Способ активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов

Авторы патента:

E21B43/16 - способы усиленной добычи для получения углеводородов (формирование трещин или разрывов E21B 43/26; добыча шлама E21B 43/29; восстановление загрязненной почвы на месте B09C)

E21B43/003 - Способы или устройства для добычи нефти, газа, воды, растворимых или плавких веществ или полезных ископаемых в виде шлама из буровых скважин (применяемые только для добычи воды E03B, добыча нефти из нефтеносных отложений, растворимых или плавких веществ с применением горной техники E21C 41/00; насосы F04)

E21B28/00 - Устройства для генерирования вибраций для буровых скважин, например для возбуждения скважин (для бурения E21B 7/24, для передачи сигналов измерения E21B 47/14; для геофизических измерений G01V 1/02)

Владельцы патента RU 2750770:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (ХФИЦ ДВО РАН) (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи полезных ископаемых через буровые скважины после проведения гидроразрыва пласта и повышения проницаемости горных пород в макрообъемах в околоскважинном пространстве. Техническим результатом является повышение технологической и эксплуатационной эффективности процесса добычи углеводородов. Предложен способ активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов, заключающийся в размещении на поверхности оборудования для управления параметрами резонансно-волнового устройства, погружении в скважину резонансно-волнового устройства для создания колебательного процесса заданной частоты в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот в обрабатываемом нефтяном флюиде в зоне осуществления добычи нефти, и модулировании импульсов излучения резонансными импульсам углеводородов обрабатываемого нефтяного флюида с формированием стоячих волн. При этом для интенсификации снижения вязкости обрабатываемого нефтяного флюида в акустическом поле посредством изменения термодинамического состояния частичным нагревом - за счет поглощения упругой энергии и разрывом связей у отдельных макромолекул обрабатываемого нефтяного флюида, и - разрушения жестких структурных связей глинисто-песковой фракции при кавитации - интенсивность излучения при инфразвуковом и высокочастотном диапазонах частот излучения должна быть не менее 2 Вт/см², а при ультразвуковом воздействии - не менее 10 Вт/см² в зависимости от соотношения содержания вязкой составляющей обрабатываемого нефтяного флюида, растворов и глинисто-песковой фракции. Причем время воздействия излучений для интенсификации кавитации осуществляют с учетом термобарических условий в скважине на уровне пласта, подвергаемого воздействию, и составляет от 5 до 20 минут. При этом посредством автоматической системы управления, включающей датчики динамических свойств среды, посредством числового программного устройства осуществляют управление параметрами работы генераторов. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу, нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи полезных ископаемых через буровые скважины после проведения гидроразрыва пласта и повышения проницаемости горных пород в макрообъемах в околоскважинном пространстве.

Известны геотехнологические комплексы скважинной гидродобычи с ультразвуковым инициированием, применяемые для дезинтеграции высокоглинистых песков золотоносных россыпей в комбинации механического и ультразвукового воздействий [1-2].

Однако, решение задачи разупрочнения и устойчивости при переходе горной породы из хрупкого в пластическое и из структурированного в бесструктурное состояние в гидросмеси требует комплексного и длительного волнового воздействия для сохранения устойчивости бесструктурного состояния.

Известен способ гидроразрыва пласта, включающий использование забойного пульсатора для улучшения конвекции жидкостей в трещине и конгломерации порций проппанта - расклинивающего агента [3].

Недостатками способа является низкая интенсивность колебаний пульсатора, которая регулируется в узком диапазоне изменений, и надежность эксплуатации механизмов регулирования интенсивностью колебаний.

Известны способы ингибирования нежелательных явлений в процессе отработки месторождений нефти с использованием ультразвукового излучения в диапазоне частот от 15 кГц до 50 кГц и последующего дополнительного воздействия на флюид электромагнитными полями [4].

Недостатками способов является их локальное и ограниченное по глубине воздействие в процессе подачи флюида.

Известны устройства для гидроразрыва пластов с использованием элементов конструкции для осуществления электроразряда, инициирующего гидроудар в скважине [5], а также - способы интенсификации добычи нефти с использованием звуковых колебаний низких частот и высоких частот ультразвукового диапазона, которые производят акустическим резонатором-генератором звука, размещаемым на забое скважины [6] и - электромагнитного резонансного воздействия на продуктивный пласт, в котором с помощью резонансно-волновых генераторов, расположенных на поверхности или погруженных в скважину, создают в продуктивном пласте электромагнитные колебания, которые накладывают на собственную частоту колебаний углеводородного флюида, формируя резонансные электромагнитные колебания, и управляют резонансными колебаниями с помощью размещенной на поверхности аппаратуры [7].

Недостатками данных способов являются сложные технологические процессы и высокие затраты на реализацию гидроразрыва пласта.

Известен способ обработки призабойной зоны пласта, включающий спуск труб до забоя, закачку по ним обрабатывающего состава, подъем труб на поверхность, спуск в скважину и размещение против обрабатываемого интервала пласта излучателя ультразвуковых волн и обработку пласта ультразвуком в среде этого состава. Предварительно перед обработкой пласта производят перфорацию обсадной колонны в интервале продуктивного пласта в среде обрабатывающего состава, ультразвуковую обработку пласта ведут при поступлении обрабатывающего состава в пласт, а затем из пласта в скважину [8].

Данный способ не учитывает характеристик насыщаемой обрабатываемым составом породы, ее пластичности, содержания глинистой составляющей с флюидом при обработке пласта ультразвуком.

Наиболее близким по технической сущности является способ воздействия на флюид нефтяных месторождений при добыче нефти, заключающийся в погружении в скважину резонансно-волнового устройства и создании колебательного процесса заданной частоты в обрабатываемом нефтяном флюиде в зоне осуществления добычи нефти. Резонансно-волновое устройство погружают в одну из скважин обрабатываемого участка, а на его поверхности размещают подвижные резонансные модули, волноводы и контуры, колебательный процесс осуществляют непосредственно в обрабатываемом нефтяном флюиде несущими электромагнитными волнами в диапазоне частот 3⋅10^-5 до 3⋅10¹⁴ Гц или ультразвуковыми волнами в диапазоне частот от 1,5⋅10⁴ до 10⁹ Гц, или акустическими волнами в диапазоне частот от 17 Гц до 20 кГц, которые модулируют информационными сигналами, резонансными углеводородам обрабатываемого нефтяного флюида, и формируют в стоячие волны. Используется акустическое поле интенсивностью 8-10 кВт/м² (это значит - 0,8-1 Вт/см²) с частотой 18-25 кГц [9]. Аналог также включает информацию, содержащую пояснения для уточнения аргументации использования физического воздействия на обрабатываемую среду. Отмечено, что значение интенсивности волнового поля, необходимое для воздействия на среду, существенно зависит от его исходного термодинамического состояния.

Данный способ также не учитывает относительных массовых характеристик по составу породы с флюидами, растворами и расклинивающими агентами при воздействии в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении технологической и эксплуатационной эффективности процесса добычи углеводородов путем инициирования проницаемости пласта и гидроразрыва активационными воздействиями на зону флюидонасыщенного пласта в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот с учетом определения рациональных параметров интенсивности излучения, приводящих к образованию кавитационных гидродинамических эффектов в жидких средах, активизирующих подвижность флюидов и разрушение жестких структурных связей флюидонасыщенных пород.

Технический результат достигается за счет того, что в способе активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов, заключающемся в размещении на поверхности оборудования для управления параметрами резонансно-волнового устройства, погружении в скважину резонансно-волнового устройства для создания колебательного процесса заданной частоты в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот в обрабатываемом нефтяном флюиде в зоне осуществления добычи нефти, модулировании импульсов излучения резонансными импульсам углеводородов обрабатываемого нефтяного флюида с формированием стоячих волн, для интенсификации снижения вязкости обрабатываемого нефтяного флюида в акустическом поле посредством изменения термодинамического состояния частичным нагревом - за счет поглощения упругой энергии и разрывом связей у отдельных макромолекул обрабатываемого нефтяного флюида, и - разрушения жестких структурных связей глинисто-песковой фракции при кавитации - интенсивность излучения при инфразвуковом и высокочастотном диапазонах частот излучения должна быть не менее 2 Вт/см², а при ультразвуковом воздействии - не менее 10 Вт/см² в зависимости от соотношения содержания вязкой составляющей обрабатываемого нефтяного флюида, растворов и глинисто-песковой фракции, причем время воздействия излучений для интенсификации кавитации осуществляется с учетом термобарических условий в скважине на уровне пласта, подвергаемого воздействию и составлять от 5 до 20 минут, при этом посредством автоматической системы управления, включающей датчики динамических свойств среды, посредством числового программного устройства осуществляется управление параметрами работы генераторов.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

На фиг. 1 - общий вид разреза реализации способа.

Способ выполняется с помощью оборудования 1, размещенного на поверхности 2. Оборудование 1 включает автоматическую систему управления 3 с числовым программным устройством 4, генераторы 5, резонансно-волновое устройство 6 и датчики 7 динамических свойств среды. Резонансно-волновое устройство 6 и датчики 7 размещаются в скважине 8 для воздействия на обрабатываемый нефтяной флюид 9 на уровне пласта 10 в зоне 11 осуществления добычи нефти.

Способ активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов выполняется следующим образом.

Осуществляется размещение на поверхности 2 оборудования 1 для управления параметрами резонансно-волнового устройства 6 и погружение в скважину 8 резонансно-волнового устройства 6. Для создания колебательного процесса заданной частоты в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот в обрабатываемом нефтяном флюиде 9 в зоне 11 осуществления добычи нефти производится модулирование импульсов излучения резонансными импульсам углеводородов обрабатываемого нефтяного флюида 9 с формированием стоячих волн. Для интенсификации снижения вязкости обрабатываемого нефтяного флюида 9 в акустическом поле посредством изменения термодинамического состояния частичным нагревом - за счет поглощения упругой энергии и разрывом связей у отдельных макромолекул обрабатываемого нефтяного флюида, и -разрушения жестких структурных связей глинисто-песковой фракции при кавитации - интенсивность излучения при инфразвуковом и высокочастотном диапазонах частот излучения должна быть не менее 2 Вт/см², а при ультразвуковом воздействии - не менее 10 Вт/см² в зависимости от соотношения содержания вязкой составляющей обрабатываемого нефтяного флюида, растворов и глинисто-песковой фракции. Время воздействия излучений для интенсификации кавитации осуществляется с учетом термобарических условий в скважине на уровне пласта 10, подвергаемого воздействию и составлять от 5 до 20 минут. Посредством автоматической системы управления 3, включающей датчики 7 динамических свойств среды, посредством числового программного устройства 4 осуществляется управление параметрами работы генераторов 5.

Предлагаемый способ активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов повысит технологический уровень добычи полезного ископаемого, улучшит эксплуатационные показатели по обслуживанию комплекса, повысит рентабельность производства и экологическую безопасность.

Источники информации

1. Патент RU №2272139, Е21С 45/00, опубл. 20.03.2006.

2. Патент RU №2272140, Е21С 45/00, опубл. 20.03.2006.

3. Патент RU №2563901, Е21В 43/267, Е21В 34/10, опубл. 27.09.2015.

4. Патент RU №2694329, Е21В 37/00, опубл. 11.07.2019.

5. Патент RU №2412346, Е21В 43/26, Е21В 47/01, опубл. 20.02.2011.

6. Патент RU №2133332, Е21В 43/00, Е21В 43/25, опубл. 20.07.1999.

7. Патент RU №2379489, Е21В 43/16, опубл. 20.01.2010.

8. Патент RU №2108452, Е21В 43/25, опубл. 10.04.1998.

9. Патент RU №2281387, Е21В 43/16, опубл. 10.08.2006.

Способ активизации проницаемости горных пород при разработке месторождений флюидов, заключающийся в размещении на поверхности оборудования для управления параметрами резонансно-волнового устройства, погружении в скважину резонансно-волнового устройства для создания колебательного процесса заданной частоты в инфразвуковом, ультразвуковом и высокочастотном диапазонах частот в обрабатываемом нефтяном флюиде в зоне осуществления добычи нефти, модулировании импульсов излучения резонансными импульсам углеводородов обрабатываемого нефтяного флюида с формированием стоячих волн, отличающийся тем, что для интенсификации снижения вязкости обрабатываемого нефтяного флюида в акустическом поле посредством изменения термодинамического состояния частичным нагревом - за счет поглощения упругой энергии и разрывом связей у отдельных макромолекул обрабатываемого нефтяного флюида, и - разрушения жестких структурных связей глинисто-песковой фракции при кавитации - интенсивность излучения при инфразвуковом и высокочастотном диапазонах частот излучения должна быть не менее 2 Вт/см², а при ультразвуковом воздействии - не менее 10 Вт/см² в зависимости от соотношения содержания вязкой составляющей обрабатываемого нефтяного флюида, растворов и глинисто-песковой фракции, причем время воздействия излучений для интенсификации кавитации осуществляют с учетом термобарических условий в скважине на уровне пласта, подвергаемого воздействию, и составляет от 5 до 20 минут, при этом посредством автоматической системы управления, включающей датчики динамических свойств среды, посредством числового программного устройства осуществляют управление параметрами работы генераторов.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности, и в частности добыче трудноизвлекаемых запасов углеводородных флюидов - нефти и газового конденсата с помощью газа. Технический результат - увеличение нефтеотдачи нефтяных коллекторов циклической закачкой газа.

Способ разработки неоднородного по проницаемости нефтяного пласта // 2748198

Изобретение относится к разработке нефтяного месторождения и может найти применение при разработке нефтяной залежи с неоднородными по проницаемости пластами для регулирования профиля приемистости нагнетательной скважины, увеличения коэффициента вытеснения нефти путем вовлечения в разработку низкопроницаемых нефтенасыщенных пластов, ранее не охваченных воздействием.

Разбавленные катионные понизители трения // 2747765

Эмульсия типа «вода в масле» и способ ее получения используются для обработки подземного пласта. Эмульсия типа «вода в масле» содержит: масляную фазу (O) в виде непрерывной фазы, содержащей инертную гидрофобную жидкость, и водную фазу (A) в виде дисперсной фазы отдельных частиц в масляной фазе, содержащую воду, водорастворимый полимер и по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество.

Состав для потоковыравнивающих работ в нагнетательных скважинах // 2747726

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для регулирования профилей приемистости нагнетательных скважин. Технический результат заключается в повышении блокирующей способности состава для высокопроницаемых горных пород за счет увеличения фильтрационных сопротивлений после гелеобразования.

Способ разработки нефтяного пласта // 2747200

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке неоднородных продуктивных пластов скважинами с горизонтальным окончанием. Технический результат - повышение эффективности разработки нефтяного пласта за счет организации процесса управления закачкой во влияющей нагнетательной скважине.

Наноожижитель для быстрого переохлаждения горючего льда и способ для использования горючего льда // 2747127

Группа изобретений относится к разработке месторождений, содержащих горючий лед. Технический результат - безопасная, не разрушающая окружающую среду широкомасштабная долгосрочная и одновременно низкозатратная добыча газа метана из горючего льда.

Повышенная паровая экстракция битума из нефтеносных песков // 2746846

Данное изобретение относится к усовершенствованному способу извлечения битума из нефтеносных песков. Изобретение касается способа извлечения битума из нефтеносных песков, включающего закачивание пара, содержащего гликолевый эфир с концевым этиленоксидом, в скважину, при этом гликолевый эфир с концевым этиленоксидом представляет собой структуру RO-(CH2CH(CH3)O)m(C2H4O)nH, в которой R является 2-метил-1-пентилом, н-гексилом, н-гептилом, н-октилом, 2-этилгексилом, 2-пропилгептилом, фенилом или циклогексилом, и m и n независимо равны от 1 до 3, и извлечение битума из скважины путем приведения в контакт нефтеносных песков с указанным гликолевым эфиром с концевым этиленоксидом, причем указанные нефтеносные пески добывают посредством открытой разработки месторождения или извлекаемых из пласта in situ.

Состав для увеличения нефтеотдачи пластов // 2746609

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к изоляции или ограничению водопритока к нефтяным скважинам с высоко неоднородными, трещиноватыми коллекторами. Технический результат - увеличение нефтеотдачи пластов с низкой пластовой температурой за счет улучшения реологических свойств и тампонирующих характеристик используемого геля, образующего водоизолирующий экран.

Комплекс для добычи углеводородов // 2746005

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче углеводородов, например, из нефтяных залежей, газонефтяных залежей, нефтегазовых залежей, газоконденсатных залежей, нефтегазоконденсатных залежей, газовых залежей. Технический результат – повышение отдачи залежи и увеличение количества вырабатываемой энергии.

Способ добычи углеводородов // 2746004

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче углеводородов, например, из нефтяных залежей, газонефтяных залежей, нефтегазовых залежей, газоконденсатных залежей, нефтегазоконденсатных залежей, газовых залежей. Технический результат - повышение флюидоотдачи при разработке углеводородных месторождений и увеличение количества вырабатываемой энергии.

Осциллятор бурильной колонны // 2750144

Изобретение относится к буровой технике, в частности к осцилляторам бурильной колонны, предназначенным для создания гидромеханических импульсов, воздействующих на бурильную колонну. Осциллятор содержит генератор импульсов давления, включающий верхний переводник, винтовую пару с рабочими органами на базе героторного механизма – статора и размещенного внутри него с эксцентриситетом ротора, и клапанное устройство, включающее подвижный клапанный элемент – клапан и неподвижный клапанный элемент – седло.