Устройство для интенсификации добычи углеводородов

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для интенсификации добычи углеводородов из скважин. Обеспечивает увеличение и локализацию импульсного энерговыделения в основную область продуктивного пласта за счет формирования параметров импульсов электростимуляции и изменения электрофизических свойств породы при передаче энергии в продуктивный пласт. Сущность изобретения: устройство для интенсификации добычи углеводородов содержит размещенные в призабойных зонах, по меньшей мере, два расположенные на продуктивном пласте скважин соответствующие электроды и блок формирования импульсов электростимуляции скважины. Устройство также снабжено последовательно включенными генератором переменного тока, регулируемым преобразователем переменного тока в постоянный, зарядным блоком и блоком накопления электрической энергии, подключенным выходом к первому входу блока формирования импульсов электростимуляции скважины. Имеется модуль управления зарядным током, соединенный выходами со вторыми входами генератора переменного тока и зарядного блока, и, кроме того, последовательно включенными узлом контроля амплитуды и формы импульсов электростимуляции скважины и блоком формирования электрических параметров импульсов электростимуляции скважины. Его выход подключен ко второму входу блока формирования импульсов электростимуляции, соединенного выходом со входом узла контроля амплитуды и формы импульсов электростимуляции скважины, связанного выходами с выходами соответствующих электродов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для интенсификации добычи углеводородов из скважин.

Известно устройство для интенсификации добычи, которое реализует одноименный способ (см. патент РФ №2199659, кл. Е 21 В 43/25, 2003 г.). В известном устройстве осуществляют воздействие электрогидроимпульсной ударной волной на продуктивный пласт скважины. Для этого генерируют электрогидравлическую ударную волну в жидкости призабойной зоны скважины импульсными разрядами с помощью конденсаторного разрядного устройства с искровым разрядником, введенными в скважину через обсадную трубу. При этом возбуждение ударной волны осуществляют с внешней стороны обсадной трубы, для этого электроразрядное устройство выводят за пределы обсадной трубы через выполненное в ней отверстие. Генерированную в жидкости ударную волну направляют в нефтеносный грунт для отделения нефти от грунта.

Недостатком известного устройства являются высокие энергетические затраты при интенсификации добычи углеводородов, а также невысокая проницаемость продуктивного пласта призабойной зоны скважины и невысокая сообщаемость поровых каналов среды со стволом скважины.

Также известно устройство для интенсификации добычи углеводородов, содержащее размещенные в призабойных зонах, по меньшей мере, двух расположенных на продуктивном пласте скважин соответствующие электроды и блок формирования импульсов электростимуляции скважины. С помощью этого устройства воздействуют импульсным электрическим током. При этом предварительно устанавливают характер обратимости изменения проницаемости горной породы и критическую плотность электрического тока по формуле. В зависимости от требований изменения проницаемости, касающихся увеличения или уменьшения ее, и обратимости устанавливают плотность тока, длительность импульса и скважность импульса (см. патент РФ №2089727, кл. Е 21 В 43/28, 1997).

Недостатками данного устройства также являются высокие энергетические затраты при добыче углеводородов, а также невысокая эффективность среды.

Между тем, последнее описываемое устройство является наиболее близким аналогом предлагаемого устройства.

Задачами предлагаемого изобретения являются снижение энергетических затрат при интенсификации добычи углеводородов и повышение проницаемости продуктивного пласта призабойной зоны скважины и улучшение сообщаемости поровых каналов среды со стволом скважины, при этом технический результат состоит в увеличении и локализации импульсного энерговыделения в основную область продуктивного пласта за счет формирования параметров электростимуляции импульсов и изменения электрофизических свойств породы при передаче энергии в продуктивный пласт.

Данный технический результат достигается за счет того, что устройство для интенсификации добычи углеводородов, содержащее размещенные в призабойных (прифильтрованных) зонах, по меньшей мере, двух расположенных на продуктивном пласте скважин соответствующие электроды и блок формирования импульсов электростимуляции скважины, согласно изобретению снабжено последовательно включенными генератором переменного тока, регулируемым преобразователем переменного тока в постоянный, зарядным блоком и блоком накопления электрической энергии, подключенным выходом к первому входу блока формирования импульсов электростимуляции скважины, а также модулем управления зарядным током, соединенным выходами со вторыми входами генератора переменного тока и зарядного блока, и, кроме того, последовательно включенными узлом контроля амплитуды и формы импульсов электростимуляции скважины и блоком формирования электрических параметров импульсов электростимуляции скважины, выход которого подключен ко второму входу блока формирования импульсов электростимуляции, соединенного выходом со входом узла контроля амплитуды и формы импульсов электростимуляции скважины, связанного выходами с выводами соответствующих электродов, а также за счет того, что каждый электрод может быть выполнен в виде металлического фильтра обсадной колонны соответствующей скважины, изолированного от наземного оборудования скважины.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на чертеже показано устройство для интенсификации добычи углеводородов.

На чертеже обозначены последовательно включенные генератор 1 переменного тока, регулируемый преобразователь 2 тока в постоянный, зарядный блок 3 и блок 4 накопления электрической энергии. Также на чертеже показаны блок 5 формирования импульсов электростимуляции скважины, узел 6 контроля амплитуды и формы импульсов электростимуляции скважины. Блок 7 формирования электрических параметров импульсов электростимуляции скважины соединен своим входом с узлом 6, а выходом - с блоком 5. Модуль 8 управления зарядным током соединен с зарядным блоком 3. Устройство содержит электроды 9, расположенные в скважинах, пробуренных на продуктивном пласте.

Устройство функционирует следующим образом. Электрическая энергия в блок 4 накопления электрической энергии поступает в виде соответствующего мощного сигнала из генератора 1 переменного тока, соединенного силовыми кабелями с регулируемым преобразователем 2, а от него - на вход зарядного блока 3, управляемого модулем 8. Другой выход модуля 8 регулирует режим работы генератора 1. Регулируемый зарядный ток поступает в блок 4 и при достижении номинального уровня амплитуды напряжения и, соответственно, накапливаемой энергии через блок 5 формирования импульсов электростимуляции скважины. Блок 5 управляется блоком 7 формирования электрических параметров импульсов электростимуляции скважины, который позволяет обеспечивать необходимую частоту, а также подачу одиночных импульсов сброса накопленной энергии на электроды 9 устройства, осуществляемую через узел 6. Число электродов должно быть как минимум два. В качестве электродов можно использовать металлические фильтры обсадных колонн или металлические обсадные колонны, изолированные от наземного нефтяного и газового оборудования. Скважины при этом можно рассматривать как добывающие или нагнетательные скважины, т.к. эффект раскольматации достигается для призабойных зон двух соседних скважин.

Данное устройство обеспечивает интенсификацию добычи углеводородов за счет воздействия на призабойную зону, по меньшей мере, одной технологической скважины из электроимпульсного источника-генератора напряжения с амплитудой, необходимой для обеспечения фронта вступления импульса в призабойной зоне на уровне 10^-3 с. С целью локализации энергии импульса во времени наряду с увеличением крутизны фронта импульса на соответствующем уровне укорачивается длительность импульса в соответствии с соотношением для реализации условий квазибарического нагрева и охлаждения жидкости в мелкомасштабных капиллярах и в узких местах поровых каналов породы за счет концентрации тока в узких капиллярах и выделению энергии пропорционально соотношению радиусов капилляров.

Выделение энергии максимально для узких капилляров, лимитирующих проницаемость среды для углеводородных флюидов. Локализация энерговыделения в узких капиллярах ведет к их физическому разрушению и, следовательно, приводит к перестройке порового пространства для мелкомасштабной капиллярной сети и необратимым образом увеличивает эффективную проницаемость среды для флюидов.

В процессе сеанса интенсификации возникают термопластические напряжения как результат происходящих различных термических и электрических процессов. Это приводит к процессам отслаивания пограничных слоев породы в мелкомасштабных капиллярах и выносу их в каналы с более широким сечением.

Импульсное воздействие приводит к разрушению стационарных двойных слоев на границе фильтрата и породы, фазового раздела жидкостей с различными диэлектрическими проницаемостями и, как следствие, уменьшает влияние процессов электрокинетического торможения.

Ряд факторов уменьшает силу поверхностного натяжения на углеводороде с учетом раздела фаз жидкостей с соответствующим изменением скорости фильтрации углеводородов через капиллярную систему, обеспечивая перестройку структуры фильтрационных потоков жидкости с увеличением выхода углеводорода, и, соответственно, с изменением соотношения углеводород-вода в сторону углеводорода.

С целью снижения потерь водонасыщенные грунтовые воды и в интервалах водоносных горизонтов при передаче электрической энергии к основной области продуктивного пласта при использовании металлической обсадной колонны как передающей линии используется методика создания высокоомного изолирующего слоя на внешней поверхности колонны.

Использование изобретения позволяет увеличивать и локализовать импульсное энерговыделение в основную область продуктивного пласта за счет формирования параметров импульсов электростимуляции и изменения электрофизических свойств породы при передаче в продуктивный пласт.

1. Устройство для интенсификации добычи углеводородов, содержащее размещенные в призабойных зонах, по меньшей мере, двух расположенных на продуктивном пласте скважин соответствующие электроды и блок формирования импульсов электростимуляции скважины, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно включенными генератором переменного тока, регулируемым преобразователем переменного тока в постоянный, зарядным блоком и блоком накопления электрической энергии, подключенным выходом к первому входу блока формирования импульсов электростимуляции скважины, а также модулем управления зарядным током, соединенным выходами со вторыми входами генератора переменного тока и зарядного блока, и, кроме того, последовательно включенными узлом контроля амплитуды и формы импульсов электростимуляции скважины и блоком формирования электрических параметров импульсов электростимуляции скважины, выход которого подключен ко второму входу блока формирования импульсов электростимуляции, соединенного выходом со входом узла контроля амплитуды и формы импульсов электростимуляции скважины, связанного выходами с выходами соответствующих электродов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды выполнены в виде металлических фильтров обсадных колонн скважин, изолированных от их наземного оборудования.