Технология электрогидравлической обработки скважин

СОДЕРЖАНИЕ

 

 Введение________________________________________________________ 3

1. Технология электрогидравлической  обработки скважин (ЭГУ)_________5

2. Электрогидравлическая  скважинная аппаратура для интенсификации  добычи нефти и детальной сейсморазведки____________________________9

 2.1. Конструкция скважинного аппарата______________________________11

 2.2. Результаты испытаний скважинного аппарата______________________13

 Заключение______________________________________________________16

 Список использованной литературы_________________________________17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В международной практике роль воспроизводства сырьевой базы нефтедобычи за счет внедрения современных  методов увеличения нефтеотдачи (тепловых, газовых, химических, микробиологических) на базе инновационных техники и технологий быстро растет и становится все более приоритетной.

В настоящее время приоритетным направлением прироста запасов нефти  в мировой нефтедобыче является - развитие и промышленное применение современных интегрированных методов  увеличения нефтеотдачи (МУН), которые способны обеспечить синергетический эффект в освоении новых и разрабатываемых нефтяных месторождений.

Согласно оценкам специалистов компании Зарубежнефть, за последнее десятилетие дополнительная добыча за счет применения современных МУН в России непрерывно снижается и в настоящее время ее объем в общей добыче нефти практически незаметен.

Важнейшей научно-технической  проблемой в области разработки нефтяных и газовых месторождений  является наиболее полная добыча их из недр. Известно, что успешное её решение  зависит от состояния призабойной зоны пласта.

Состояние призабойной зоны пласта определяется процессами, происходящими во время бурения, крепления, освоения и ремонта скважин, в результате чего происходит загрязнение призабойной зоны пласта через проникновение фильтрата бурового раствора, закупорки канала фильтрации разного вида асфальтосмолистыми и парафиновыми фракциями, механическими частицами. Опыт показывает, что у большинства скважин именно эти обстоятельства вызывают понижение их дебита.

 Для повышения продуктивности  скважин используются широко  известные методы обработки призабойной зоны пласта, такие как кислотные и тепловые, обработка поверхностно-активными веществами, гидравлический разрыв пласта, гидропескоструйная перфорация, щелевая разгрузка прискваженной зоны,  аккустическо-волновые и технология электрической обработки скважин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   1.Технология электрогидравлической обработки скважин (ЭГУ).

При инжекции плотного плазменного сгустка в жидкую среду происходит формирование волн сжатия и разряжения большой амплитуды. Распространяясь в прискваженной зоне, они разрушают кольматирующие образования.

При электрическом разряде  между двух электродов в жидкой среде  происходит формирование канала сквозной проводимости с последующим его  расширением до схлопывающейся низкотемпературной плазменной каверны, образующей ударную волну и волны сжатия. Время действия ударной волны не превышает 0,3 х10-6 сек. Распространяясь в прискважинной зоне, она разрушает кольматирующие образования. Основными параметрами электрогидравлической обработки, определяющими ее эффективность, являются давление ударной волны и число генерируемых импульсов вдоль интервала перфорации.

 В результате импульсного  воздействия на призабойную зону происходит увеличение проницаемости продуктивных пород и, как следствие, увеличение в 2-4 раза дебита скважины. Время обработки одной скважины – до 6 часов.

В последнее время широкое  применение находят взрывные источники  энергии (электрогидравлический разряд, твердые взрывчатые вещества), размещаемые  в призабойной зоне скважины. При этом воздействие на пласт осуществляется упругими импульсами. Указанные источники возбуждают интенсивную ударную волну, которая поглощается на незначительном расстоянии от места взрыва. Погружение взрывного источника в призабойную зону приводит к длительному выводу скважины из рабочего состояния в связи с проведением длительных подготовительных работ. Кроме того, применение взрывных источников может привести к повреждению основной колонны скважины. Их размещение на дневной поверхности не обеспечивает положительного эффекта в результате интенсивного затухания высокочастотных несущих гармоник ударной волны.

 Для повышения продуктивности  скважин нами создан мощный  плазменный генератор гидроакустических  импульсов с параметрами: накапливаемая  электрическая энергия - 25 кДж,  длительность импульсов регулируется  в пределах 10-3 – 10-2 с, частота следования - 10 импульсов в минуту.

Целью проекта является применение мощных плазменных генераторов гидроакустических  импульсов для интенсификации добычи нефти и газа, при этом канал  скважины используется в качестве акустического  волновода для транспортировки  упругой энергии в область  продуктивного пласта.

 Использование мощных  плазменных генераторов упругих  импульсов позволяет управлять  амплитудно-временными параметрами  упругих импульсов, значительно  увеличить время выделения энергии  и исключить возникновение ударной  волны. Это обеспечивает их  малое затухание при распространении  вдоль акустического волновода  - канала скважины, даёт возможность  расположить источник упругих   импульсов на дневной поверхности  и позволяет сократить время  вывода скважины из рабочего  состояния.

Интенсификация добычи углеводородов  путём воздействия на продуктивный пласт мощными упругими импульсами заключается в следующем:

В устье скважины устанавливается  плазменный генератор упругих импульсов. Работа генератора основана на реализации мощного электрического разряда  в ограниченном воздушном канале с параметрами:

 

 

·          Энергия в разряде – до 20 кДж;

·          Рабочее напряжение – 5 кВ;

·          Длительность импульса – 10-3.

 

 В этом случае генерируемый  упругий импульс распространяется  по каналу скважины в призабойную зону. Канал скважины выполняет роль акустического волновода. Параметры генерируемого упругого импульса:

·          Длительность по основанию – 10-2с;

·          Амплитуда давления - до 300 атм.;

·          Форма импульса – колоколообразная.

 

За счёт затухания, амплитуда  волны в призабойной зоне уменьшается в несколько раз, а её фронт становится более крутым (укручается). Отличительная особенность данного генератора от используемых ультразвуковых и низкочастотных скважинных источников упругих колебаний заключается в том, что он обладает достоинствами тех и других. В частности, импульсы, воздействующие на пласт, содержат как низкочастотные, так и высокочастотные гармоники, мощность которых, более чем на порядок превышает мощность известных аналогов. Значительные амплитуда и градиент давления импульсов обеспечивает разрушение коллоидно-диссперсных смесей (КДС) и пограничных слоев в жидкости на поверхности поровых каналов. Интенсивное упругое поле приводит к очистке призабойной зоны от механических примесей, глинистого раствора, твердого парафина и солей. Кроме того, упругими импульсами разрушается кольматационные отложения, образуются новые и раскрываются существующие трещины, увеличивается объемная газонасыщенность пластовых флюидов. Как следствие повышается продуктивность скважины.

  Предлагаемый способ  обработки продуктивного пласта  является инновационной экологически  безопасной технологией, соответствует  Статье 2 (пункт 1.-а-iv) Киотского протокола (инновационная экологически безопасная технология).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Электрогидравлическая  скважинная аппаратура для интенсификации  добычи нефти и детальной сейсморазведки.

В современной обстановке ограниченных запасов и сравнительно низких цен на нефть многие компании фокусируют свое внимание на уточнение  запасов нефти путем повышения  детальности и точности изучения уже известных месторождений  нефти и газа, а также на мерах  по повышению нефтеотдачи продуктивных пластов.

Трестом “Куйбышевнефтегеофизика” совместно с Куйбышевским авиационным институтом была установлена принципиальная возможность применения электрогидравлического эффекта для возбуждения упругих колебаний и ведения сейсморазведки.

 Оказалось, что искровой  источник генерирует более широкий  и более высокочастотный спектр  колебаний и дает лучшее пространственное  разрешение, чем взрывной источник. Кроме того, он легко автоматизируется  и синхронизируется с приемной  сейсморазведочной станцией. Однако  в первых искровых источниках  сейсмоакустических волн в скважину (на глубину 5-8 метров) опускалась  лишь электродная система-излучатель, а емкостной накопитель энергии,  системы его зарядки и управления  находились на поверхности земли.  Дальнейшее погружение излучателя  приводило к уменьшению разрядного  тока и энергии акустического  сигнала.

В 1982 г. Wesley запатентовал способ и устройство для электрогидравлического извлечения сырой нефти, согласно которому нефтеносный пласт может быть стимулирован ударной волной, порожденной электрическим разрядом в скважинной жидкости.2) Энергия для электрического разряда берется от конденсаторной батареи, состоящей из большого числа параллельно соединенных конденсаторов суммарной емкостью 100 мФ и напряжением 3 кВ (энергией 450 кДж!!!). Конденсаторная батарея заключена внутри металлического корпуса, который размещается внутри ствола скважины на интервале нефтеносного пласта. Питание и управление конденсаторной батареей осуществляется через геофизический кабель с помощью наземного пульта питания и управления.

Хотя данное устройство имеет  очень большую энергоемкость 450 кДж, его низкое рабочее напряжение всего 3 кВ затрудняет пробой скважинной жидкости и быстрый ввод электромагнитной энергии в канал разряда. Соответственно, низки параметры ударной волны. Для облегчения пробоя скважинной жидкости и увеличения амплитуды

ударной волны в устройство введена дополнительная инжекторная батарея емкостью 8 мкФ и напряжением 30 кВ (энергией 3,6 кДж).

Специальным конструкторским  бюро “Электрогидравлика” (г. Николаев, Украина) было спроектировано скважинное электрогидравлическое устройство “Скиф”, в котором конденсаторная батарея была выполнена из нескольких параллельно соединенных конденсаторов на рабочее напряжение 30 кВ и суммарную энергию 1 кДж .3,4) Диаметр этого устройства составлял 114 мм , длина 6,5 м. Увеличение рабочего напряжения батареи улучшило условия пробоя скважинной жидкости и резко увеличило амплитуду ударной волны (амплитуда ударной волны прямо пропорционально плотности скважинной жидкости и обратно пропорциональна квадрату длительности электрического разряда).

 СКБ “Электрогидравлика”, ПО “Татнефтегеофизика” и ПО “Пермнефть” провели первые совместные работы по обработке призабойной зоны нефтяных скважин электрогидравлическим источником “Скиф” энергоемкостью 1 кДж. Работы имели успех на 70% обработанных скважин. Повышение нефтеотдачи пласта составляло 30-50%, а производительности добывающих и нагнетательных скважин 50-150%. Наилучшие результаты были получены на пластах с глинистостью не более 22%. Положительный эффект от электрогидравлической обработки пласта сохранялся в течение 6-10,5 месяцев)

Ниже в докладе представлены конструкция и результаты стендовых  испытаний спроектированного авторами нового значительно более мощного  скважинного электрогидравлического аппарата ЭГИС-5.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 Конструкция скважинного аппарата.

Блок-схема скважинного  электрогидравлического аппарата ЭГИС-5 показана на рис. 1.

Скважинный электрогидравлический  аппарат ЭГИС-5 имеет диаметр 102 мм, длину 3.5-6.5 м, термостойкость 100 С и баростойкость 50 МПа.

В состав погружной части аппарата входят зарядное устройство, от двух до пяти конденсаторных модулей, газонаполненный разрядник и излучатель акустических волн. На поверхности земли находится только небольшой пульт питания и управления мощностью 0,8 кВт. Спуск аппарата на уровень продуктивного (исследуемого) пласта и подъем осуществляется на стандартном геофизическом кабеле.

Рис.1 Блок-схема ЭГИС-5

Аппарат имеет выход для  синхронного запуска измерительной  станции и измерения времени  пробега (первых вступлений) сейсмических волн.

Запасаемая энергия аппарата достигает 5 кДж, рабочее напряжение 35 кВ. Электрическая мощность, выделяемая на искровом промежутке в жидкости превышает 350 МВт. Частота повторения разрядов 6-10 имп/мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2  Результаты испытаний скважинного аппарата

Аппарат ЭГИС-5 прошел успешно  наземные электрические и электрогидравлические  испытания.

Результаты испытаний  следующие. Аппарат выдержал в течение  суток гидростатическое давление 300 атм и температуру 105С.

При работе на резистивную  нагрузку аппарат подобен коаксиальной линии. С ростом числа конденсаторных модулей длительность импульса тока увеличивается при некотором  уменьшении времени его нарастания и сохранении на неизменном уровне амплитуды тока. Коэффициент преобразования электрической энергии, накопленной  в конденсаторных модулях, в энергию  резистивной нагрузки составляет 84-94%.

При работе на нелинейный водяной  промежуток коэффициент преобразования электростатической энергии конденсаторов  в энергию канала разряда снижается  до 74-84%. Амплитуда тока составляет примерно 30 кА. Длительность импульса тока равна 7 мкс. Пауза тока не превышает 2 мкс. Мощность в разряде превышает 270 МВт.