Способ электрогидроимпульсного воздействия в нефтегазовых скважинах и скважинный генератор для его осуществления
Изобретение относится к области нефтегазодобычи и предназначено для повышения продуктивности скважин, оно также может быть применено в других скважинных геотехнологиях. Техническим результатом является повышение интенсивности и производительности воздействия в скважине, а также управление рабочим процессом. Способ включает размещение в рабочей зоне скважины изолированных друг от друга наружного и внутреннего электродов. Зазор между электродами заполняют жидкостью и подают электрический ток на один из них. С целью повышения интенсивности и производительности воздействия электрический ток подают непрерывно в режиме переменного, пропускают его через жидкость, разогревают электроды, доводят жидкость в зазоре до газообразного состояния, разгоняют газ, выводят его из зазора и одновременно заполняют последний жидкостью. Скважинный генератор содержит металлический корпус в виде трубы с крепежной головкой и соплом, внутренний электрод с профилированной головкой, изолятор для установки последнего по оси корпуса, провод и источник тока. С целью разогрева рабочей зоны внутренний электрод снабжен сквозным осевым отверстием, его поверхность образует с корпусом кольцевой канал, радиальная величина которого определена из условия непробиваемости электрическим напряжением. Профилированная головка выполнена в форме конуса, изолятор - в форме днища, а на крепежной головке установлен штуцер. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области нефтегазодобычи и предназначено для повышения продуктивности скважин, оно также может быть применено в других скважинных геотехнологиях.
Известен способ воздействия на призабойную зону пласта по патенту Российской Федерации №2047729, Е21В 28/00, 1992 г., в котором спускают в скважину на трубах устройство генерирования колебаний, генерируют колебательные процессы давлением и скоростью нагнетания рабочего агента, доводят скорость нагнетания до критических значений, а устройство перемещают со своей скоростью. Недостатками данного способа являются сложность настройки и управления, дороговизна воплощения.
Известен способ обработки призабойной зоны пласта скважин по патенту Российской Федерации №2105875, Е21В 43/25, 1998 г., при котором скважина заполняется водой, в нее до продуктивной зоны спускают генератор импульсов с капсулой газа высокого давления, создают газовые пузыри, с помощью которых предполагается очистка призабойной зоны пласта и улучшение его фильтрационных свойств. Недостатком данного способа является низкая производительность ввиду малого объема капсулы, что вызывает необходимость подъема и заправки капсулы.
Известен способ повышения нефтеотдачи путем прогрева скважин и трубопроводов электронагревателем с теплопроводящим сердечником, размещаемым внутри объекта, например, реализуемый в устройстве по патенту Российской Федерации №2006571, Е21В 36/04, 1992 г. Недостатком данного способа является его невысокая эффективность.
Наиболее близким к заявляемому по назначению и технической сущности является изобретение «Способ электроимпульсного воздействия в нефтегазовых скважинах и устройство для его осуществления» по патенту Российской Федерации №2090747 Е21В 43/25, 28/00, 1992 г., принятое за прототип, которое включает периодическое возбуждение ударной волны в жидкости электрическими разрядами между электродами, в качестве одного из них используют поверхность конуса или скважинной трубы, второй электрод размещают в конусе и направляют отражаемые от конуса волны на поверхность воздействия, предварительно сфокусировав их. К недостаткам данного изобретения следует отнести отсутствие возможности сочетания нескольких факторов воздействия на объект, что снижает его интенсивность и производительность.
Целью изобретения является повышение интенсивности и производительности воздействия в скважине, а также управление рабочим процессом.
Это достигается тем, что в отличие от известного в данном способе электрический ток подают непрерывно в режиме переменного, пропускают его через жидкость, разогревают электроды, доводят жидкость в зазоре до газообразного состояния, разгоняют газ, выводят его из зазора и одновременно заполняют последний жидкостью, а также тем, что изменяют мощность электрического тока и давление жидкости.
При прохождении электрического тока от электрода к электроду через жидкость возникает замкнутая электрическая цепь, проводники нагреваются, что приводит к разогреву скважины и переходу жидкости в зазоре между электродами в газообразное состояние. Истечение газа из зазора, как и заполнение освободившегося объема жидкостью, приводит, в свою очередь, к возникновению вибраций, которые передаются на обрабатываемую часть скважины. Подача тока в виде переменного позволяет избежать явления электролиза жидкости. Изменением мощности электрического тока изменяют интенсивность разогрева, изменение давления жидкости приводит к изменению температуры газообразования. Оба этих фактора влияют на амплитудно-частотные характеристики вибраций, что позволяет проводить настройку рабочих режимов и управление процессом.
Скважинный генератор для реализации способа содержит металлический корпус в виде трубы с крепежной головкой и соплом, внутренний электрод с профилированной головкой, изолятор для установки последнего по оси корпуса, провод, источник тока. Отличие устройства от известного заключается в том, что внутренний электрод снабжен сквозным отверстием, его поверхность образует с корпусом кольцевой канал, радиальная величина которого определяется из условия непробиваемости электрическим напряжением, профилированной головке придают форму конуса, изолятору - форму днища, на крепежной головке установлен штуцер, а также в том, что корпус снабжен металлическим бандажом с ребрами.
Совокупность существенных признаков заявляемых способа и устройства позволяет улучшать фильтрационные характеристики продуктивного пласта, устранять засоренность скважин парафиновыми отложениями и особенно эффективна для разработки пластов, содержащих тяжелые нефти или находящихся в низкотемпературных климатических районах.
Техническая сущность способа и устройства поясняются чертежом, где 1 - скважина; 2 - корпус; 3 - крепежная головка; 4 - штуцер; 5 - профилированная в виде конуса головка внутреннего электрода; 6 - внутренний электрод; 7 - кольцевой канал; 8 - проводник тока; 9 - днище из электроизолятора; 10 - металлический бандаж с ребрами, 11 - радиальная перфорация.
Скважинный генератор осуществляет способ следующим образом.
В скважину 1 опускают корпус 2 генератора, который с помощью днища 9 и бандажа 10 располагают в призабойной зоне и ориентируют по оси, так чтобы крепежная головка была направлена к устью скважины. Через штуцер 4 генератор связывают трубопроводом с внешними системами регулирования рабочего режима (не показаны), корпус и внутренний электрод 6 имеют между собой зазор, образующий кольцевой канал 7, конус 5 придает выходу из канала форму диффузора, через перфорацию 11 связывают канал и полость внутреннего электрода. Проводником 8 внутренний электрод связан с источником электрического тока (не показан).
Внутренний электрод подключают к источнику переменного электрического тока, таким образом получают замкнутую электрическую цепь, разогревают электроды, доводят жидкость в кольцевом канале до перехода в газообразное состояние, благодаря возникающему избыточному давлению газ выводится за канал в полость, заполненную жидкостью, после чего электрическая цепь размыкается, канал снова заполняется жидкостью, таким образом генерируется импульс, электрическая цепь восстанавливается и процесс возобновляется. Наличие конусной головки придает каналу на выходе форму диффузора, что облегчает вывод газа в полость генератора, бандаж с ребрами обеспечивает прогрев обрабатываемого участка скважины. С помощью внешних систем регулирования изменяют давление жидкости в полости генератора и мощность электрическою тока в цени, тем самым настраивают генератор на оптимальный режим обработки скважины.
Для проверки работоспособности данного технического решения была изготовлена модель скважинного генератора и проведены ее стендовые испытания с измерением вибраций, по результатам которых можно сделать вывод о полезности заявляемого изобретения, направленного на повышение продуктивности нефтегазовых скважин.
1. Способ электрогидроимпульсного воздействия в нефтегазовых скважинах, включающий размещение в рабочей зоне скважины изолированных друг от друга наружного и внутреннего электродов, зазор между которыми заполняют жидкостью и подают электрический ток на один из них, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности и производительности воздействия, электрический ток подают непрерывно в режиме переменного, пропускают его через жидкость, разогревают электроды, доводят жидкость в зазоре до газообразного состояния, разгоняют газ, выводят его из зазора и одновременно заполняют последний жидкостью.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью управления рабочим процессом, изменяют мощность электрического тока и давление жидкости.
3. Скважинный генератор для электрогидроимпульсного воздействия, содержащий металлический корпус в виде трубы с крепежной головкой и соплом, внутренний электрод с профилированной головкой, изолятор для установки последнего по оси корпуса, провод и источник тока, отличающийся тем, что, с целью разогрева рабочей зоны, внутренний электрод снабжен сквозным осевым отверстием, его поверхность образует с корпусом кольцевой канал, радиальная величина которого определена из условия непробиваемости электрическим напряжением, профилированная головка выполнена в форме конуса, изолятор - в форме днища, а на крепежной головке установлен штуцер.
4. Скважинный генератор по п.3, отличающийся тем, что, с целью увеличения частоты импульсного воздействия, на внутреннем электроде выполнена радиальная перфорация.
5. Скважинный генератор по пп.3 и 4, отличающийся тем, что, с целью увеличения зоны обогрева, корпус снабжен металлическим бандажом с ребрами.
