Способ волновой обработки пластов

 

(в)Щ .НЭ2091 4 1 (5Ц Е2 84

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Г

К ПАТЕНТУ

" ТЕЯя- y.,-,,: ;. Мйот .q (21) 4871606/03 (22) 13.07.90 (46) 15.10.93 Бюл Мв 37-38 (71) Институт горного дела СО PAH (72) Ряшенцев Н.П; Гамза ов С.М„Ряшенцев AH. (73) Институт горного дела СО PAH (54) СПОСОБ ВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ ПЛАСТОВ (57) Изобретение может быть использовано при добыче полезных ископаемых. в частности при добыче жидких и газообразных углеводородов. Цепь

- повышение коненой нефтегазоотдачи пласта и дебита скважин Дпя этого согласовывают энергетические характеристики сейсмоисточника с нагрузочными характеристатами пласта. Силовое воздействие на излучающий штамп осуществляют упругими волнами с частотой ы, равной резонансной упювой частоте продуктивного пласта. Собственную частоту виброисточника находят из математического выражения. 1 ил

2001254

Изобретение относится к геотехнологическим процессам добычи полезных ископаемых, в частности к способам и режимам воздействия управляемыми физическими полями, и может быть использовано при добыче жидких и газообразных углеводородов и других полезных продуктов из земных недр, Известны способы извлечения нефти из пласта, заключающиеся в воздействии упругими волнами на часть продуктивного пласта или залежи. Энергия упругих волн генерируется вибраторами, размещенными в скважине. Вибровоэбудитепь состоит из ударника со смещенным центром удара относительно центра тяжести, размещенного а корпусе (в виде трубы). Ударник подвешен на упругой связи. Под перепадом давления жидкости или газа ударник совершает колебательные движения и наносит удары но корпусу. Вибровозбудитель удобен тем, что не требует специального подвода внешней энергии. Он применялся на газовых скважинах для интенсификации добычи за счет декапьматации призабойной зоны скважины, Эффективность такого сейсмоисточника относительно мала, так как он наносит удары с малой энергией удара и высоким спектром частот, этим ограничивает зону воздействия на пласт. Кроме того, требуется совершать подъем и спуск компрессорных труб дпя установки вибровозбудителя в зону продуктивного пласта, Волновое поле генерируется и передается через обсадные трубы, что снижает эффективность передачи волновой энергии пласту.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению по физической технической сущности и достигаемому результату являются исследования воздействия на геосреду синусоидальным сейсмоисточникол, установленным на поверхности. На поверхности устанавливается центробежный аиброисточник с излучающим штампом, который работает на резонансной частоте ы, определяемой условие в=

= +c/m, где с — жесткость грунта под излучающим штампом; m — масса системы ивиброисточник — грунт".

Недостатком этого способа-прототипа является несогласованность частоты волны, генерируемой виброисточником. с резонансной (собственной) частотой продуктивного пласта, что уменьшает дебит скважин и снижает конечную нефтеотдачу.

Цепью изобретения является повышение конечной нефте-газоотдачи продуктивного пласта и дебита скважин при вибросейсмическом воздействии на продуктивный пласт.

Цель достигается тем, что до вибросейсмического действия:

5- Определяют геолого-физические характеристики продуктивной залежи, а именно толщину h продуктивного пласта, скорость ч распространения упругих волн в продуктивном пласте, модуль упругости Е грунта, 10 удельную динамическую нагрузку р излучающего штампа на грунт, коэффициент поперечной упругой деформации р грунта под штампом, плотность грунта р под штампом, Задают величину возмущающей силы F вибросейсмоисточниаа.

Определяют: резонансную частоту пла ч ста крез.nn. - —, где k — коэффициент

kh повторяемости прохождения генерируемых сейсмических волн, k = 1, 2, 3, 4; площадь излучающего штампа вибросейсмоисточника Я > F/р; жесткость площадки грунта, контактирующей с излучающим штампом

2ЕVS

25 вибросейсмоисточника с =, экви1 — р валентный радиус излучающего штампа г<, =

= тГ $/и, где д = 3,14: присоединенную массу грунта mrp = 1,17р r,; массу системы з, 30

"вибросейсмоисточни к — грунт m

; резонансную частоту вибросейЩ>ез.пл. смоисточника го =у Сг m которая долина быть равна резонансной частоте пласта в =

Проводят вибросейсмическое воздействие на продуктивный пласт с частотой и, Неизвестны способы волновой обработки продуктивных пластов, в которых со40 блюдались бы такие условия. Поэтому данное техническое решение соответствует критерию "Существенные отличия".

На чертеже изображен виброисточник, реализующий данный способ волновой об45 работки пластов, Виброисточник центробежного типа состоит из дебалансов 1, вращающихся в противофазе. Излучающий штамп 2 смонтирован на грунте 3. Пунктиром обозначен объем присоединенной массы 4 грунта. Продуктивный пласт 5 имеет высоту (толщину) h.

Способ состоит в следующем. Выбирают продукт в ую залежь, которая характеризуется высотой пласта h и скоростью распространения упругих волн ч. Рассчитывают резонансную частоту пласта псе „„по

Л v формуле й)рез пл =

2001?54

Из услооий технологии процесса волнового воздействия, степени гашения энергии сейсмических волн и технических возл1ожностей определяют величину оозл1ущающей силы вибросейсмоисточника. 5

Порядок операций по расчету и выбору параметров вибросейсмоисточника, определения геолого-физических характеристик приведен выше, Согласование массо-энергетических па- 10 рал1етров вибросейсмоисточника с физикомеханическими свойствами грунта и геологофизическими параметрами продуктивного пласта достигается тем, что собственная частота оибросейсмоисточника 15 будет определена по формуле

1 — /(1 — 0.25

=- 13.3 10 т/м

l/ Ñ ((! =

2ES (1 — j()(mâ и массу виброисточника с излучающим

mL =- m - гпгр = 210 - 105 = 105 T

При условии F < п1,, по расчету F = 100 тс, m> = 105 т можно применять вибросейсмоисточник дебалансного джипа с пригрузом, При работе вибросейсмоисточника в предложенном режиме, когда в = врез.n>., увеличивается сейсмическая мощность, что повышает нефтеотдачу пласта и дебит скважин.

Предложенный способ и методика расчега позволяют определить парал1етры виброисточника во взаимосвязи с физико-механическими свойствами грунта, мощностью пласта, обеспечивающих выполнение резонансного режима работы виброисточника с собственной частотой продуктивного пласта. При переводе виброисточника о резонансный режим работы повышается генерируемая мощность, как показали прилагаемые расчеты повышение мощности волнового поля, воздействующего на продуктивный пласт от оиброисточника, работающего в резонансном режиме с собственной частотой продуктивного пласта по сравнению с нерезонансным режи(4ои, достигает 1,7 раз. (56) Ряшепцео >1.П. и др. Управляемое сейсмическое воздействие на нефтяные за55 лежи. Сибирское отд, АН СССР, СКБ нрикладной геофизики СО АН M 31, 1989, с. 11-15.

F 100

S =- — = = 35,6 М2. р 28 которая будет равна ((!айвз.пл., т.е. в =

= О!рез пл, ГДЕ П1в MBCCB ОИбРОСЕЙСМОИСТОЧника, и!в = m - гл,р.

Затем обрабатывают продуктивную залежь. соответственно, и продуктивный пласт волновым полем с рассчитанной частотой по режиме. заданному технологией волнового воздействия.

Пример реализации предлагаемого способа волновой обработки пластоо. Выбрана продуктивная залежь с толщиной продуктивного пласта h = 75 м; с .орость прохо.кдения упругих волн, направленных перпендикулярно простиранию пласта, ч =

=600 мlс; возмущающая сила оиброисточника Е=100тс. Вибраторустанавливался на грунт, состоящий из супеси с глиной со следующими характеристиками: плотность р ==2.5 т/м, модуль упругости Е = 10 10 т/м, коэффициент поперечной упругой деформации /(= 0,25. Удельная динамическая нагрузка р = 2,8 т/м2.

В соответствии с формулой определяют резонансную частоту пласта при k - 1 лч 3 14 600 й!рез. пл

hk 75 1

= 25,12 1/с или f=4 Гц, Затем при возмущающей силе Е = 100 тс определяют площадь s излучающего и!хаМпа при р = 2,5 т/м

Эквивалентный приведенный радиус штампа / го = ЗЛ7 = 35,6/ 3,14 - 3,38 м.

Присоединенную массу г;чита

mrp - 1,17 р гп - 1,17 2,5 3.3ь -.105 т.

Определяют жесткость грунта, пред-, ставляющего собой супесь с Е - 10 10з т/м и,((= 0,25.

2 E S 2 . 10 . 10з У35 6

Определяют массу системы с13,,3 10 — 210 т

„Р 4г

2001254

15

Составитель В. Кошкин

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор В. Трубченко

Заказ 3119

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина 101

Формула изобретения

СПОСОБ ВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ ПЛАСТОВ, включающий генерирование гармонических воли путем колебания от силового привода с заданной частотой виброисточника и воздействия его на излучающий штамп, отличающийся тем. что, с целью повышения конечной нефтегаэоотдачи пласта и дебита скважин, вибросейсмическое воздействие на пласт ведут виброисточником, массоэнергетические параметры которого согласовывают с физико-механическими свойствами грунта, причем собственную частоту W виброисточника определяют из следующего выражения:

W 1/2ЕЯI(1-РЛ) rm+1,17P(F!ëÐ7/Ц, где W собственная частота виброисточника,с

Е - модуль упругости грунта под излучающим штампом, т/м ; л - коэффициент поперечной упругой.деформации грунта;

F - амплитуда возмущающей силы, т;

Р - удельная допускаемая динамическая нагрузка штампа на грунт, т/м; р - плотность грунта под штампом, т/м;

m - масса виброисточника с излучающим штампом, т, при этом обработку пласта проводят при равенстве собственной частоты виброисточника с угловой частотой продуктивного пласта.