Способ обработки призабойной зоны и продуктивного пласта скважины и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области гидрогеологии и нефтяной промышленности и может быть использовано для интенсификации и повышения дебита скважин при добыче полезных ископаемых путем воздействия электрического тока. Обеспечивает повышение эффективности и упрощение процесса повышения отдачи разнообразных нефтепродуктивных пластов. Сущность изобретения: по способу на продуктивный пласт и призабойную зону двух соседних скважин воздействуют импульсами электрического тока, при этом воздействие осуществляют совокупностью разнохарактерных импульсов следующих вариантов: импульс переменного тока, импульс выпрямленного тока, ударный импульс той же полярности, что и выпрямленный ток, импульс выпрямленного тока обратной полярности и ударный импульс обратной полярности. Устройство содержит размещенные в призабойной зоне, по меньшей мере, двух скважин соответствующие электроды, источник питания и преобразователь напряжения. В качестве этого преобразователя напряжения использован автотрансформатор, на входящей фазе которого расположен тиристорный ключ. Он состоит из двух встречно-параллельно включенных силовых тиристоров, подключенных также к выходным клеммам блока формирования и контроля импульсов, входные контакты которого подключены в цепь источника питания. Узел контроля импульсов, выполненный с возможностью непрерывного наблюдения за формой и интенсивностью импульсов, расположен в этом блоке и подключен к электродам, установленным в скважинах. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Заявляемая группа изобретений, одно из которых представляет собой способ, а другое - устройство для его осуществления, относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована для интенсификации и повышения дебита и приемистости скважин при добыче жидких полезных ископаемых - углеводородов, воды, с растворенными в ней микрокомпонентами, путем воздействия электрического тока на призабойную зону и продуктивный пласт.

Известен способ изменения проницаемости горной массы (патент РФ №2089727, МПК6 Е21В 43/24), в котором для повышения дебита скважин при добыче полезных ископаемых изменяют проницаемость призабойной части скважины воздействием импульсного электрического тока. Этот способ сложен и нерентабелен, т.к. требует наличия химических растворов и больших энергозатрат.

Известно устройство для повышения производительности скважин (а.с. СССР №1670109, МПК5 Е21В 43/26), содержащее источник постоянного тока, соединенный каабелем с двумя рабочими электродами и выполненный с возможностью смены полярности. Недостатком этого устройства являются малые функциональные возможности, не обеспечивающие дифференциальные режимы воздействия, обусловленные особенностями обработки пласта.

Известно также устройство для интенсификации добычи углеводородов (патент РФ №36857 на полезную модель, МПК7 Е21В 43/25, 43/00, 43/28), содержащее размещенные в прифильтрованных зонах, по меньшей мере, двух скважин соответствующие электроды и блок формирования импульсов, а также последовательно включенные генератор переменного тока, регулируемый преобразователь переменного тока в постоянный, зарядный блок, блок накопления электрической энергии, блок формирования импульсов электростимуляции и узел контроля амплитуды и формы импульсов. Недостатком этого устройства является сложность конструкции, обусловленная большим количеством составных узлов, а также необходимость наличия высоковольтной аппаратуры для формирования импульсов электростимуляции.

Наиболее близким из известных по техническому результату к предлагаемому является способ обработки призабойной зоны скважины (а.с. СССР №1726737, МПК5 Е21В 43/24), включающий циклическое воздействие постоянным электрическим током совместно с пульсирующим разнополярным электрическим током. При этом сила тока и время воздействия одинаковы как для цикла воздействия постоянным, так и пульсирующим разнополярным током. Устройство для осуществления этого способа должно включать как источник постоянного тока, так и источник пульсирующего тока, а также прибор или устройство для их согласованного взаимодействия. Недостатком этого способа и устройства является недостаточная эффективность в случае разработки пластов с ярковыраженной неоднородностью призабойного пространства, а также необходимость проведения дополнительной процедуры контроля.

Заявляемая группа изобретений решает задачу увеличения эффективности и упрощения процесса повышения отдачи разнообразных нефтепродуктивных пластов методом воздействия на пласт высокоэнергетическими импульсами электрического тока. Технический результат, получаемый при осуществлении группы изобретений, заключается в том, что в процессе работы создается возможность получения в широком диапазоне значений напряжения, силы тока, частоты и полярности оптимальных параметров электроимпульсов в зависимости от конструктивных особенностей скважин и разнообразных геологических условий при обеспечении одновременного контроля.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе обработки призабойной зоны скважины, включающем воздействие на продуктивный пласт и призабойную зону двух соседних скважин импульсами электрического тока, воздействие осуществляют совокупностью разнохарактерных импульсов, причем длительность импульсов, их характер и силу тока можно варьировать в широких пределах, обеспечивая раскольматацию пор прифильтровой зоны и капилляров продуктивного пласта в зависимости от геологического разреза. Варианты различных конфигураций создаваемых импульсов позволяют обеспечить комплекс электрокинетических и термодинамических процессов для осуществления максимальной зачистки пор и капилляров от кольматанта как продукта проникновения фильтрата бурового раствора в призабойную зону в процессе бурения и освоения скважин, асфальто-смолистых парафинистых отложений, солей.

Этот технический результат обеспечивается в заявляемом устройстве, содержащем источник питания, преобразователь напряжения, тиристорный ключ и блок формирования и контроля импульсов, благодаря тому что в качестве преобразователя напряжения используется автотрансформатор, на входящей фазе которого расположен тиристорный ключ, подключенный также к выходным клеммам блока формирования импульсов, входные контакты которого подключены в цепь источника питания, а узел контроля импульсов, расположенный в этом блоке, подключен к электродам, расположенным в скважинах. Тиристорный ключ состоит из двух встречно-параллельно включенных силовых тиристоров, которые в зависимости от варианта управления формируют варианты импульсов различных конфигураций и интенсивности, следующих один за другим в определенной последовательности.

Сущность предлагаемой группы изобретений поясняется представленным чертежом, на котором изображена схема подключения составных частей устройства к электродам, расположенным в скважинах. В качестве электродов могут использоваться ЭОК скважин.

Устройство для интенсификации и повышения дебита скважин содержит источник питания 1 напряжением 380 В, частотой 50 Гц, автотрансформатор 2, тиристорный ключ 3, подключенный к входящей фазе автотрансформатора 2, управляющие входы которого соединены с управляющими выходами блока 4 формирования и контроля импульсов. Входы блока 4 подключены к источнику питания до тиристорного ключа 3 и автотрансформатора 2, а также к установленным в скважинах электродам 5 и 6.

Способ обработки призабойной зоны скважин реализуется указанным устройством следующим образом. При включении источника питания 1 напряжение через блок 4 формирования и контроля импульсов подается на автотрансформатор 2. При этом, когда оба тиристора тиристорного ключа 3 одновременно получают управляющий сигнал, на автотрансформатор 2 подается первый вариант импульсов - импульс переменного тока, при отключении одного из управляющих сигналов формируется второй вариант импульсов - импульс выпрямленного тока, одновременное отключение управляющих сигналов запирает тиристорный ключ 3, что обеспечивает получение третьего варианта импульсов - ударный импульс. Если затем подать управляющий сигнал на другой тиристор тиристорного ключа 3, то сформируется четвертый вариант импульсов - импульс выпрямленного тока обратной полярности, при дальнейшем включении обоих тиристоров ключа 3 получают пятый вариант импульсов - ударный импульс обратной полярности. Форма и интенсивность полученных импульсов регистрируются узлом контроля блока 4, выполненным с возможностью непрерывного наблюдения за ними.

Воздействие на пласт и призабойную зону совокупностью разнохарактерных импульсов позволяет повысить эффективность обработки указанных зон в случаях с ярковыраженной неоднородностью геологического пласта, что приводит к увеличению дебита скважин, вовлечение в разработку ранее недренированных зон и пропластков, а предложенная конструкция устройства достаточно проста в изготовлении и эксплуатационном обслуживании и позволяет своевременно вносить корректировку в узел формирования импульсов блока, не прерывая технологического процесса добычи нефтепродуктов.

Экспериментально установлено, что для часто встречающихся типов геологических пластов наиболее эффективной является совокупность пяти вариантов импульсов, действующих в следующих временных границах: длительность первого варианта импульсов - 40-50% от совокупной длительности, длительность второго варианта - 10-20% от совокупной длительности, третьего - 5%, четвертого - 10-20%, пятого - 5% от совокупной длительности, которая составляет 0,5-1 с.

Таким образом решенная задача повышения эффективности обработки трудно эксплуатируемых призабойных зон и продуктивных пластов скважин приведет к снижению затрат на нефтедобычу, а равно как и других полезных ископаемых, растворенных в жидкости.

1. Способ обработки призабойной зоны и продуктивного пласта скважины, при котором на продуктивный пласт и призабойную зону двух соседних скважин воздействуют импульсами электрического тока, отличающийся тем, что воздействие осуществляют совокупностью разнохарактерных импульсов следующих вариантов: импульс переменного тока, импульс выпрямленного тока, ударный импульс той же полярности, что и выпрямленный ток, импульс выпрямленного тока обратной полярности и ударный импульс обратной полярности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие осуществляют совокупностью пяти вариантов импульсов, действующих в следующих временных границах: длительность первого варианта импульсов 40-50% от совокупной длительности, длительность второго варианта 10-20% от совокупной длительности, длительность третьего импульса 5% от совокупной длительности, длительность четвертого 10-20% от совокупной длительности, длительность пятого импульса 5% от совокупной длительности, которая составляет 0,5-1 с.

3. Устройство для обработки призабойной зоны и продуктивного пласта скважины, содержащее размещенные в призабойной зоне, по меньшей мере, двух скважин соответствующие электроды, источник питания и преобразователь напряжения, отличающееся тем, что в качестве преобразователя напряжения использован автотрансформатор, на входящей фазе которого расположен тиристорный ключ, состоящий из двух встречно-параллельно включенных силовых тиристоров, подключенный также к выходным клеммам блока формирования и контроля импульсов, входные контакты которого подключены в цепь источника питания, а узел контроля импульсов, выполненный с возможностью непрерывного наблюдения за формой и интенсивностью импульсов, расположен в этом блоке и подключен к электродам, установленным в скважинах.