УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ УПРУГИХ ИМПУЛЬСОВ В ГИДРОСФЕРЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к области добычи полезных ископаемых, в частности, к средствам воздействия на призабойную зону горизонтальных нефтяных скважин, заполненных жидкостью, за счет генерирования направленных упругих импульсов на основе плазменно-импульсного воздействия.
Из уровня техники известно электрогидравлическое скважинное устройство, содержащее накопитель электрической энергии, спусковое устройство-разрядник с электродами (Пат РФ №2283951, приор. 10.02.2005, публ. 20.09.2006, Е21 В 43/25).
Недостатком данного устройства является неприспособленность его для работы в горизонтальных скважинах, в частности сложность доставки аппаратуры в горизонтальную часть скважины.
Известен скважинный источник сейсмической энергии, содержащий плазменно-импульсный разрядник, блок накопительной энергии, зарядное устройство, систему управления, механизм подачи проводника для замыкания электродов, при этом указанный источник выполнен сборным из двух секций, в первой секции размещен плазменно-импульсный разрядник, механизм подачи калиброванного проводника и блок накопителей энергии, а во второй секции размещены система управления и зарядное устройство. По второму варианту исполнения указанный источник может иметь диаметр 42 мм и длину 3750 мм. По третьему варианту исполнения указанный источник снабжен средством для его спуска и подъема, в качестве которого использован устьевой шлюз (Пат РФ №105476, приор. 05.03.2011, публ. 10.06.2011, G01V 1/00).
Недостатком данной конструкции является низкая надежность используемого разрядного устройства. Конструкцией излучателя данной аппаратуры не предусмотрена работа в горизонтальных скважинах.
В качестве наиболее близкого аналога выбран известный скважинный источник сейсмической энергии для воздействия на призабойную зону скважины и нефтенасыщенные пласты, содержащий корпус, высоковольтный электрод, низковольтный электрод, источник электрического разряда, механизм подачи металлической проволоки (Пат.РФ №2373386, G01V 1/157, приор. 01.07.2008, публ. 20.11.2009).
Недостаток известной конструкции заключается в том, что для инициирования разряда необходимо замкнуть межэлектродное пространство калиброванным проводником, что в условиях горизонтальной скважины будет крайне затруднительно из-за засорения пространства между электродами, особенно в горизонтальных скважинах с необсаженными горизонтальными участками. Также в данной конструкции не предусмотрены приспособления для центрирования прибора, что затруднит доставку аппаратуры в горизонтальный участок скважины. Известный источник не позволяет фокусировать и направлять упругий импульс.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и удобства в эксплуатации, снижении трудозатрат.
Технический результат достигается тем, что устройство для генерирования упругих импульсов в гидросфере горизонтальной скважины, состоящее из наземного пульта питания, управления и контроля и корпуса скважинного прибора, в котором размещены: источник повышенного напряжения в виде последовательно соединенных трансформаторов, блок выпрямления и блок умножения напряжения, конденсаторный накопитель электрической энергии, разрядник и излучатель состоящий из высоковольтного и низковольтного электродов, снабжено низковольтным электродом излучателя, соединенным с вращающимся блоком корпуса, выполненным в виде цилиндра установленного на подшипниках скольжения с вырезом для контакта со скважинным флюидом, заполненного с противоположной стороны выреза тяжелым металлом, например свинцом, так что при движении в горизонтальной скважине вырез всегда направлен вверх, а наземный пульт питания, управления и контроля соединен со скважинным прибором жестким геофизическим кабелем или колтюбингом, на котором осуществляется доставка аппаратуры в скважину, при этом корпус скважинного прибора оснащен центраторами, а в благоприятных условиях вместо центраторов могут использоваться эластичные пакеры для большего фокусирования упругого импульса в обрабатываемую зону, при этом разрядник выполнен в виде безнакального тиратрона.
Заявляемое устройство содержит наземный блок 1 питания, управления и контроля, соединенный жестким геофизическим кабелем 2 со скважинным прибором (фиг.1), в котором размещены: умножитель высокого напряжения 4, конденсаторный накопитель электрической энергии 5, электрический разрядник 6, высоковольтный электрод излучателя 7, низковольтный электрод излучателя 8. Поз. 9 - схема управления разрядом на копителя электрической энергии и механизмом подачи калиброванного проводника.
В корпусе скважинного прибора 3 на шасси размещены конденсаторы 10 накопителя электроэнергии 5 с уравнивающими дополнительными проволочными резисторами 11 разной длины (фиг.2). Для центрирования аппаратуры и упрощения процесса доставки источника в горизонтальный участок скважины используются центраторы 12. Для повышения надежности и увеличения долговечности работы прибора разрядник 6 выполнен в виде безнакального тиратрона (фиг.4). Устройство имеет вращающийся блок корпуса 13, основание которого заполнено тяжелым металлом 14, например свинцом.
Устройство работает следующим образом.
При спускоподъемных операциях на скважине наземный блок питания, управления и контроля 1 подключается с помощью жесткого геофизического кабеля 2 со скважинным прибором и производится проверка прибора в ручном режиме. Нажатием кнопки «заряд» подается напряжение с частотой 300÷1000 Гц для заряда конденсаторов. Процесс роста напряжения и достигнутое напряжение заряда фиксируется контрольно-измерительной аппаратурой в наземном блоке питания управления и контроля 1. Нажатием кнопки «разряд» производится разряд конденсаторов 10 накопителя электрической энергии 5, при этом фиксируется нулевое напряжение. Затем проверяется работа устройства в автоматическом режиме переключением тумблера «вид работы» в «автоматический режим».
Для подготовки скважины к проведению работ необходимо извлечь погружной насос из скважины и установить на устье скважины блок-баланс каротажного подъемника. После этого начинается спуск скважинного прибора на жестком геофизическом кабеле 2 в скважину при контроле глубины по глубиномеру в горизонтальную часть скважины.
Обработка пласта производится на остановках через 0,5-1,0 м по длине ствола скважины при движении скважинного прибора от забоя к устью по 10-30 импульсов с периодом следования 2 импульса в минуту по всему горизонтальному участку скважины.
После подъема и извлечения скважинного прибора из скважины, вновь спускается погружной насос и восстанавливается работа скважины.
Эффективность обработки оценивается по показателям до и после обработки.
Применение в горизонтальных нефтяных скважинах устройства для генерирования упругих импульсов с энергией порядка 1,0-1,2 килоджоуля и частотном спектре 300-1000 Гц позволяет обеспечить декольматацию прискважинной зоны и, воздействуя на продуктивный пласт, возбудить в системе «скважина-пласт» резонансные колебания, способствующие восстановлению и увеличению проницаемости (пьезопроводности) пласта.
Дальность плазменно-импульсного воздействия составляет 300-400 м, поэтому все скважины, расположенные в этом радиусе, будут реагировать положительно.
Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу создания эффективного средства для инициирования упругих импульсов в горизонтальных нефтяных скважинах значительной мощности с широким частотным диапазоном и создающих импульсы давления сжатия и разряжения, очищающих прискважинную зону добывающих и нагнетательных скважин и создающих собственный параметрический резонанс системы «скважина - продуктивный пласт», восстанавливая и увеличивая первоначальную проницаемость пласта, повышая подвижность реактивного агента и увеличивая гидродинамическую связь между скважиной и пластом.
В настоящее время наклонные и горизонтальные скважины находят все более широкое применение при разработке нефтяных и газовых скважин. Геофизические работы в таких скважинах затруднены, поскольку доставка геофизических приборов в интервал исследований представляет собой сложную техническую задачу. В связи с этим предусмотрена доставка скважинного прибора источника упругих импульсов в горизонтальный участок скважины за счет применения жесткого геофизического кабеля 2. Кабели подобной конструкции гарантированно проходят горизонтальный участок (92°) длиной до 300 метров и наклонно-направленный участок (75°) длиной до 800 метров. Облегчению процесса доставки аппаратуры в горизонтальную часть скважины также способствует наличие у прибора дополнительных центраторов 12, что значительно упрощает его продвижение в сильно искривленных интервалах скважины (фиг.2). В условиях отсутствия шлама в горизонтальном участке скважины, а также при содержании механических примесей в добываемой продукции не более 0,2 г/л предусмотрено применение эластичных пакеров, что позволяет производить более сфокусированную обработку.
В предлагаемой полезной модели в качестве разрядника 6 используется безнакальный тиратрон (фиг.4). Основными достоинствами безнакального тиратрона является его высокая экономичность, простота конструкции, малые габариты и вес, способность пропускать в импульсном режиме большие токи, стабильность установившихся параметров, долговечность, высокую виброустойчивость, большой рабочий диапазон температур и малые пусковые токи при большом входном сопротивлении, что в комплексе позволяет увеличить надежность и долговечность скважинной аппаратуры.
Обработка прискважинной зоны горизонтальных скважин различными технологиями улучшающих гидродинамическую связь между скважиной и пластом, направление воздействия, которых нельзя контролировать, например гидравлический разрыв пласта, чревато резким обводнением продукции скважины за счет создания высокопроницаемых трещин в части пласта расположенной ниже траектории горизонтального участка, где, как правило, расположен водонефтяной контакт.Устранение последствий таких обработок является дорогостоящим и эффективность его в различных условиях неодинакова, что затрудняет работы по восстановлению. Заявляемая полезная модель позволяет обрабатывать горизонтальные скважины с минимальным риском прорыва воды к скважине за счет применения вращающегося блока корпуса 13 специальной формы (фиг.2). Нижняя часть вращающегося корпуса заполнена тяжелым металлом 14, например свинцом, с целью экранирования упругого импульса, препятствования его распространения в нижнюю зону пласта и сфокусированного воздействия на зону пласта, расположенную выше траектории горизонтального участка скважины (фиг.4). Таким образом, упругая волна распространяется в вертикальном направлении, создавая микротрещины в прискважинной зоне пласта и улучшая гидродинамическую связь скважины с нефтенасыщенной частью пласта.