WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |

На правах рукописи

МАЛИКОВА ЭЛЬМИРА ФИДАВИСОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ СКВАЖИН

Специальность: 25.00.17 –

Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в Сургутском научно-исследовательском и проектном институте нефтяной промышленности «СургутНИПИнефть»
ОАО «Сургунефтегаз»

Научный консультант: - доктор технических наук

Федоров В.Н.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук

Гилаев Г.Г.

- кандидат технических наук

Курамшин Р.М.

Ведущая организация: - Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Башкирский государственный университет (БГУ) Федерального агентства по образованию

Защита состоится 2009 года в часов на заседании диссертационного совета ДМ 002.263.01 при Научном центре нелинейной волновой механики и технологии РАН (НЦ НВМТ РАН) по адресу: г. Москва, 119991, ул. Бардина, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НЦ НВМТ РАН по адресу: г. Москва, 119991, ул. Бардина, д. 4.

Автореферат разослан 2009г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д-р техн. наук А.П. Аверьянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важнейшая научно-техническая проблема в области разработки месторождений – наиболее полное извлечение нефти из недр при обеспечении высоких темпов разработки. Решение проблемы осложнено тем, что большинство нефтяных месторождений центральных районов перешли на позднюю стадию их обработки, что требует привлечения огромных материально-технических и трудовых резервов. Для рационального извлечения нефти из недр необходима разработка эффективных методов воздействия на призабойную зону скважины.

Одна из важнейших задач обработки скважин – удаления адсорбционных отложений в поровых каналах прискважинной зоны пласта (ПЗП). Предельные углеводороды в тяжелых фракциях нефти не просто прилипают к стенкам поровых каналов, а происходит хемосорбция – химический контакт с появлением валентных связей. Для удаления адсорбционных отложений необходимо применить химическое воздействие, например, растворение отложений, либо, что проще, «встряхивание» зоны гидроакустической волной для отрыва отложений от стенок, и последующей промывкой скважины.

Известны варианты устройств, многие из которых применяются в нефтяной промышленности, но практически все способы обработки требует больших материальных и временных затрат.

Задача настоящих исследований – воздействие на прискважинную зону пласта (ПЗП), а также качественная очистка призабойной зоны скважины (ПЗС) с малыми материальными и временными затратами при осуществлении капитального ремонта.

Восстановление коллекторских свойств пласта может быть осуществлено с помощью гидроакустической технологией путем возбуждения в призабойной зоне такового волнового режима, который, не нарушая структуры пласта, сопровождается мощным фильтрационным потоком флюида, что не только восстанавливает коллекторские свойства закрывшихся пропластков, но и подключает новые, не работавшие ранее пропластки и, таким образом, не только повышает производительность скважин, но и приводит к повышению нефтеотдачи пластов.

Кроме того, волновая технология с успехом может применяться для получения высокодисперсных различного рода эмульсий, ингибиторов коррозии. Технология основана на применении таких гидродинамических режимов движения среды, при которых возникает кавитация, генерирующая мощное резонансное волновое поле в многокомпонентной жидкой среде. Под действием этого поля происходит интенсивное диспергирование смешиваемых компонентов.

Преимуществом является также невысокая стоимость и малая длительность проведения операции. Благодаря данной технологии, значительно уменьшаются затраты на ремонт скважин, при отсутствии вредного воздействия на окружающую среду и высокой степени безопасности работ.

Настоящая работа основана на обобщении теоретических и практических исследованиях автора, результаты которых внедрены в
ОАО «Татнефтепром».

В последние десятилетия систематические и результативные исследования и разработки способов освоения скважин ведутся такими известными научными центрами, как Научный центр нелинейной волновой механики и технологии РАН, Российский государственный университет нефти и газа им. И.М.Губкина, Уфимский государственный нефтяной технологический университет, Ухтинский государственный технический университет, Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет), БашНИПИнефть, СургутНИПИнефть, ВолгоградНИПИнефть и др.

В изучении влияния различных методов волнового воздействия внесли большой вклад Р.Ф.Ганиев, М.Р.Мавлютов, Р.М.Нургалеев, Ю.С.Кузнецов, Ф.А.Агзамов, Р.Ш.Муфазалов, Э.А.Ахметшин, М.И.Балашканд, А.В.Валиуллин, С.М. Гадиев, М.И.Галлямов, О.Л.Кузнецов, Р.Я.Кучумов, Э.М.Симкин, А.К.Ягафаров, А.В.Шубин, и др. В России и за рубежом в последние годы были разработаны различные конструкции забойных устройств, предназначенных для обработки прискважинной зоны продуктивного пласта акустическими волнами.

Автор благодарит за оказанную помощь в работе над диссертацией научного руководителя, доктора технических наук В.Н.Федорова, выражает глубокую признательность за консультации в проведении исследований кандидату технических наук, Р.Ш.Муфазалову. Постоянное содействие в практической реализации результатов работы и в проведении производственных испытаний оказывало ОАО «Татнефтепром», Р.К.Зарипов. Всем им автор выражает глубокую признательность.

Цель работы. Целью работы является обоснование способа эффективной очистки ПЗП с малыми материальными и временными затратами без вредного воздействия на окружающую среду с высоким уровнем безопасности работ.

Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

  • анализ тенденций и основных проблем технологии очистки ПЗП;
  • исследование и классификация факторов, влияющих на проницаемость ПЗП;
  • исследование влияния акустического воздействия на состояние ПЗП;
  • определение амплитудно-частотных характеристик и разработка конструкции устройств гидроакустического воздействия на ПЗП;

Научная новизна заключается в следующем:

1. Разработана гидроакустическая технология воздействия на призабойную зону скважины с использованием водонефтяной эмульсией.

2. Разработано устройство для осуществления гидроакустического воздействия на прискважинную зону пласта.

3. Проведены стендовые испытания устройства по определению технологических параметров (давления и расхода) для создания оптимальных амплитудно-частотных характеристик, реализующего режим параметрического усиления акустических волн.

Основные научные положения, защищаемые в диссертационной работе

1. Проницаемость прискважинной зоны пласта увеличивается гидроакустическим воздействием на нее и промывкой призабойной зоны скважины.

2. Разработано устройство гидроакустического генератора, реализующего режим параметрического усиления акустических волн (патент РФ № 2296612).

3. Предложена гидроакустическая технология воздействия на призабойную зону пласта с использованием водонефтяной эмульсией (патент РФ № 2280155).

Практическая значимость работы заключается в следующем:

  • установлена возможность гидроакустического воздействия на прискважинную зону пласта;
  • повышена эффективность обработки ПЗП, что обеспечивает (как показала практика) повышение нефтеотдачи и позволяет восстанавливать дебит скважин старого фонда, восстанавливать производительность действующих и осваивать новые скважины;
  • результаты, полученные в диссертационной работе, использованы в ОАО «Татнефтепром». Разработан регламент на применение новой технологии очистки скважины в промышленных условиях;
  • реализация предложенного способа очистки не требует сложных опытно-конструкторских разработок и существенных капиталовложений;
  • обоснованы конкретные требования к конструкции устройства для осуществления гидроакустического воздействия.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на V Конгрессе нефтегазопромышленников России (Казань, 2004), Международной научной конференции (Казань, 2005), Международной научно – технической конференции (Уфа, 2006), на Всероссийской научно – практической конференции «Большая нефть 21 века» (Альметьевск, 2006), научно-практической конференции «Новая техника и технология для геофизических исследований скважин» в рамках XVI международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии» (Уфа, 2008), а также на конференциях молодых специалистов и ученых СургутНИПИнефть ОАО «Сургутнефтегаз».

Публикации. По теме диссертации автором опубликованы 17 печатных работ, в том числе 2 статьи в издании, рекомендованном ВАК, получено 2 патента Российской Федерации.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы включающего 119 наименований, изложена на 136 страницах машинописного текста, включает 12 рисунков, 11 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении настоящей работы обосновывается актуальность темы диссертации, формируется научная новизна, излагается реализация результатов исследований, приводятся данные ее структуры.

В первой главе выполнен анализ, научное обобщение и оценка современного состояния технологии очистки скважин. Изложены причины, влияющие на проницаемость ПЗП, рассмотрены способы воздействия и известные методы обработки ПЗП. Охарактеризованы устройства для акустической обработки.

Причинами ухудшения проницаемости ПЗП являются механическое загрязнение, разбухание пластового цемента при контакте его с водой, физико-химическое и термохимическое воздействия на пластовый флюид и породу пласта-коллектора. Уменьшение или полное прекращение течения флюидов через малые проходные сечения происходит в результате разрушения защитных оболочек дисперсной фазы протекающих углеводородов и укрупнения отдельных микрочастиц в образования, соизмеримые с диаметром капилляра и зависят от материала каналов, температуры и химического состава протекающей жидкости. Свойства корки из дисперсных частиц флюида, образующейся на стенках поровых каналов ПЗП зависят от состояния поверхностного натяжения на границе дисперсионная среда – поверхность минералов.

Большинство существующих высокопроизводительных способов воздействия на ПЗП нефтяной скважины связано со сложными и дорогостоящими технологическими операциями и не всегда безопасными, такие как гидравлический разрыв пласта, способы термогазохимического воздействия.

С целью восстановления естественных фильтрационно-емкостных свойств и повышение нефтеотдачи пластов эффективными являются методы гидроакустического воздействия на призабойную зону скважины.

Во второй главе приводятся теоретические исследования влияния акустического воздействия на физическое состояние ПЗП при различных физических свойствах породы и параметров воздействия.

В коллекторах нефти и газа в общем случае могут одновременно распространяться волны трех типов: две продольных (первого и второго родов) и одна поперечная. Насыщенная пористая среда при распространении в ней звука находится в термодинамически неравновесном состоянии при большом значении потенциала внутренней энергии. Поэтому значительная часть акустической энергии затрачивается на восстановление первоначального равновесного состояния.

Анализ теоретических кривых показывает, что оптимальный диапазон частот для воздействия на прискважинную часть пласта лежит в пределах 1—20 кГц. Проведенные исследования показали, что совместные тепловое и акустическое воздействия на запарафинированную и заглинизированную пористые среды приводят к восстановлению ее проницаемости на 40—50% от естественной.

Таким образом, акустическое воздействие на призабойную зону пласта может служить средством восстановления проницаемости пласта, а, следовательно, и повышения продуктивности скважин.

В третьей главе описан принцип работы гидроакустического генератора. Используемый гидроакустический генератор (патент РФ №2296612) обладает свойством параметрического взаимодействия и усиления генерируемых волн, выходная волна обладает высокой направленностью и интенсивностью излучения. Кроме того, устройство обладает простотой и работоспособностью конструкции, надежностью в работе (отсутствуют подвижные детали и механические трения), технологичностью изготовляемых деталей (рис.1).

1 – приемная емкость, 2 - насос, 3 – гидроакустический генератор, 4 – сливная емкость, 5 –приемный патрубок, 6 - нагнетательная линия, которая соединяется с корпусом, 7 - выходной патрубок

d1=30 мм, d2=40 мм, d3=50 мм, d4=100мм, L=90 мм

6, 7 -нагнетательная линия, которая соединяется с корпусом, 8-корпус, 9-вихревая камера, 10-тенгенциальные входные каналы, 11-диафрагменный резонатор (в виде кольца), который начинает колебаться, 12-тороидальная камера (классический свисток), 13- резьбовое соединение, 14- камера предварительного закручивания потока, 15 – входной канал.

Рис. 1. Гидроакустический генератор в режиме параметрического усиления волн (патент РФ №2296612)

Рассмотрены особенности и рекомендации по выбору основных размеров вихревой камеры. Освещены результаты лабораторных экспериментов, направленных на изучение амплитудно-частотных характеристик гидроакустического генератора при различных режимах его работы по расходу рабочей жидкости и противодавлению. Целью лабораторных исследований являлось определение пульсационных характеристик гидроакустического генератора, режимы работы (расход, перепад давления), при котором реализуется наибольшая интенсивность излучаемых акустических волн. Стенд для определения спектральных характеристик гидроакустического генератора показан на рис.2.

Pages:     || 2 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»