Устройство для воздействия на продуктивный пласт нефтегазоконденсатного месторождения

 

Изобретение относится к оборудованию для увеличения степени извлечения нефти или других испаряемых жидкостей из нефтяных источников на земле или в море с помощью воздействия на нефтяной пласт, например, электрическими импульсами высокой частоты. Обеспечивает увеличение степени извлечения нефти или других испаряемых жидкостей из нефтяных источников, упрощение и повышение надежности и безопасности оборудования, а также снижение себестоимости нефтедобычи и повышение экологической эффективности. Сущность изобретения: устройство содержит электроды в виде электромагнитного излучателя с экраном-сердечником в его полости, подводящий кабель-трос, генератор сигналов сверхвысокой частоты, ультразвуковой генератор, инфранизкочастотный генератор, генератор высокой частоты с накопителем потока электронов, концентратором электронов и дополнительным электродом и блок управления генераторами с коммутатором. Дополнительный электрод установлен в полости электромагнитного излучателя. Он имеет возможность перемещения в вертикальном направлении относительно этого излучателя и связан с широкополосным выходным усилителем мощности. На корпусе выходного усилителя мощности и концентраторе расположены датчики естественного электрического поля для фазирования их сигналами сигналов генераторов и создания резонанса. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к оборудованию для увеличения степени извлечения нефти или других испаряемых жидкостей из нефтяных источников на земле или в море с помощью воздействия не нефтеносный пласт, например, электрическими импульсами высокой частоты.

Из патентной литературы известна технология разработки газогидратной залежи путем превращения газа из твердого (газогидратного) состояния в газообразное в пласте, для чего пласт подвергают воздействию упругих колебаний звукового диапазона (см. , например, авторское свидетельство СССР 442287, 1974).

Известна технология разработки нефтегазоконденсатных месторождений путем воздействия на продуктивный пласт упругими волнами. Воздействие осуществляют с частотой колебаний от 0,1 до 50 Гц, направленных перпендикулярно плоскости залегания пласта (см. , например, авторское свидетельство СССР 1153612, 1994).

Известна технология разработки нефтегазоконденсатных месторождений, включающая размещение излучателя и воздействие на нефтяной пласт электромагнитными волнами (см., например, патент РФ 2049912, 1995).

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для воздействия на продуктивный пласт нефтегазоконденсатного месторождения, содержащее генератор, блок управления, подводящий кабель и электроды, размещенные в скважине (см., например, патент СССР 1838594, 1993).

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает требуемой степени извлечения нефти или других испаряемых жидкостей из нефтяных источников.

Техническим результатом изобретения является увеличение степени извлечения нефти или других испаряемых жидкостей из нефтяных источников, упрощение и повышение надежности и безопасности оборудования, а также снижение себестоимости нефтедобычи и повышение экологической эффективности.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для воздействия на продуктивный пласт нефтегазоконденсатного месторождения содержит электроды в виде электромагнитного излучателя с экраном-сердечником в его полости, подводящий кабель-трос, генератор сигналов сверхвысокой частоты, ультразвуковой генератор, инфранизкочастотный генератор, генератор высокой частоты с накопителем потока электронов, концентратором электронов и дополнительный электрод и блок управления генераторами с коммутатором, при этом дополнительный электрод установлен в полости электромагнитного излучателя и имеет возможность перемещения в вертикальном направлении относительно этого излучателя и связан с широкополосным выходным усилителем мощности, на корпусе которого и концентраторе расположены датчики естественного электрического поля для фазирования их сигналами сигналов генераторов и создания резонанса.

Кроме того, концентратор электронов выполнен в виде отражателя-полусферы, укрепленного основанием в центре конуса.

Изобретение пояснено чертежами, где: на фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 изображено сечение скважины с электромагнитным излучателем и электродом; на фиг. 3 изображено сечение концентратора; на фиг. 4 изображено сечение электромагнитного излучателя и электрода.

на фиг. 5 показан увеличенный излучатель с электродами.

Сущность изобретения Устройство представлено в виде блок-схемы на фиг.1 и содержит следующие составляющие элементы: блок управления устройством 1, блок управления режимами генераторов 2, коммутатор 3, широкополосный выходной усилитель мощности 4, излучатель 5 с электродами, генератор сверхвысокой частоты (СВЧ) сигналов 6, генератор ультразвуковых сигналов 7, генератор инфранизкочастотных сигналов 8, генератор высокой частоты (ВЧ генератор) 9, концентратор электронов 10 и дополнительный электрод 11.

Сигналы ВЧ-генератора 9 определенной частоты и длины подаются в накопитель, выполненный в виде, например, контурной емкости с малым количеством витков, и при достижении необходимой величины поток электродов подается в концентратор 10, выполненный в виде, например, конической электромагнитной катушки и направляется в электрод 11.

Характерными особенностями заявляемого устройства являются: во-первых, сочетание узлов, обеспечивающих воздействие непосредственно на продуктивный пласт в начальный (0,25-0,3Т), подготовительный (разогрев) период поочередно электромагнитными волнами диапазонов: сверхвысокой частоты, частотой 15-20 кГц и частотой 0,01-15 Гц; во-вторых, использованы электромагнитный излучатель и электрод специальной конструкции (см. фиг 4); в-третьих, устройство обеспечивает возможность на первой подготовительной стадии проведения локального объемного разогрева продуктивного пласта, а затем более объемного воздействия на этот пласт с управлением температуры разогрева пласта в заданных пределах в зависимости от типа месторождения.

Время непосредственного воздействия на продуктивный пласт скважины 15-30 мин. При этом нет необходимости останавливать работу скважины и технологический процесс добычи нефти не нарушается.

Энергозатраты на одну обработку - 15 кВт/ч. При этом существенно сокращают энерго- и трудозатраты, чем при применяемых методах, и во много раз снижают материалоемкость добычи тяжелой нефти.

Управление режимами работы устройства Тип излучаемых волн и уровень сигнала, время работы каждого типа воздействий и период их повторений и последовательности, а также диапазон температурной стабилизации разогрева пласта задают блоком управления режимами генераторов 2.

Специальная конструкция излучателя 5 и дополнительного электрода 11 (см. фиг. 4) разработана по принципу зонтика, состоит из раскрывающихся элементов и излучающего элемента, помещаемых непосредственно в пласте, что обеспечивает объемное распределение электромагнитного поля.

Выходной широкополосный усилитель мощности 4 конструктивно выполнен вместе с излучателем 5 и осуществляет в начальный период формирование мощных высоковольтных сигналов: СВЧ, ультразвуковых и инфранизкочастотных сигналов, а электрод 11 изолирован от излучателя 5 экраном сердечником 12, установленным в полости излучателя 5, и выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении относительно электромагнитного излучателя 5.

Концентратор электронов 10 (см. фиг.3) содержит композитный наполнитель. ВЧ-генератор создает пульсирующее высокое напряжение (примерно 40 кВ) и подает его в концентратор электронов.

Работа нефтедобывающего устройства заключается в следующем
На фиг. 2 представлен разрез скважины, где: 14 - продуктивный пласт, 15 - кабель-трос, 16 - элемент излучателя, выполненный с возможностью раскрытия, дополнительный электрод 11, экран-сердечник 12, излучатель 5 с электродами, 4 - выходной широкополосный усилитель мощности и концентратор электронов 10. Форма концентратора 10 (см. фиг. 3) обеспечивает формирование кумулятивного эффекта излучения.

В основу принципа работы нефтедобывающего устройства положен принцип резонанса, то есть непосредственное воздействие на продуктивный нефтяной пласт электромагнитными волнами в начальный период, которые сфазированы с естественным электрическим полем по фазе воздействия, при этом каждой скважине на нефтяном месторождении присуще только ей данное естественное электрическое поле и зависящее от точки расположения данной скважины на поверхности Земли.

Сигналы от датчиков электрического поля (не показаны), расположенные на корпусе выходного широкополосного усилителя мощности 4 и концентратора 10, которые погружены в продуктивный пласт, поступают в блок управления режимами работы 2 и производят фазирование генераторов сигналов СВЧ 6, ультразвукового 7, инфранизкочастотного 8 и ВЧ 9.

Формирование происходит следующим образом.

Генераторы по сигналу от датчиков формируют сигналы положительной полярности соответственно для положительной полярности полупериода сигнала естественного электрического поля, соответствующего данной скважине и меняющегося по определенному закону, а для отрицательной полярности полупериода сигнала естественного электрического поля генераторы формируют сигналы отрицательной полярности.

В зависимости от режима работы устройства, задаваемого программой в блоке управления режимами генераторов 2, сигналы генератора, соответствующего данному режиму, через коммутатор 3 и кабель-трос 13 поступают в блок выходного широкополосного усилителя мощности 4 и концентратор 10, где они усиливаются до уровня, заданного регулятором мощности, и изменяются через излучатель 5 с электродами и дополнительный электрод 11, расположенные в нефтяном пласте (фиг.2).

При этом происходит следующее:
объемный разогрев нефти и парафинов;
испарение и расщепление молекул воды на водород и кислород;
расщепление гидратных газов, содержащихся в продуктивном пласте;
сложение воздействующего излучения и естественного электрического поля, совпадающих по фазе, что создает явление резонанса.

Движение разогретой нефти и парафинов по трубе скважины способствует разогреву и выводу наружу парафинов, осевших на стенках труб.

Все в целом способствует увеличению нефтедобычи даже на нерентабельных скважинах без применения принудительной откачки, то есть способом фонтанирования.

Формула изобретения

1. Устройство для воздействия на продуктивный пласт нефтегазоконденсатного месторождения, содержащее электроды в виде электромагнитного излучателя с экраном-сердечником в его полости, подводящий кабель-трос, генератор сигналов сверхвысокой частоты, ультразвуковой генератор, инфранизкочастотный генератор, генератор высокой частоты с накопителем потока электронов, концентратором электронов и дополнительным электродом и блок управления генераторами с коммутатором, при этом дополнительный электрод установлен в полости электромагнитного излучателя и имеет возможность перемещения в вертикальном направлении относительно этого излучателя и связан с широкополосным выходным усилителем мощности, на корпусе которого и концентраторе расположены датчики естественного электрического поля для фазирования их сигналами сигналов генераторов и создания резонанса.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что концентратор электронов выполнен в виде отражателя-полусферы и укрепленного, основанием в центре, конуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5