Способ разработки нефтяных месторождений

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли и может быть использовано при освоении природных и техногенных нефтяных месторождений полезных ископаемых с трудно извлекаемыми углеводородами. Техническим результатом является повышение технологической и эксплуатационной эффективности процесса добычи углеводородов путем интенсификации процесса проницаемости пласта, инициирования гидроразрыва активационными компонентами и образования кавитационных гидродинамических эффектов для повышения общей нефтеотдачи. Предложен способ разработки нефтяных месторождений, включающий вскрытие продуктивного пласта системой вертикальных скважин, через которые подают под давлением вытесняющий из продуктивного пласта нефть агент в виде трехфазной смеси, состоящей из водогазовой эмульсии, подготовленной в электрохимическом реакторе. При этом скорость подачи и расход водогазовой эмульсии производят с учетом термобарических условий вертикальной скважины и эффекта инициирования кавитации при инверсионной модуляции водогазовой эмульсии. Для ускорения процесса инверсии водогазовой эмульсии и активизации процесса кавитации осуществляют периодическую подачу через вертикальную скважину в продуктивный пласт в необходимом объеме водогазовой эмульсии, подготовленной из раствора – от 1 до 10 г карбоната натрия на один литр воды в электрохимическом реакторе. Перед осуществлением высоковольтного плазмогенерирующего электроразряда, инициирующего пульсации, и излучением волн сжатия и разрежения, активизирующих схлопывание пузырьков электролитических газов на достаточном расстоянии от вертикальной скважины, осуществляют в необходимом объеме периодическую подачу в продуктивный пласт через вертикальную скважину водогазовой эмульсии с последующим ослаблением связей тяжелых фракций нефти с минеральными частицами и формированием подвижной водогазонефтяной внутрипластовой эмульсии. При этом перед включением излучающего устройства электроразрядного генератора эжектор системы подачи водогазовой эмульсии извлекают из скважины на безопасное расстояние, включают демпфирующее устройство для концентрации пульсаций по направлению продуктивного пласта и снижения распространения пульсаций через вертикальную скважину к устью, а посредством автоматической системы осуществляют управление параметрами работы системы подачи водогазовой эмульсии, периодичностью включения и регулирования импульсной электрической мощности и длительности плотности энергии, инициируемой излучающим устройством электроразрядного генератора. 1 ил.

 

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли и может быть использовано при освоении природных и техногенных нефтяных месторождений полезных ископаемых с трудно извлекаемыми углеводородами.

Известны устройства для гидроразрыва пластов с использованием элементов конструкции для осуществления электроразряда, инициирующего гидроудар в скважине [1], а также - способы интенсификации добычи нефти с использованием звуковых колебаний низких частот и высоких частот ультразвукового диапазона, которые производят акустическим резонатором-генератором звука, размещаемым на забое скважины [2] и - электромагнитного резонансного воздействия на продуктивный пласт, в котором с помощью резонансно-волновых генераторов, расположенных на поверхности или погруженных в скважину, создают в продуктивном пласте электромагнитные колебания, которые накладывают на собственную частоту колебаний углеводородного флюида, формируя резонансные электромагнитные колебания, и управляют резонансными колебаниями с помощью размещенной на поверхности аппаратуры [3].

Недостатками данных способов являются сложные технологические процессы и высокие затраты на реализацию гидроразрыва пласта.

Известен способ воздействия на флюид нефтяных месторождений при добыче нефти, заключающийся в погружении в скважину резонансно-волнового устройства и создании колебательного процесса заданной частоты в обрабатываемом нефтяном флюиде в зоне осуществления добычи нефти. Резонансно-волновое устройство погружают в одну из скважин обрабатываемого участка, а на его поверхности размещают подвижные резонансные модули, волноводы и контуры, колебательный процесс осуществляют непосредственно в обрабатываемом нефтяном флюиде несущими электромагнитными волнами в диапазоне частот 3⋅10^-5 до 3⋅10¹⁴ Гц или ультразвуковыми волнами в диапазоне частот от 1,5⋅10⁴ до 10⁹ Гц, или акустическими волнами в диапазоне частот от 17 Гц до 20 кГц, которые модулируют информационными сигналами, резонансными углеводородам обрабатываемого нефтяного флюида, и формируют в стоячие волны. Используется акустическое поле интенсивностью 8-10 кВт/м² (это значит - 0,8-1 Вт/см²) с частотой 18-25 кГц [4]. Аналог также включает информацию, содержащую пояснения для уточнения аргументации использования физического воздействия на обрабатываемую среду. Отмечено, что значение интенсивности волнового поля, необходимое для воздействия на среду, существенно зависит от его исходного термодинамического состояния.

Данный способ также не учитывает относительных массовых характеристик по составу породы с флюидами, растворами и расклинивающими агентами при воздействии в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот.

Известен способ активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов, заключающийся в размещении на поверхности оборудования для управления параметрами резонансно-волнового устройства, погружении в скважину резонансно-волнового устройства для создания колебательного процесса заданной частоты в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот. Для интенсификации снижения вязкости обрабатываемого нефтяного флюида в акустическом поле посредством изменения термодинамического состояния частичным нагревом - за счет поглощения упругой энергии и разрывом связей у отдельных макромолекул обрабатываемого нефтяного флюида инициируют кавитацию интенсивностью излучения в инфразвуковом и высокочастотном диапазонах частот излучения, а также - ультразвуковом воздействии в зависимости от соотношения содержания вязкой составляющей обрабатываемого нефтяного флюида [5].

Основным недостатком данного способа является необходимость использования ультразвукового излучателя в агрессивной среде и ограничения интенсивности излучения.

Известен способ гидравлического разрыва пласта, включающий закачку в пласт жидкости и разрыв пласта повышением забойного давления с созданием трещины заданного размера, снижение забойного давления ниже давления разрыва пласта, закачку суспензии с закрепляющим материалом и закачку продавочной жидкости с темпом, используют суспензию с закрепляющим материалом в виде геля и закачивают ее в объеме, большем объема созданной трещины [6].

Основным недостатком способа является использование гелевой суспензии, снижающей эффективность процесса добычи углеводородов.

Наиболее близким по технической сущности является способ разработки нефтяных месторождений, включающий вскрытие продуктивного пласта системой вертикальных скважин, через которые подают под давлением вытесняющий из продуктивного пласта нефть реагент в виде трехфазной смеси, состоящей из водогазовой эмульсии, подготовленной в электрохимическом реакторе, скорость подачи и расход водогазовой эмульсии производится с учетом термобарических условий вертикальных скважин и эффекта инициирования кавитации при инверсионной модуляции водогазовых эмульсий. В качестве агента в продуктивный пласт под повышенным давлением подают трехфазную смесь, состоящую из водогазовой эмульсии, подготовленной в анодной камере электрохимического реактора с добавлением реагента, повышающего рН водогазовой эмульсии до уровня 9-11, и песчано-гравийного материала фракции не более 4-7 мм в зависимости от содержания массы песка по отношению к гравию и содержания твердого к жидкому в водогазовой эмульсии, подготовленной в анодной камере, для обеспечения гидроразрыва продуктивного пласта [7].

Основным недостатком данного способа являются ограничения по физико-химическим параметрам активизации проницаемости для прохождения добываемого флюида по объему и дальности проникновения.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении технологической и эксплуатационной эффективности процесса добычи углеводородов путем интенсификации процесса проницаемости пласта, инициирования гидроразрыва активационными компонентами и образования кавитационных гидродинамических эффектов для повышения общей нефтеотдачи.

Технический результат достигается за счет того, что в способе разработки нефтяных месторождений, включающем вскрытие продуктивного пласта системой вертикальных скважин, через которые подают под давлением вытесняющий из продуктивного пласта нефть агент в виде трехфазной смеси, состоящей из водогазовой эмульсии, подготовленной в электрохимическом реакторе, скорость подачи и расход водогазовой эмульсии производится с учетом термобарических условий вертикальной скважины и эффекта инициирования кавитации при инверсионной модуляции водогазовой эмульсии, для ускорения процесса инверсии водогазовой эмульсии и активизации процесса кавитации осуществляют периодическую подачу через вертикальную скважину в продуктивный пласт в необходимом объеме водогазовую эмульсию, подготовленную из раствора - от 1 до 10 г карбоната натрия на один литр воды, в электрохимическом реакторе - перед осуществлением высоковольтного плазмогенерирующего электроразряда, инициирующего пульсации, излучение волн сжатия и разрежения, активизирующих схлопывание пузырьков электролитических газов на достаточном расстоянии от вертикальной скважины с последующим ослаблением связей тяжелых фракций нефти с минеральными частицами и формированием подвижной водо-газо-нефтяной внутрипластовой эмульсии для повышения общей нефтеотдачи продуктивного пласта, при этом перед включением излучающего устройства электроразрядного генератора эжектор системы подачи водогазовой эмульсии извлекается из скважины на безопасное расстояние, включается демпфирующее устройство для концентрации пульсаций по направлению продуктивного пласта и снижения распространения пульсаций через вертикальную скважину к устью, а посредством автоматической системы осуществляют управление параметрами работы системы подачи водогазовой эмульсии, периодичностью включения и регулирования импульсной электрической мощности и длительности плотности энергии, инициируемой излучающим устройством электроразрядного генератора.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

На фиг. 1 - общий вид разреза реализации способа.

Способ выполняется с помощью системы подачи водогазовой эмульсии 1, которая производит из накопителя 2 электрохимического реактора 3 через вертикальную скважину 4 закачку агента 5 в продуктивный пласт 6. Агент 5 представляет собой трехфазную смесь, состоящую из водогазовой эмульсии 7, подготовленной в электрохимическом реакторе 3. Водогазовая эмульсия 7 подготавливается из раствора - от 1 до 10 г карбоната натрия на один литр воды, подвергается физико-химической инверсии с образованием газосодержащих пузырьков. Водогазовая эмульсия 7 подается на достаточное расстояние 8 от вертикальной скважины 4. Перед включением излучающего устройства 9 электроразрядного генератора 10 эжектор 11 системы подачи водогазовой эмульсии 1 извлекается из скважины на безопасное расстояние 12. Автоматическая система 13 осуществляет управление параметрами включения и перемещения эжектора 11 системы подачи водогазовой эмульсии 1, а также -периодичностью включения и регулирования импульсной электрической мощности и длительности плотности энергии, инициируемой излучающим устройством 9 электроразрядного генератора 10. Излучающее устройство 9 снабжено демпфирующим устройством 14. Вертикальная скважина 4 перекрывается демпфирующим устройством 14 для концентрации пульсаций по направлению продуктивного пласта 6 и снижения распространения пульсаций от излучающего устройства 9 электроразрядного генератора 10 через вертикальную скважину 4 к устью 15. Безопасное расстояние 12, на которое извлекается эжектор 11 системы подачи водогазовой эмульсии 1, может быть и на горизонтальной поверхности 16 у устья 15 вертикальной скважины 4. Комбинированное воздействие инжекции водогазовой эмульсии 7 и пульсаций от излучающего устройства 9 электроразрядного генератора 10 формирует подвижную водо-газо-нефтяную внутрипластовую эмульсию 17.

Способ разработки нефтяных месторождений выполняется следующим образом.

Способ разработки нефтяных месторождений осуществляется путем вскрытия продуктивного пласта 6 системой вертикальных скважин 4. Через вертикальную скважину 4 из накопителя 2 подают под давлением вытесняющий из продуктивного пласта 6 нефть агент 5 в виде трехфазной смеси, состоящей из водогазовой эмульсии 7, подготовленной в электрохимическом реакторе 3. Скорость подачи и расход водогазовой эмульсии 7 производится с учетом термобарических условий вертикальной скважины 4 и эффекта инициирования кавитации при инверсионной модуляции водогазовой эмульсии 7. Для ускорения процесса инверсии водогазовой эмульсии и активизации процесса кавитации водогазовую эмульсию 7 подготавливают из раствора от 1 до 10 г карбоната натрия на один литр воды в электрохимическом реакторе 3. Перед осуществлением высоковольтного плазмогенерирующего электроразряда, инициирующего пульсации, излучение волн сжатия и разрежения, активизирующих схлопывание пузырьков электролитических газов на достаточном расстоянии 8 от вертикальной скважины 4 осуществляют в необходимом объеме периодическую подачу в продуктивный пласт 6 через вертикальную скважину 4 водогазовую эмульсию 7, которая способствует последующему ослаблению связей тяжелых фракций нефти с минеральными частицами и формированию подвижной водо-газо-нефтяной внутрипластовой эмульсии 17 для повышения общей нефтеотдачи продуктивного пласта 6. Перед включением излучающего устройства 9 электроразрядного генератора 10 эжектор 11 системы подачи водогазовой эмульсии 1 извлекается из скважины на безопасное расстояние 12 в вертикальной скважине 4 или - на горизонтальную поверхность 16 у устья 15 вертикальной скважины 4. Включается демпфирующее устройство 14 для концентрации пульсаций по направлению продуктивного пласта 6 и снижения распространения пульсаций через вертикальную скважину 4 к устью 15. Посредством автоматической системы 13 осуществляют управление параметрами работы системы подачи водогазовой эмульсии 1, периодичностью включения и регулирования импульсной электрической мощности и длительности плотности энергии, инициируемой излучающим устройством 9 электроразрядного генератора 10.

Предлагаемый способ разработки нефтяных месторождений повысит технологический уровень добычи полезного ископаемого, уменьшит энергозатраты, улучшит эксплуатационные показатели по обслуживанию комплекса, повысит рентабельность производства и экологическую безопасность.

Источники информации

1. Патент RU №2412346, Е21В 43/26, Е21В 47/01, опубл. 20.02.2011.

2. Патент RU №2133332, Е21В 43/00, Е21В 43/25, опубл. 20.07.1999.

3. Патент RU №2379489, Е21В 43/16, опубл. 20.01.2010.

4. Патент RU №2281387, Е21В 43/16, опубл. 10.08.2006.

5. Патент RU №2750770, Е21В 43/16, опубл. 02.07.2021.

6. Патент RU №2164290, Е21В 43/26, опубл. 20.03.2001.

7. Патент RU №2753318, Е21В 43/267, опубл. 13.08.2021.

Способ разработки нефтяных месторождений, включающий вскрытие продуктивного пласта системой вертикальных скважин, через которые подают под давлением вытесняющий из продуктивного пласта нефть агент в виде трехфазной смеси, состоящей из водогазовой эмульсии, подготовленной в электрохимическом реакторе, скорость подачи и расход водогазовой эмульсии производят с учетом термобарических условий вертикальной скважины и эффекта инициирования кавитации при инверсионной модуляции водогазовой эмульсии, отличающийся тем, что для ускорения процесса инверсии водогазовой эмульсии и активизации процесса кавитации осуществляют периодическую подачу через вертикальную скважину в продуктивный пласт в необходимом объеме водогазовой эмульсии, подготовленной из раствора – от 1 до 10 г карбоната натрия на один литр воды в электрохимическом реакторе, перед осуществлением высоковольтного плазмогенерирующего электроразряда, инициирующего пульсации, и излучением волн сжатия и разрежения, активизирующих схлопывание пузырьков электролитических газов на достаточном расстоянии от вертикальной скважины, осуществляют в необходимом объеме периодическую подачу в продуктивный пласт через вертикальную скважину водогазовой эмульсии с последующим ослаблением связей тяжелых фракций нефти с минеральными частицами и формированием подвижной водогазонефтяной внутрипластовой эмульсии для повышения общей нефтеотдачи продуктивного пласта, при этом перед включением излучающего устройства электроразрядного генератора эжектор системы подачи водогазовой эмульсии извлекается из скважины на безопасное расстояние, включают демпфирующее устройство для концентрации пульсаций по направлению продуктивного пласта и снижения распространения пульсаций через вертикальную скважину к устью, а посредством автоматической системы осуществляют управление параметрами работы системы подачи водогазовой эмульсии, периодичностью включения и регулирования импульсной электрической мощности и длительности плотности энергии, инициируемой излучающим устройством электроразрядного генератора.