УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ДОБЫЧИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к добыче углеводородных полезных ископаемых, заключенных в пласте горной породы, которые фильтруются в микронеоднородной среде к перфорированной части скважин, таких как нефть и газ.
Полезная модель может быть использована в нефтегазодобывающей промышленности для увеличения объемов их добычи.
Известно устройство для интенсификации добычи углеводородов (патент RU 36856, 2003 г.), путем воздействия на призабойную зону скважины однонаправленными импульсами электрического тока. Устройство содержит электроды, размещенные в прифильтровых зонах, по меньшей мере, двух расположенных на продуктивном пласте скважин, и систему формирования импульсов электростимуляции скважины.
Устройство снабжено также источником хладагента и блоком управления инжекцией хладагента.
Система формирования импульсов электростимуляции скважины включает последовательно включенные генератор переменного тока, регулируемый преобразователь переменного тока в постоянный, зарядный блок и блок накопления электрической энергии, формирователь импульсов электростимуляции скважины, а также модуль управления зарядным током, и, кроме того, последовательно включенные узел контроля амплитуды и формы импульсов электростимуляции скважины и блок формирования оптимальных электрических параметров импульсов электростимуляции скважины.
В ходе работы устройства на прифильтровую зону скважины через электрод подается обычный однонаправленный импульсный ток, полученный путем вырезания из амплитуды напряжения (силы тока) постоянного тока участков определенной длительности. Получается кратковременно действующий постоянный ток, который может вызывать электрохимические реакции, приводящие к локальным повреждениям фильтров обсадных колонн, если они используются в качестве электродов. Применение жидкого азота в качестве хладагента на момент реализации устройства и впрыски пара после реализации приводит к резкому изменению термодинамического состояния скважины и может негативно отразиться на целостности обсадной колонны и цементного путем появления трещин, а это может грозить «пальцевыми» прорывами и как следствие увеличением обводненности добываемой продукции. Кроме того, все эти мероприятия приводят к существенным и необоснованным удорожаниям, энерго- и трудозатратам.
Известно устройство для интенсификации добычи нефти (патент RU 2199659, 2003 г), содержащее конденсаторное разрядное устройство с искровым разрядником, введенными в скважину через обсадную трубу. В ходе работы устройства в жидкости призабойной зоны скважины высоковольтными импульсными разрядами генерируют электрогидравлическую ударную волну. Недостатками известного устройства является невысокая результативность в повышении производительности эксплуатационных скважин, т.к. устройство имеет малый радиус воздействия на продуктивный пласт в силу больших гидравлический сопротивлений распространения ударной волны в нем и невозможностью равномерно воздействовать по всей мощности пласта.
В основу полезной модели положена задача создания устройства для увеличения объемов добычи углеводородного сырья из пластов горных пород, позволяющего результативно повысить производительность эксплуатационных скважин, через которые производится добыча углеводородного сырья.
Техническим результатом является увеличение дебита углеводородного сырья из эксплуатационных скважин. Увеличение дебита углеводородного сырья, в основном, составляет от 1,3 до 3,5 раз.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для увеличения добычи углеводородного сырья, включающем электроды и систему формирования электрических импульсов для передачи электрической энергии к продуктивным пластам, заполненным углеводородами, система содержит силовой блок, подсоединенный к источнику переменного тока большой мощности через понижающий напряжение трехфазный трансформатор, и преобразующий переменный ток рабочего напряжения трансформатора в квазистационарный биполярный ток, блок управления, импульсный датчик тока, подсоединенный к блоку управления и установленный перед одним из электродов, размещенных в продуктивном плате и соединенных кабелем с выходом силового блока, при этом силовой блок выполнен в виде двух блоков, каждый из которых подсоединен к блоку управления и содержит частотные тиристоры, сгруппированные по фазам, и преобразующие переменный ток рабочего напряжения трансформатора в ток одной собственной полярности.
Целесообразно, чтобы устройство для увеличения добычи углеводородного сырья было дополнительно снабжено блоком сигнализации, подсоединенным к силовому блоку.
Целесообразно также, чтобы устройство для увеличения добычи углеводородного сырья содержало блок автономного питания блока управления.
В дальнейшем полезная модель поясняется описанием и схемами, где на фиг.1 показана принципиальная схема устройства для увеличения добычи углеводородного сырья, в комплексе, на фиг.2 - электрическая схема системы формирования электрических импульсов и передачи электрической энергии к продуктивным пластам, на фиг.3 - электрическая схема силового блока системы.
Устройство для увеличения добычи углеводородного сырья представляет собой комплекс (фиг.1), включающий систему 4 формирования электрических импульсов и передачи электрической энергии к продуктивным пластам 18, содержащих углеводородное сырье, через электроды 5, установленные в пластах и подсоединенные к системе 4 токоведущими кабелями 13.
Система 4 подсоединена к источнику 1 переменного тока большой мощности через коммутационное устройство 2 и понижающий напряжение трехфазный трансформатор 3. В зависимости от конкретных технологических, энергетических и горно-геологических условий в качестве источника 1 питания могут выступать как автономно-передвижной дизель-генератор, так и стационарная трансформаторная подстанция или сами линии электропередач с высоковольтным прерывателем.
Система 4 (фиг.2) содержит силовой блок 6, подсоединенный к трансформатору 3 силовыми шинами 10, и служащий для преобразования переменного тока рабочего напряжения трансформатора 3 в квазистационарный биполярный ток, блок 7 управления преобразованием, подсоединенный к силовому блоку 6 посредством кабелей 11, импульсный датчик тока 14, установленный на токоведущем кабеле 13 одного из электродов 5 и подсоединенный кабелем 15 к силовому блоку 6.
Выход 23 силового блока 6 является управляющим входом на электроды 5, формирующим воздействие на продуктивные пласты.
Импульсный датчик тока 14 контролирует значение амплитуды импульсного электрического тока и осуществляет защитное отключение всего устройства при достижении амплитуды тока значения пороговой величины, которая задается техническими возможностями силового блока 6.
Блок управления 7 включает в себя таймер и формирователь параметров импульсов тока. Через блок управления 7 осуществляются функции управления формирования формы и полярности импульса и контроля колебаний амплитуды силы тока на нагрузке через импульсный датчик тока 14.
Блок 7 управления может быть снабжен блоком 8 автономного питания, подсоединенным к блоку 7 управления посредством кабеля 16.
Блок 8 необходим для автономного питания блока управления в различных режимах энергопотребления. Он включает понижающий трансформатор и аккумуляторную батарею.
Система 4 может иметь блок 9 сигнализации, оборудованный известным образом звуковой и световой сигнализацией. Сигнализация информирует операторов, работающих на месторождении, об отсутствии напряжения на одной из фаз, перегреве силового блока напряжения и выходе из строя, по меньшей мере, одного из частотных тиристоров.
Электроды 5 могут быть представлены металлическими фильтрами скважин или геофизическим кабелем с телескопическими электродами, погруженным в скважины на уровень продуктивного пласта 18.
Силовой блок 6 (фиг.3) преобразует переменный ток рабочего напряжения трансформатора 3 в управляемый квазистационарный биполярный ток и выполнен в виде двух блоков 18 и 19 на частотных тиристорах 20.
Частотные тиристоры 20 сосредоточены в блоках 18 и 19 по электрической схеме, представленной на фиг.3. Каждый блок содержит две группы тиристоров 20, содержащих в каждой, по меньшей мере, три тиристора, сгруппированные по фазе и подключенные к разъемам 21 и 22, соответственно. Тиристоры 20 по каждой фазе сглаживают переменный ток рабочего напряжения и суммируют его по частоте. Блок 18 отвечает за формирование квастационарного тока «+» полярности, а блок 19 - за формирование квазистационарного тока «-» полярности.
Управляющий вход тиристоров 20 подсоединен к разъемам 21 и 22 и через коммутационный блок 24 подключен к блоку 7 управления преобразованием.
В результате этого на выходе силового блока 6 - в силовых шинах 23 - возникает квазистационарный ток то блока 18, то 19, т.е. квазистационарный биполярный ток.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
От мощного трехфазного источника питания 1 через коммутационный шкаф 2 переменный электрический ток высокого напряжения поступает на первичную обмотку трехфазного трансформатора 3, где затем преобразуется в переменный ток рабочего напряжения. Переменный ток рабочего напряжения через вторичную обмотку трансформатора 3 по силовым шинам 10 подается в силовой блок 6 на разъемы 21 и 22 и далее на вход блоков 18 и 19.
Одновременно от блока 7 управления через разъемы 21 и 22 каждому блоку 18 и 19 поступает сигнальная информация о форме и параметрах импульсов, тем самым заставляя тиристорные элементы 20 открываться, пропуская ток в одном направлении и закрываться определенным блоком 7 образом. По такому принципу работают оба тиристорных блока. После указанных преобразований из силового блока 6 на силовые шины 23 подается биполярный импульсный ток, содержащий требуемую форму импульса, его длительность и паузу. А с силовых шин 23 через кабельные линии импульсный ток поступает на электроды 5 и далее в пласт. За счет применения в схеме двух групп 18 и 19 независимых тиристорных элементов обеспечивается биполярность электрического тока. Как показывает практика, применение постоянных токов провоцирует электрохимическую активность в местах соприкосновения металла с жидкостью, и как следствие вызывает быструю коррозию и истощение его.
Попадая на один из электродов 5, импульсный ток устремляется через участок пласта 18 к другому электроду. Поэтому обязательным условием применением устройства является непосредственный контакт электродов с породой продуктивного пласта и наличие замкнутого электрического контура через пласт. Проходя через участок пласта, импульсный ток порождает ряд физико-химических процессов снижающих обводненность добываемого углеводородного сырья, увеличивающих приток его к скважинам и улучшающих работу пласта в целом. К таким процессам можно отнести: парогазовую кольматацию кластеров заполненных водой, декольматацию прифильтровой зоны скважины и выброс кольматанта в ствол скважины, изменение поверхностного и межфазного натяжения, локальная гидрофобизация стенок поровых каналов, изменение проницаемости прифильтровой зоны, изменение фазовой проницаемости в сторону углеводородов и др.
Применение данного устройства позволяет повысить производительность эксплуатационных скважин, через которые производится добыча углеводородного сырья. Увеличение дебита углеводородного сырья, в основном, составляет от 1,3 до 3,5 раз.