способ акустического воздействия на нефтеносный пласт в призабойной зоне

Формула изобретения

1. Способ акустического воздействия на нефтеносный пласт, заключающийся в том, что в зону перфорации обсадной колонны помещают акустический излучатель в форме диска с плоскими поверхностями и, по меньшей мере, один экран с отражающей поверхностью, расположенными перпендикулярно оси обсадной колонны и с минимально возможным зазором к ней для локализации акустического излучения внутри объема, ограниченного излучателем, обсадной колонной и экраном, при этом расстояние между излучающей поверхностью акустического излучателя и отражающей поверхностью экрана устанавливают равным целому числу длин полуволн в скважинной жидкости на рабочей частоте акустического излучателя для обеспечения резонанса акустического излучения внутри объема его локализации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют второй отражающий экран, размещенный по другую сторону излучающего элемента симметрично первому экрану.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений и очистке водозаборных и рудных скважин.

Известны различные способы создания механического воздействия на зону перфорации обсадной колонны и нефтяной пласт, расположенный за ней.

Известен способ акустического воздействия на зону перфорации и нефтяной пласт в призабойной зоне с использованием акустического излучателя с излучающими пластинчатыми элементами (патент RU 2022304).

Недостатком известного способа является малая мощность акустического излучателя и, следовательно, невысокая эффективность процесса.

Известен способ виброакустичекого воздействия на нефтяной пласт, включающий использование акустического излучателя с резонансной камерой (патент RU 2129659).

Для реализации известного способа используется конструкция, в которой резонансная камера находится внутри акустического излучателя. При этом акустическое излучение производится через щели, что уменьшает отдаваемую акустическую мощность и область акустической обработки околоскважинного пространства.

Техническим результатом заявленного изобретения является существенное увеличение интенсивности акустического поля в призабойной зоне внутри обсадной колонны и околоскважинном пространстве.

Согласно изобретению для воздействия на нефтяной пласт, в зону перфорации обсадной колонны помещают акустический излучатель, содержащий излучающий элемент в форме диска с плоскими излучающими поверхностями и, по меньшей мере, один отражающий экран. При этом создаваемое акустическое поле локализуют, по меньшей мере, в одном резонирующем объеме. Резонирующий объем ограничен излучающим элементом, стенками обсадной колонны и отражающим экраном. Излучающую поверхность и отражающую поверхность экрана располагают перпендикулярно оси обсадной колонны, а расстояние между этими поверхностями устанавливают равным целому числу длин полуволн в скважинной жидкости на рабочей частоте акустического излучателя.

В предпочтительном варианте осуществления способа, создаваемое акустическое поле локализуют в двух резонирующих объемах за счет использования второго отражающего экрана, размещаемого по другую сторону излучающего элемента симметрично первому экрану.

Сущность заявленного способа поясняется на примере работы устройства, схематично изображенного на чертеже.

Устройство представляет собой акустический излучатель, включающий излучающий элемент 1 в форме диска с плоскими излучающими поверхностями 2 и 3 соответственно. Акустический излучатель снабжен отражающим экраном 4, установленным перпендикулярно продольной оси обсадной колонны 5.

Отражающая поверхность экрана 4 параллельна обращенной к ней плоской поверхности 2 излучающего элемента 1. Экран 4 и излучающий элемент 1 установлены с минимально возможным зазором к стенкам обсадной колонны, для создания резонирующего объема внутри колонны. Под минимально возможным зазором понимается зазор, обеспечивающий беспрепятственное опускание устройства в обсадную колонну и одновременно обеспечивающий локализацию акустического поля внутри резонирующего объема, ограниченного излучающим элементом, стенками обсадной колонны и отражающим экраном.

Устройство может быть дополнено вторым отражающим экраном 6.

Отражающие экраны 4 и 6 устанавливают заранее с разных сторон излучающего элемента 1. Расстояние между излучающей поверхностью излучающего элемента 1 и обращенной к ней плоской поверхностью отражающего экрана 4 определяется для каждого типа скважинной жидкости и составляет величину, кратную половине длины волны в скважинной жидкости на рабочей частоте излучателя.

Излучающий элемент 1 связан с акустическим излучателем 7 с помощью электропитающего кабеля 8.

Устройство используется для работы внутри обсадной колонны 5 в зоне перфорации 9 призабойной зоны 10.

При работе устройства излучающий элемент 1 одинаково эффективно излучает акустическую энергию вверх и вниз вдоль обсадной колонны.

Акустическое излучение "запирают" внутри двух объемов 11 и 12, каждый из которых ограничен плоскими поверхностями одного из отражающих экранов, излучающего элемента и стенками обсадной колонны. Поскольку элементы 1, 4 и 6 перекрывают сечение колонны, то это устраняет взаимодействие противофазных акустических полей, возникающих выше и ниже излучающего элемента. Если расстояние от отражающих экранов до излучающих элементов равно целому числу длин полуволн в скважинной жидкости на рабочей частоте излучателя, то объемы 11 и 12 жидкости резонируют.

Так как жесткость стенок обсадной колонны существенно больше упругости жидкости, то увеличение интенсивности акустического поля в этих объемах по сравнению с полем в волноводе, создаваемое этим же излучателем, определяется исключительно добротностью акустического излучателя и может увеличиться на порядок. Следствием этого является усиление воздействия акустического поля на зону перфорации и нефтеносный слой, т.к. объемы 11 и 12 представляют собой вторичные акустические излучатели.

Пример.

Способ акустического воздействия на нефтеносный пласт в призабойной зоне осуществлялся на Правдинском месторождении, куст №21, скважина №1121.

Дебит скважины составлял Qж=50 м³/сутки, при этом 50% от этого объема приходилось на воду. Удельный вес нефти составлял 0,85 г/см ³, а удельный вес воды (минерализованной) - 1,09 г/см ³. Глубина скважины 2450 м, высота пласта 5 м.

При замене насосного оборудования скважину остановили и заглушили жидкостью (минерализованной водой с удельным весом 1,09 г/см ³). В связи с тем, что скважинная жидкость представляет собой смесь чистых жидкостей (нефти и воды), скорость звука в которых различается незначительно (примерно на 1-2%), расстояние между излучающим элементом и отражающими экранами установили перед спуском излучателя, принимая исходную длину волны равной длине звуковой волны в воде на рабочей частоте излучателя.

При регулировке расположения экранов также учли фактическую рабочую частоту излучателя, которая не всегда совпадает с проектной (номинальной) частотой, поскольку изготовление излучателя с точно определенной частотой представляет известную сложность.

Излучатель опустили на подошву пласта. Акустическое воздействие осуществляли с интервалами по высоте через каждые 0,5 м по 2 часа на каждом интервале.

После озвучивания (обработки) излучатель подняли, а в скважину опустили глубинный насос УЭНЦ-50, который ввели в эксплуатацию.

После вывода скважины на постоянный режим эксплуатации были произведены следующие замеры.

Qж=72 м³/сутки, Qнефти=38 м³/сутки. Процент воды составил 53%.

Через каждые 7 дней замеры повторяли в течение двух месяцев. Результаты в среднем составили: Qж=70 м³/сутки, Qнефти=35 м³ /сутки.

Наиболее эффективно применение низкочастотных (800 Гц - 10 кГц) акустических излучателей, поскольку при одинаковой акустической мощности амплитуда колебательного смещения обратно пропорциональна используемой частоте и увеличивается зона акустического воздействия на нефтеносный пласт. Кроме того, при понижении рабочей частоты усиливается акустическое воздействие на нефтеносный пласт за обсадной колонной, т.к. улучшаются условия для прохождения акустического поля через стенки колонны и уменьшается его затухание в нефтеносном слое.