Способ повышения нефтеотдачи и устройство для его осуществления
METHOD OF INCREASING OIL RECOVERY AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для повышения нефтеотдачи, дебита малопродуктивных скважин и для реабилитации неперспективных скважин, а также для разработки нефтяных залежей с высоковязкой нефтью и в условиях низких температур пласта.
В настоящее время большинство известных способов и устройств для интенсификации добычи высоковязкой нефти используют физико-химические способы воздействия на призабойную зону пласта. В частности, предлагаются способы с подачей различных реагентов в скважину или воздействие на зону пласта термическими воздействиями, упругими акустическими колебаниями, ударными волнами, а также комбинации вышеуказанных методов.
Известны способы повышения нефтеотдачи, заключающийся в одновременном тепловом и вибрационном воздействии на призабойную зону пласта, отличающийся тем, что мощное ультразвуковое излучение с наземной части скважины направляют по обсадным трубам скважины (патенты RU №2312980, RU №2361071) или по насосно-компрессорным трубам и штоку скважинного насоса (патент RU №2353760) как по волноводу к приемной части скважины, где оно рассеивается элементами скважины или специальным волноводом, частично превращаясь в тепло, а частично излучаясь в призабойную зону. При этом воздействие осуществляют в процессе добычи нефти из скважины без ее остановки.
Недостатком данных способов является необходимость генерации электрических колебаний большой мощности (до 121 кВт) и преобразования их в механические колебания элементов скважины (обсадных труб, насосно-компрессорных труб, штока скважинного насоса). При этом большая часть энергии теряется при передаче по элементам скважины, а сами эти элементы подвергаются дополнительному износу из-за воздействия мощной вибрации.
Известны способы повышения нефтеотдачи, основанные на обработке продуктивной зоны пласта скважинными приборами, содержащими электрический нагреватель и один или несколько акустических излучателей (а.с. СССР №989048, патент RU №2487989).
Недостатком этих способов является разнесение в пространстве источников теплового и акустического воздействий, приводящее к низкой эффективности воздействия на скважинную жидкость.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ и установка для воздействия на призабойную зону пласта по патенту РФ №2267601, обеспечивающие акустическое и термическое воздействия на призабойную зону пласта в процессе добычи нефти.
По данному способу акустический излучатель и термоизлучатель размещают в интервале перфорации под электроприводом погружного насоса. Во время работы этого насоса проводят последовательно термическое и акустическое воздействие на ближнюю зону пласта. Установка для воздействия на призабойную зону пласта в процессе добычи нефти включает наземный блок управления и контроля, электрический кабель, скважинный прибор, включающий виброакустический излучатель, блок питания и управления излучателем. Скважинный прибор дополнительно содержит термоизлучатель, размещенный на регулируемом по длине кабельном подвесе под электроприводом погружного насоса, установленного в скважине, и эектронный узел, связанный с блоком управления для обеспечения последовательного включения термоизлучателя и высокой частоты виброизлучателя, а после их отключения - низкой частоты виброакустического излучателя.
Основным недостатком прототипа также является низкая эффективность нефтеотдачи, особенно при добыче высоковязкой нефти, в частности, в условиях низкой температуры пласта. В способе прототипе термическое и акустическое воздействия проводят поочередно. Кроме того, установка предполагает разнесение в пространстве источников теплового и акустического воздействий.
Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, позволяющих повысить дебит нефтяной скважины при небольших дополнительных энергетических затратах.
Поставленная задача решается способом повышения нефтеотдачи, включающий тепловое и акустическое воздействия на призабойную зону пласта, в котором тепловое и акустическое воздействия осуществляют одновременно.
Кроме того задача решается устройством для повышения нефтеотдачи, включающим наземный блок управления, электрический кабель, скважинный прибор, включающий акустический излучатель, который содержит магнитострикционный преобразователь, и в заявляемом устройстве электрическа обмотка магнитострикционного преобразователя намотана на сердечнике из прямоугольных изолированных пластин, торцы сердечника жестко связаны с торцевыми частями стального корпуса скважинного прибора, а зазор между поверхностью электрической обмотки и внутренней поверхностью корпуса имеет величину от 0,5 до 10 мм.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является:
1) высокая эффективность одновременного комбинированного теплового и ультразвукового воздействия в зоне перфорации для повышения текучести скважинной жидкости и повышения проницаемости призабойной зоны;
2) возможность добычи нефти из скважины без ее остановки за счет непрерывного воздействия на пласт.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства для реализации способа повышения нефтеотдачи скважин. Устройство включает блок управления 1, скважинный прибор 2, связанный посредством кабеля 4 с блоком управления 1. Скважинный прибор 2 соединяется с кабелем 4 с помощью кабельного наконечника 3 и подвешивается ниже корпуса скважинного насоса 5, закрепленного на колонне насосно-компрессорных труб 6.
Скважинный прибор 2 показан на фиг. 2.
К стальному корпусу 11 скважинного прибора прикреплен хвостовик 8, с помощью которого скважинный прибор соединяется с кабельным наконечником 3 механически и электрически, через соединитель 7. В корпусе 11 размещен магнитостриктор, состоящий из электрической обмотки 10, намотанной на сердечнике 12, выполненном из прямоугольных пластин материала с высоким коэффициентом магнитострикции, например, пермендюра. Пластины электрически изолированных друг от друга, например, нанесением слоя фосфата. Торцы сердечника 12 жестко связаны с торцевыми частями корпуса 11. Выводы 9 электрической обмотки 10 через отверстия в корпусе 11 и хвостовике 8 соединены с контактами соединителя 7. Корпус 11 может быть заполнен жидким диэлектриком, например, трансформаторным маслом.
Предлагаемый способ и устройство реализуются следующим образом. Питание скважинного прибора 2 производится током, имеющим постоянную и переменную составляющие, задаваемые блоком управления 1 (ультразвуковым генератором). Переменный ток, проходя по электрической обмотке 10, создает в сердечнике 12 переменное электромагнитное поле, вызывающее изменение размеров сердечника 12. Механические колебания торцов сердечника 12 передаются на корпус 11, выполняющий роль резонатора, и излучаются стенками корпуса 11 в окружающую среду.
Кроме того, электромагнитное поле электрической обмотки 10 наводит вихревые токи в стенках корпуса 11, которые разогревают корпус 11. На высокой частоте вихревые токи вытесняются образованным ими же магнитным полем в тонкий поверхностный слой металла, в результате чего их плотность тока резко возрастает, и корпус разогревается сильнее. Прочие слои металлического корпуса 11 прогреваются за счет теплопроводности. Помимо частоты, величина вихревых токов зависит от материала корпуса 11 и от расстояния между электрической обмоткой 10 и стенками корпуса 11. Таким образом, варьируя материал и толщину зазора между поверхностью электрической обмотки и внутренней поверхностью корпуса в диапазоне от 0,5 до 10 мм можно подобрать оптимальное соотношение между мощностью акустических колебаний и тепловой мощностью. В частности, для корпуса, выполненного из нержавеющей стали, при зазоре 5-6 мм соотношение между акустической и тепловой мощностями составляет примерно 1:3.
Электромагнитное поле электрической обмотки 10 наводит вихревые токи и в сердечнике 12. Однако, поскольку сердечник 12 выполнен из тонких пластин, электрическое сопротивление сердечника в поперечном направлении имеет большую величину, и существенного разогрева сердечника 12 не происходит.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить дебит нефтяной скважины при небольших дополнительных энергетических затратах. Изобретение повышает эффективность нефтеотдачи, особенно при добыче высоковязкой нефти, в частности, в условиях низкой температуры пласта.