научная статья по теме Новая технология повышения производительности добывающих скважин с помощью ультразвука Геофизика

Текст научной статьи на тему «Новая технология повышения производительности добывающих скважин с помощью ультразвука»

УДК 622.276

© Х. Н. Музипов, Ю.А. Савиных, 2004

Новая технология повышения производительности добывающих скважин с помощью ультразвука

Х.Н. Музипов (ЗАО «Тюменский нефтяной научный центр» ТНК-ВР), Ю.А. Савиных (ТюмГНГУ)

New ultrasound technologies of improving the flow rate of producing wells

Kh.N. Muzipov (Tyumen Oil Scientific Centre ZAO TNK-BP), Yu.A. Savinykh (Tyumen State Oil and Gas University)

The suggested technology of acoustic action on the oil and oil-gas flow rate is based on the use of specially developed acoustic noise transducers in the form of ultrasound generators (APSh GU), which create the gas lift effect in the well. Field tests were carried out in the Talinskoye oilfield by the Talinskneft Oil and Gas Production Department of the CondPetroleum OAO in 10 gushing wells with different flow rates and water cuts following a specially developed program.

Используемые в настоящее время технологии повышения производительности добывающих скважин основаны на высокозатратных и энергоемких методах воздействия на призабойную зону пласта (ПЗП), требующих проведения сложных подготовительных операций, применения энергоемкого оборудования и высококвалифицированного обслуживания. Интенсификация добычи нефти осуществляется с помощью тиристорного преобразователя частоты и скважинного акустического излучателя, спускаемого на трубах в интервал перфорации нефтяного продуктивного пласта.

Предлагаемая авторами технология основана на использовании спектра шумов турбулентного потока низкого и среднего диапазонов частот, создаваемого перфорационными отверстиями и зумпфами обсадных колонн нефтяных скважин [1]. Применение акустических преобразователей шума (рис. 1) - генераторов ультразвука дает возможность трансформировать указанный спектр звуковых (гидроакустических) волн низкого и среднего диапазонов частот в акустические волны ультразвукового диапазона [2].

Известные авторам исследования резонансных явлений, которые нашли применение в процессах ультразвуковой дегазации в металлургии для получения качественных сплавов алюминия и чугуна, позволили изучить механизм действия ультразвуковых волн на нефтегазоводяные системы, движущиеся по стволам (подъемникам) скважин. Из теории образования стоячих волн [Бергман И.Л., 1957 г.] известно, что для любой ограниченной области среды существует бесконечный дискретный набор стоячих волн, различающихся час-погружной установкой 3; 6 - акустическое тотой и характерным расположе-устройство АПШ; 7 - ПЗП нием узлов и пучностей. Любые

свободные колебания в ограниченной области (между жесткими границами) можно представить в виде суперпозиции стоячих волн в данной области с соответственно подобранными амплитудами и фазами.

В скважинных подъемниках жесткой границей, на которой скорость колебания частиц равна нулю, можно считать стенку трубы. На ней фиксируются узлы волн. В пучностях стоячих волн будет отмечаться максимальная колебательная скорость.

Вследствие пониженного давления в зонах пучностей волн (что вытекает из механики описанного процесса) «зародыши» газовых пузырьков перемещаются от узлов волны (стенок трубы) к центру, что неизбежно вызывает их рост и локальную концентрацию. Распределение стоячих волн вдоль потока за счет работы секций акустического преобразователя шума (АПШ) обусловливает коалесцен-цию пузырьков в каждой зоне стоячей волны, носящую дискретно-непрерывный характер. Интенсификация указанных процессов АПШ повышает содержание газовой фазы в потоке, при этом жидкость начинает дегазироваться при давлениях больших, чем давление насыщения, определяемое по отраслевым стандартам.

В результате диффузионных процессов образование «зародышей» и рост пузырьков газа вследствие их насыщения приводят к группированию (упорядочению) их по размерам. Жидкостным потоком пузырьки будут увлекаться из зоны стоячей волны к следующей зоне. Таким образом, структура потока от точки, соответствующей началу образования и роста новой (газовой) фазы, становится упорядоченной по размерам газовых пузырьков, за счет чего проявляется эффект газлифтного подъемника.

Устройство акустического преобразователя шума в ультразвук

Конструкция акустического преобразователя шума - генератора ультразвука (АПШ-ГУ) представляет собой набор трубчатых четвертьволновых резонаторов, каждый из которых рассчитан на основную частоту и частоту гармоник в соответствии с поставленной задачей по принципу наращивания акустических характеристик сверху вниз (рис. 2). Диаметр модуля, набранного из серии отдельных секций, может составлять 48-76 мм, длина - достигать 2 м.

АПШ-ГУ резьбовым соединением можно подвешивать на башмаках НКТ или при кратковременной эксплуатации спускать на тросике стандартных лебедок, которыми оборудованы передвижные лаборатории для гидродинамических исследований скважин на базе автомобилей.

го устройства АПШ в скважине:

1 - скважина; 2 - НКТ; 3 - погружная установка, состоящая из УЭЦН и погружного электродвигателя; 4 - скрепковая проволока; 5 - упругие волны, генерируемые

Рис.1. Схема установки акустического устройства АПШ в скважине:

1 - скважина; 2 - НКТ; 3 - погружная установка, состоящая из УЭЦН и погружного электродвигателя; 4 - скрепковая проволока; 5 - упругие волны, генерируемые

12/2004

53

Результаты промысловых испытаний АПШ-ГУ

Для проведения промыслового эксперимента по испытанию акустического воздействия на водонефтяной поток с помощью АПШ-ГУ на Талинском месторождении НГДУ «Талинскнефть» (пласт ЮК10-11) были выбраны десять фонтанирующих скважин, не переведенных на механизированную добычу и различающихся дебитами и обводненностью продукции. Все скважины оборудованы устьевыми лубрикаторами и воронками на башмаках НКТ, что позволило спускать АПШ-ГУ и глубинные манометры на скрепковой проволоке до интервалов перфорации и в зумпф скважин.

Перед промысловыми испытаниями была составлена комплексная программа исследований, включающая:

1) замеры дебитов и обводненности продукции скважин до спуска АПШ-ГУ при условии достижения установившегося режима их работы;

2) замеры забойных давлений глубинными манометрами до и после спуска АПШ-ГУ;

3) поинтервальные замеры (записи) давлений глубинными манометрами через 300 м по длине ствола скважины до и после спуска АПШ-ГУ;

4) фиксирование устьевых давлений (буферных и затрубных) до и после обработок;

5) отбор проб жидкости на устье скважин до и после обработки потока АПШ-ГУ по НКТ;

6) обеспечение одинаковой длительности (в течение 2 сут) обработки всех скважин акустическими генераторами;

7) замеры дебитов и обводненности продукции во время нахождения АПШ-ГУ в скважинах и сразу после их подъема;

8) отслеживание динамики дебитов скважин и обводненности продукции после обработок акустическими генераторами;

Рис. 2. Акустический преобразователь шума для создания поля стоячих волн

Рис. 3. Зависимость прироста дебитов скважин от обводненности (арабскими цифрами обозначены номера скважин)

9) из-за невозможности одновременного спуска в НКТ АПШ-ГУ и глубинного манометра выполнение поинтер-вальных замеров давлений после подъема АПШ-ГУ;

10) фиксирование устьевых давлений (буферных и затрубных) до и после обработок акустическими генераторами.

При обобщении результатов комплексных исследований выявлены три категории скважин:

1) с кратковременным приростом дебита после обработки АПШ-ГУ;

2) с длительным приростом дебита;

3) с падающим дебитом.

По результатам работ построена зависимость, приведенная рис. 3. Из него следует, что прирост дебитов скважин после обработки АПШ-ГУ обратно пропорционален обводненности. Из таблицы и рис. 3 четко видно, что увеличенный обработкой дебит сохраняется при воздействии звуковым полем; прекращение воздействия, как правило, возвращает скважину на исходный малоде-битный режим.

Скв. 9082 и 9139 (см. таблицу) после прекращения акустического воздействия работали с возросшим дебитом в течение соответственно 7 и 19 сут, что дало основание для проведения новой серии исследований с воздействием АПШ-ГУ непосредственно на забой скважины с целью его очистки.

Таким образом, по фонтанным скважинам Талинского месторождения с широким спектром базовых де-битов и обводненности продукции получены приросты дебитов до 30 % и более за счет использования беззатратной в энергетическом отношении технологии интенсификации добычи с использованием энергии самого потока.

Номер скважины Начальный дебит, м3/суг Обводненность до/после обработки. % |§|д Прирост дебита, % Продолжительность прироста дебита, сут

| Скважины с кратковременным приростом дебита |

8510 108,8 82,5/89,8 120,0 8,3 2

10115 103,3 93,4/81,6 114,0 10,7 3

7423 235,8 99,6/97,8 249,1 5,6 2

10166 46,1 23,9/24 62,0 34,5 2

| Скважины с длительным эффектом |

9082 31,0 20,3/1,8 39,1 26,2 7

9139 81,6 2,4/- 96,0 15,1 19

| Скважины с падающим дебитом |

10138 42,4 80,9/79,6 45,0 6,3 2

10166 31,2 34,3/37,4 37,7 20,7 2

7234 46,7 94,3/98,8 54,7 14,9 2

8597 35,2 78,6/94,1 44,8 23,7 2

Списоклитературы

1. Возбуждение интенсивности пульсаций давления при повороте потока в тракте с тупиковой полостью/В.А. Вишняков, В.Г. Засецкий, Р.К. Караносов и др. //МЖГ.- 1998.-№ 2.-С.104-111.

2. Лапин А.Д. Применение резонаторов для уменьшения передачи звука в трубах. - В кн.: Борьба с шумами и вибрациями. - М.: Литература по строительству, 1966.- С. 304-309.

3. Кузнецов О.Л., Ефимова С.А. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. - М.: Недра, 1983. -119 с.

54 12/2004

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком