуск в скважину на насосно-компрессорных трубах глубинного штангового насоса с полым цилиндром с набором стержней с канавками. Осуществляют глубинным штанговым насосом импульсное всасывание нефтеводогазовой смеси из перфорационных отверстий скважины с формированием мелких турбулентных вихрей. Осуществляют формирование мелкими турбулентными вихрями ультразвука. Осуществляют передачу ультразвука через перфорационные отверстия скважины в нефтяной пласт. 3 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к применению акустического воздействия на нефтяной пласт.

Известен способ, например, мощным акустическим полем возбуждают на уровне нефтяного пласта гидроакустическим излучателем типа сирен и пластинчатыми излучателями. Способ основан на преобразовании энергии потока жидкости в энергию упругих колебаний. Особенности эксплуатации заключаются в том, что излучатель крепится на насосно-компрессорных трубах вместо ступеней электроцентробежного насоса. Работает в потоке жидкости [1].

Недостаток способа заключается в том, что жидкость в скважине имеет, как правило, высокую вязкость, вихревые излучатели, требующие скорости истечения жидкости из сопла, превышающие скорость звука, практически неработоспособны. Данный способ невозможно использовать при эксплуатации добывающих скважин глубинными штанговыми насосами.

Наиболее близким способом по технической сущности является способ, основанный на преобразовании электрической энергии в акустическую с использованием пьезоэффекта. Особенности эксплуатации заключаются в том, что генератор глубинный, излучатель стержневой [1].

Недостаток данного способа заключается в том, что для работы генератора необходим электрический кабель. Данный способ невозможно использовать при эксплуатации добывающих скважин глубинными штанговыми насосами.

Задачей изобретения является увеличение производительности эксплуатационных скважин, оборудованных глубинными штанговыми насосами.

Техническим результатом предложенного способа является увеличение производительности эксплуатационных скважин, который достигается тем, что способ воздействия акустическим полем на нефтяной пласт при эксплуатации скважины глубинным штанговым насосом, оборудованной насосно-компрессорными трубами, глубинным штанговым насосом, перфорационными отверстиями, предусматривающий следующие операции: а) - выполнение на поверхности стержня перпендикулярно его оси на расчетном расстоянии ряда канавок, для обеспечения мелких турбулентных вихрей; б) - размещение на расчетном расстоянии по окружности торца полого цилиндра набора стержней с канавками; в) - размещение на торце глубинного штангового насоса полого цилиндра с набором стержней с канавками перпендикулярно потоку нефтеводогазовой смеси; г) - осуществляют спуск в скважину на насосно-компрессорных трубах глубинного штангового насоса с полым цилиндром с набором стержней с канавками; д) - осуществление глубинным штанговым насосом импульсного всасывания нефтеводогазовой смеси из перфорационных отверстий скважины с формированием мелких турбулентных вихрей; е) - осуществление формирования мелкими турбулентными вихрями ультразвука; ж) - осуществление передачи ультразвука через перфорационные отверстия скважины в нефтяной пласт.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявленном способе воздействия акустическим полем на нефтяной пласт при эксплуатации скважины глубинным штанговым насосом используется ультразвук, генерируемый мелкими турбулентными вихрями в процессе обтекания нефтегазовой смеси канавок, выполненных на стержнях.

Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Новизна».

Сравнение заявленного решения с другими решениями показывает, что воздействие ультразвуком на нефтяной пласт известно - [1]. Однако неизвестно, что ультразвук можно получить при помощи мелких турбулентных вихрей (крупномасштабные турбулентные вихри порождают низкие звуковые частоты, а мелкомасштабные турбулентные вихри порождают высокие частоты), которые возникают в процессе импульсного всасывания нефтеводогазовой смеси глубинным штанговым насосом.

Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Изобретательский уровень».

В основу разработки способа положено основное положение - вихреобразование.

Из области гидрогазодинамики известно.

Если на пути потока жидкости разместить препятствие, то движение струи изменит свое направление, при этом скорость струи при обтекании увеличивается, а давление соответственно уменьшится. За миделевым сечением тела (препятствия) начинается обратный процесс уменьшения скорости и увеличения давления.

Пограничный слой, обтекающий тело, пройдя его миделевое сечение, отрывается от тела и под влиянием пониженного давления за телом изменяет направление движения, образуя турбулентный вихрь.

Частота f срыва вихрей согласно критерию Струхаля определяется выражением [2]

т.е. пропорциональна отношению v/d, а следовательно, при постоянном характерном размере d тела пропорциональна скорости v, а значит, и объемному расходу Q. Зависимость между Q и f дается уравнением

где s - площадь наименьшего поперечного сечения потока вокруг обтекаемого тела.

Таким образом, частоту срыва (1) можно изменять (т.е. изменять частотный спектр) путем изменения характерного параметра d при заданных остальных параметрах.

На фиг.1 изображена схема стержня с канавками; на фиг.2 изображена схема размещения стержней на полом цилиндре; на фиг.3 показана схема размещения полого цилиндра со стержнями на глубинном штанговом насосе.

На фиг.1 изображено: 1 - стержень, 2 - канавки.

На фиг.2 изображено: 1 - стержень, 2 - канавки, 3 - полый цилиндр, 4 - поток нефтеводогазовой смеси, 5 - движение потока при обтекании поверхности стержня, 6 - мелкомасштабный турбулентный вихрь, 7 - ультразвук, генерируемый турбулентным вихрем.

На фиг.3 изображено: 1 - стержни с канавками, 3 - полый цилиндр, 7 - ультразвук, 8 - перфорационные отверстия, 9 - нефтяной пласт, 10 - глубинный штанговый насос, 11 - насосно-компрессорные трубы, 12 - скважина.

Пример осуществления способа.

Первая операция. Выполняют на поверхности стержня 1 (фиг.1) перпендикулярно его оси на расчетном расстоянии ряд канавок 2 (фиг.1) для обеспечения мелких турбулентных вихрей 6 (фиг.2).

Вторая операция. Размещают на расчетном расстоянии по окружности торца полого цилиндра 3 (фиг.2) набор стержней 1 (фиг.2) с канавками 2 (фиг.2).

Третья операция. Размещают на торце глубинного штангового насоса 10 (фиг.3) полый цилиндр 3 (фиг.3) с набором стержней 1 (фиг.2) с канавками 2 (фиг.2) перпендикулярно потоку 4 (фиг.2) нефтеводогазовой смеси.

Четвертая операция. Осуществляют спуск в скважину на насосно-компрессорных трубах 11 (фиг.3) глубинный штанговый насос 10 (фиг.3) с полым цилиндром 3 (фиг.3) с набором стержней 1 (фиг.2) с канавками 2 (фиг.2).

Пятая операция. Осуществляют глубинным штанговым насосом 10 (фиг.3) импульсное всасывание (не показано) нефтеводогазовой смеси 4 (фиг.2) из перфорационных отверстий 8 (фиг.3) скважины 12 (фиг.3) с формированием мелких турбулентных вихрей 6 (фиг.2).

Шестая операция. Осуществляют формирование мелкими турбулентными вихрями 6 (фиг.2) ультразвука 7 (фиг.2).

Седьмая операция. Осуществляют передачу ультразвука 7 (фиг.3) через перфорационные отверстия 8 (фиг.3) скважины 12 (фиг.3) в нефтяной пласт 9 (фиг.3).

Источники информации

1. Кузнецов О.Л., Ефимова С.А. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. - М: Недра, 1983. - С.76. [Прототип].

2. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. 4-е изд., перераб. - Л.: Ленингр. Отд-ние, 1989. С.363-364.

Способ воздействия акустическим полем на нефтяной пласт при эксплуатации скважины глубинным штанговым насосом, оборудованной насосно-компрессорными трубами, глубинным штанговым насосом, перфорационными отверстиями, предусматривающий следующие операции: а) выполнение на поверхности стержня перпендикулярно его оси на расчетном расстоянии ряда канавок для обеспечения мелких турбулентных вихрей; б) размещение на расчетном расстоянии по окружности торца полого цилиндра набора стержней с канавками; в) размещение на торце глубинного штангового насоса полого цилиндра с набором стержней с канавками перпендикулярно потоку нефтеводогазовой смеси; г) осуществление спуска в скважину на насосно-компрессорных трубах глубинного штангового насоса с полым цилиндром с набором стержней с канавками; д) осуществление глубинным штанговым насосом импульсного всасывания нефтеводогазовой смеси из перфорационных отверстий скважины с формированием мелких турбулентных вихрей; е) осуществление формирования мелкими турбулентными вихрями ультразвука; ж) осуществление передачи ультразвука через перфорационные отверстия скважины в нефтяной пласт.

www.findpatent.ru

Акустическое воздействие на призабойную зону пласта

В работе решена радиальная задача воздействия акустическим полем на прискваженную зону. Построена математическая модель исследуемого процесса. Найдена формула для вычисления среднего притока тепла в единицу объема за единицу времени.

Современные нефтяные компании обладают разными технологиями, которые позволяют целенаправленно воздействовать на призабойную зону нефтяных скважин. Одним из таких технологий является акустическое воздействие на пласт [3, 4].

Акустическое воздействие на прискважинную зону продуктивных пластов является экологически чистым методом. При воздействии ультразвуковым полем в породах и содержащихся в них флюидах происходят следующие физические и физико-химические изменения [1, 2]:

  • в результате межзернового скольжения изменяется структура пустотного пространства пласта, которое приводит к образованию дополнительных путей фильтрации и, соответственно, увеличению проницаемости породы;
  • изменяются поверхностные свойства эффективного пустотного пространства коллекторов из-за активации кристаллических решеток зерен породы, а это в свою очередь приводит к увеличению фазовой проницаемости;
  • усиливается физико-химическое взаимодействие между минеральными элементами породы и жидкой фазой, что приводит к увеличению проницаемости породы и снижению вязкости нефти.

В данной работе рассматривается случай снижению вязкости нефти при акустическом воздействии за счёт выделения тепла в результате трения между скелетом пористой породы и жидкостью.

Пусть на границе r=r0 пористой среды, насыщенной жидкостью, действует источник волн давления. Будем считать: температура скелета пористой среды и жидкости в каждой точке совпадают; пористый скелет несжимаемый.

Вязкость жидкости за малый промежуток времени и на малом расстоянии изменяется незначительно. Зависимость изменения вязкости от температуры определяется следующей формулой [5]:

(1)

где То — начальная температура жидкости, насыщающей скелет пористой среды, Т — температура жидкости, — коэффициент, μ0 — вязкость жидкости при температуре T0, μT — вязкость жидкости при температуре Т, μ∞ — предельная вязкость жидкости.

Математическая модель задачи включает уравнение сохранения массы жидкости

(2)

где m- пористость, ρl0 — плотность жидкости, соответствующая невозмущенному состоянию, ρl — возмущение плотности жидкости, r — координата, u — скорость фильтрации жидкости, t — время.

Уравнение импульса системы имеет следующий вид:

(3)

Здесь p — возмущение давления жидкости, μ — вязкость жидкости, k — проницаемость породы.

Для замыкания волновой задачи запишем уравнение состояния и граничные условия:

p=Cl2· μl (4)

где Cl — скорость звука в жидкости.

Источник гармонических волн на границе r=r0 запишем в виде следующего граничного условия

, r=r0, t>0 (5)

Здесь Ap — амплитуда волны, ω — круговая частота волны.

Второе граничное условие может быть записано в виде:

u=0; (p=0) r → ∞ (6)

Последнее условие записано исходя из того, что рассматривается полубесконечная пористая среда, т.е. протяженность пористой среды намного больше, чем характерная глубина проникновения акустических волн.

Вследствие воздействия акустических волн давления, жидкость, насыщающая пористую среду, будет совершать колебательное движение относительно твердого скелета. Энергия волны за счёт силы трения между скелетом и жидкостью переходит в тепловую энергию. Интенсивность выделения тепла q можем вычислить по формуле:

. (7)

Для вычисления среднего притока тепла в единицу объема за единицу времени можно использовать формулу:

. (8)

Решая систему уравнений (2)-(6) и подставляя в формулу (8) выражение для скорости, для вычисления Q получаем

, (9)

где

,

,

,

,

,

,

.

Приток тепла в пористую среду определим с помощью уравнения теплопроводности

(10)

.

где Т- температура насыщенной жидкостью скелета пористой среды, λ — теплопроводность насыщенной жидкостью скелета пористой среды, λl и λs — теплопроводность жидкости и скелета пористой среды, ρs — плотность пористой среды, –s — теплоемкость пористой среды.

Изменение температуры будем отсчитывать от начальной температуры системы, которая однородна. Тогда начальное условие для температуры можно принять в виде

T=T0 (r>0, t=0). (11)

При удалении от источника акустических волн на достаточно большое расстояние температура пористой среды, насыщенной жидкостью не изменяется. Это можно записать в виде следующего граничного условия

T=T0 (r → ∞). (12)

Будем полагать, что граница r=r0 теплоизолирована. Это условие может быть записано в виде

. (13)

В работе была исследована зависимость температуры T в пористой среде от параметров пористой среды, жидкости и акустической волны (см. рис. 1).

Выводы. В работе решена радиальная задача воздействия акустическим полем на прискваженную зону. Построена математическая модель исследуемого процесса. Найдена формула для вычисления среднего притока тепла в единицу объема за единицу времени.

Рисунок 1. Зависимость температуры T в пористой среде от расстояния r: линии 1 — t = 1 час, 2 — t = часов

novainfo.ru