Способ повышения эффективности добычи нефти
METHOD OF INCREASING OIL PRODUCTION EFFICIENCY

Настоящее изобретение относится к комбинированному электрогидравлическому способу извлечения нефти для повышения эффективности выхода нефти из обычных месторождений нефти, которые состоят из водо- и нефтесодержащих геологических формаций. При этом существующие буровые эксплуатационные скважины используются как электроды и противолежащие электроды для подачи контролируемого функционально переменного тока низкой частоты в производственные слои одновременно во время насосной добычи. Вследствие взаимодействия различных внутри пластовых процессов задействуются дополнительные объемы нефти, в частности из областей мелкопористой горной породы. Способ может, в частности, применяться в случае прогрессирующего обводнения во время добычи.
Обычные месторождения нефти состоят из проницаемых пористых пород, которые в своей пористой ячеистой структуре (порах, трещинах, карстовых каналах) помимо нефти содержат еще и соленую воду. В течение десятилетий всеобщие эксперименты показывают, что из таких геологических формаций можно добыть только 20-40% в целом доступного там объема нефти с помощью обычных операций по извлечению нефти, таких как первичная добыча посредством природного пластового давления и насосная добыча, а также вторичная добыча посредством нагнетания в скважину дополнительной воды.
Для повышения коэффициента извлечения нефти используются традиционные третичные операции извлечения нефти, такие как, например, термические, химические и микробиологические способы, а также способ нагнетания газа, для всех из которых требуется создание дополнительных скважин для нагнетания.
Кроме того, например, из документа WO 2012/074510 А1 или US 4084638 А1 известны третичные электрические способы, в которых применяется прямоток или токовый импульс, чтобы снизить посредством резистивного нагревания вязкость тяжелой нефти и вместе с этим улучшить способность к пластической деформации. Для этого требуются дополнительные элементы скважины в виде отдельных электродов и подводов кабеля, погружаемые в производственные слои. В способе, известном из документа US 4662438 А1, переменный ток подводится к электродной паре внутри отельной буровой эксплуатационной скважины, а точнее проходит вглубь отдельных отверстий через электроды до производственных слоев.
Целью настоящего изобретения является предоставление электрогидравлического способа и устройства, который или которое могут повысить эффективность добычи нефти из месторождений нефти с водо- и нефтесодержащими геологическими формациями.
Данная цель достигается посредством признаков независимого пункта формулы изобретения.
Зависимые пункты формулы изобретения указывают на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.
В электрогидравлическом способе повышения эффективности добычи нефти из месторождений нефти с водо- и нефтесодержащими геологическими формациями:
а) по меньшей мере одно сооружение из стальных труб, закрепленное в обычной буровой эксплуатационной скважине, находящейся в насосном режиме, используют в качестве электрода и линии электропитания, и по меньшей мере одну металлоконструкцию под землей используют в качестве противолежащего электрода,
b) производственные зоны притока жидкости буровой эксплуатационной скважины устанавливают электрическую связь по меньшей мере с одной водо- и нефтесодержащей геологической формацией,
c) эксплуатационный поток воды/нефти, содержащий часть объема воды и часть объема нефти, протекает через нагнетательный трубопровод, который выполнен электрически изолированным от сооружения из стальных труб,
d) электрод, образованный из нижней части сооружения из стальных труб буровой эксплуатационной скважины, содержит поверхность электрического контакта с электролитической токопроводящей жидкой смесью из воды/нефти в буровой скважине и поверх зоны притока жидкости - поверхность электрического контакта с геологической формацией,
e) между земной поверхностью и электродом из верхней части сооружения из стальных труб буровой эксплуатационной скважины образован электрический соединительный трубопровод, при этом электрическая изоляция соединительного трубопровода в направлении внутрь обеспечена посредством наполненного воздухом кольцевого пространства, присутствующего между буровой эксплуатационной скважиной и сооружением из стальных труб, а в направлении наружу к горным породам - посредством существующей высокоомной области заполнения цементом в кольцевом пространстве между сооружением из стальных труб и стенкой буровой скважины,
f) предусмотрены по меньшей мере один электрический контактный вывод в бурильной головке стальной трубы буровой эксплуатационной скважины и по меньшей мере один электрический контактный вывод на противолежащем электроде,
g) источник переменного тока с закрепленным на нем выпрямителем тока устанавливают на земной поверхности и обеспечивают соединение электрических кабелей между выпрямителем тока и электрическими контактными выводами, и
h) в напорной линии буровой эксплуатационной скважины приводят в действие нагнетательный насос, электрически изолированный от нагнетательного трубопровода и электрически изолированный от гидравлического эксплуатационного потока в насосе благодаря прерывистому разделенному на части по объему насосному режиму,
i) посредством насосного режима в буровой эксплуатационной скважине непрерывно создают приводимый в движение давлением гидравлический объемный поток воды/нефти в геологической формации,
j) во время фазы воздействия на пласт электрическое переменное поле накладывается на гидравлическое поле потока,
k) выпрямитель тока регулируемым образом генерирует электрическое переменное поле, при этом обеспечивают непрерывное прохождение функционально переменного тока в низкочастотном спектре, в частности в частотном спектре от более 0 Гц до 500 Гц, через электрод и противолежащий электрод, и в результате этого в водо- и нефтесодержащей геологической формации происходит инициирование колебательных электрических токов носителей положительных и отрицательных зарядов,
l) в мелкопористых преимущественно богатых на нефть областях геологической формации посредством колебательного движения носителей положительных и отрицательных зарядов обеспечивают увеличение поверхностной плотности зарядов, что, в свою очередь, приводит к уменьшению вязкости поверхности раздела и поверхностного натяжения, а также увеличению электрического отталкивания между каплями нефти и основной массой породы, при этом улучшаются проницаемость и текучесть,
m) в высокопроницаемых преимущественно водосодержащих зонах течения геологической формации вследствие колебательного движения носителей положительных и отрицательных зарядов происходит процесс смешивания, с увеличением поверхности контакта и диффузией воды и нефти, который обеспечивает создание высоковязких эмульсий воды/нефти, обеспечивающих блокирование высокопроницаемых зон,
n) посредством блокирования высокопроницаемых зон течения в связи с объемным потоком, приводимым в движение давлением, и электрическим воздействием на пласт задействуются дополнительные неразрабатываемые ранее объемы нефти, и в то же время создаются новые пути течения для транспортировки.
Достигаемые преимущества заключаются, в частности, в том, что по сравнению с традиционным третичным способом извлечения нефти не требуются трудоемкие и затратные бурения скважин для нагнетания и дополнительные инфраструктурные сооружения, отсутствует неблагоприятное влияние на окружающую среду и нет ограничений относительно глубины. По сравнению с другими электрическими третичными способами, в дополнение к улучшенному коэффициенту извлечения нефти, также нет необходимости в дополнительных глубинных бурениях и дополнительных элементах скважины в эксплуатационных скважинах. Соответственно, новый способ может предотвратить производственные потери, возникающие в период углубления, реализации и сооружения. Дополнительными преимуществами являются гибкая эксплуатация при вертикальных, наклонных и горизонтальных бурениях разных углублений и сооружений, а также быстрая и малозатратная установка и выполнение. В целом, обеспечивается значительная экономическая выгода, которая, с одной стороны, заключается в увеличении добычи нефти и экономии средств на откачку воды по сравнению с исключительно насосной добычей (первичная и вторичная добыча), и, с другой стороны, в значительно более низкой стоимости единицы объема добываемой нефти по сравнению с другими третичными способами.
В электрогидравлическом способе извлечения нефти по сравнению с традиционной насосной добычей обеспечено увеличение объема добычи нефти вследствие подвода низкочастотного переменного тока в водо- и нефтесодержащие геологические формации месторождений нефти. При этом существующие установки буровых эксплуатационных скважин используют в качестве электродов и противолежащих электродов, а также в качестве электрического провода, и во время насосной добычи обеспечивают электрическое воздействие на пласт. Электрический импульс вызывается одновременно с процессами смешивания и задействования в месте залегания, а также создания новых путей течения, при этом обеспечивается возможность добывания дополнительных объемов нефти, в частности из областей мелкопористой горной породы.
Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже при помощи варианта осуществления со ссылкой на прилагаемые графические материалы.
На графических материалах:
фиг. 1 - схематическое изображение профильного сечения компонентов устройства согласно настоящему изобретению, а также принцип действия способа и
фиг. 2 - изображение графика зависимости части нефти от времени с изображением результата применения способа.
В соответствии с фиг. 1 в производственной буровой эксплуатационной скважине 1 используют существующее сооружение из стальных труб в качестве электрического соединительного трубопровода 11 и электрода 10, а также отстоящую металлоконструкцию 2 в качестве противолежащего электрода для подачи низкочастотного электрического переменного тока через соленую электролитическую токопроводящую жидкую смесь 9b из воды/нефти в буровой скважине и зоны 3 притока жидкости в водо- и нефтесодержащих формациях 4 месторождения нефти, в результате чего происходит колебательное движение находящихся в соленой воде носителей 20 положительных и отрицательных зарядов. При этом функционально и частотно переменный ток, основываясь на трехфазном блоке 16 питания, проходит через расположенный на земной поверхности 12 выпрямитель 15 тока, который соединен посредством соединений 17 электрических кабелей с электрическими контактными выводами 14 на бурильной головке буровой эксплуатационной скважины 1 и головке металлического анкера/противолежащего электрода. Для функциональной пригодности способа требуется электрическая изоляция следующих трех составных частей: соединительного трубопровода 11 из стальных труб, нагнетательного трубопровода 5 и эксплуатационного потока 9а. Это достигается с помощью следующих существующих компонентов: высокоомного кольцевого пространства/области 13 заполнения цементом между соединительным трубопроводом 11 из стальных труб и стенкой буровой скважины для горных пород, наполненного воздухом кольцевого пространства 8 между нагнетательным трубопроводом 5 и соединительным трубопроводом 11 из стальных труб, пластмассового или резинового кольцевого уплотнителя 6, изоляции 7 наружной трубы между нагнетательным трубопроводом 5 и бурильной головкой стальной трубы, а также изолированного нагнетательного насоса 18. Она оказывает воздействие, с одной стороны, вследствие отдельных пластмассовых составных частей в качестве изолирующего разрыва электронной проводимости металлического нагнетательного трубопровода 5, и, с другой стороны, вследствие самого насосного режима, при этом электронная проводимость эксплуатационного потока 9а жидкости прерывается посредством прерывания в разделенных воздухом частях по объему, таким образом гидравлический эксплуатационный поток 9а сверху нагнетательного насоса 18 больше не может проводить электрический ток. Вследствие одновременной работы нагнетательного насоса 18 и выпрямителя 15 тока в производственной геологической формации 4 гидравлическое поле потока накладывается на электрическое переменное поле, соответственно на объемный поток 19 воды/нефти с колебательным током, содержащимся в носителе 20 положительных и отрицательных зарядов. В высокопроницаемых преимущественно водосодержащих зонах течения геологической формации это приводит к смешиванию воды и нефти, и в результате этого к образованию высоковязких эмульсий воды/нефти, которые способствуют блокированию высокопроницаемых зон. В мелкопористых преимущественно богатых на нефть областях геологической формации, вследствие электрического воздействия на пласт, одновременно происходит задействование капель нефти. В целом благодаря взаимодействию обоих эффектов задействуются неразрабатываемые ранее объемы нефти, и в то же время создаются новые пути течения для транспортировки.
На фиг. 2 показано изменение во времени измеренной части объема нефти эксплуатационного потока 9а воды/нефти, которая добыта в насосном режиме из буровой эксплуатационной скважины 1, и перед, во время и после фазы 21 воздействия на пласт, во время которой прилагают электрический импульс согласно способу по настоящему изобретению. К началу фазы воздействия на пласт кривая 22 данных о части нефти имеет тенденцию к снижению, что характерно вследствие возрастающей обводненности при первичных и вторичных операциях по извлечению нефти. Эту тенденцию можно статически показать в виде пунктирной линии 24 регрессии, которая на нулевой линии указывает на теоретическое завершение по времени добычи нефти при использовании исключительно насосного элемента, из чего можно рассчитать максимальный объем откачки нефти (нефтедобычи) из средне- и высокопроницаемых областей геологической формации 4. Благодаря электрическому воздействию на пласт во время и после фазы 21 воздействия на пласт часть нефти общего эксплуатационного потока воды/нефти увеличена по сравнению с линией 24 регрессии, в частности по сравнению с нулевой линией. Из соответствующей разности 23 частей нефти после умножения на неизменяемый общий коэффициент добычи воды/нефти получают дополнительный объем добычи нефти на единицу времени, который по существу характерен для мелкопористых и малопроницаемых областей геологической формации.
Ссылочные обозначения
1. Буровая эксплуатационная скважина
2. Металлоконструкция
3. Зона притока жидкости
4. Геологическая формация
5. Нагнетательный трубопровод
6. Кольцевой уплотнитель
7. Изоляция наружной трубы
8. Кольцевое пространство
9а Эксплуатационный поток
9b Жидкая смесь
10. Электрод
11. Соединительный трубопровод
12. Земная поверхность
13. Область заполнения цементом
14. Контактный вывод
15. Выпрямитель тока
16. Трехфазный блок питания
17. Соединение электрических кабелей
18. Нагнетательный насос
19. Объемный поток воды/нефти
20. Носитель
21. Фаза воздействия на пласт
22. Кривая данных о части нефти
23. Разность частей нефти
24. Линия регрессии