Повышение эффективности эксплуатации нефтегазодобывающих и артезианских скважин на разных стадиях их разработки является одним из наиболее перспективных направлений в нефте-, газо-, водо добывающих отраслях. На базе наиболее прогрессивного из них - акустического метода - нами создана универсальная аппаратура для, которая имеет наилучший набор таких важных показателей, как механо-акустический и электромеханический к.п.д. ультразвукового излучателя при значительно меньшем значении энергопотребления ультразвуковым генератором.
Широкое применение УЗ-технологии началось около 10 лет назад благодаря созданию новых эффективных ультразвуковых преобразователей. Так, например, в России она была успешно применена на тысячах нефтяных и газовых скважин, где были получены и проанализированы многочисленные статистические данные по их результатам и сделан однозначный вывод о ее высокой эффективности.
Среднее повышение дебита скважины после однократной обработки ультразвуком по данным Российских исследователей составляет 20-25 %.
Благодаря применению ряда ноу-хау разработанная DFM-технология позволяет повысить отдачу забитых нефтяных и газоконденсатных скважин до 25-300% зa счет расформирования засоренных и слабопроницаемых зон продуктивных пластов.
Универсальность применяемого ультразвукового излучателя определяется рядом дополнительных его возможностей, таких как возможность эффективной обработки артезианских скважин и сеток фильтров этих скважин.
Опыт работы с разработанной технологией показывает, что продолжительность эффекта увеличения дебита скважин составляет 6-ть и более месяцев в зависимости от степени засоренности и геофизических показателей пластов. После этого возможна повторная обработка, т.к. акустическая технология не имеет никаких побочных эффектов (как. например, заводнение при использовании кислотных методов).
Разработанной DFM-технологии присущи все достоинства известных методов и технологий акустического воздействия, как например, PCUS-технологии, а именно:
1) Возможность продления срока эффективной эксплуатации месторождения.
2) Отсутствие риска ухудшения показателей работы скважины.
3) Возможность обработки эксплуатиркемой скважины без длительной ее остановки. В зависимости от глубины залегания, мощности пласта и его геологических свойств, обработка скважины длится 3-8 часов и не требует специальной подготовки или последующих операций.
4) Высокая безопасность труда.
Однако в отличие от известных технологий и устройств акусического воздействия предлагаемая технология обладает существенными преимуществами, явившимися следствием улучшения ряда свойств и технических характеристик пьезокерамических элементов ультразвукового излучателя, применению принципиально новой специальной схемы коммутации пьезоэлементов в корпусе ультразвукового излучателя, применения ряда ноу-хау при расчете наиболее эффективных параметров импульсного выходного напряжения генератора, при расчете наиболее оптимальных параметров выходных каскадов ультразвукового генератора и схем согласования генератора с излучателем.
Последнее позволило уменьшить потребляемую мощность и, помимо экономии электроэнергии, позволило работать при меньшей величине силы тока, что способствует повышению безопасности работы.
ОБОРУДОВАНИЕ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
Одним из существенных отличий примененного универсального акустического комплекса является возможность его работы от сети 220 вольт в отличие от известных, работающих от сети 380 вольт.
Кроме этого, при глубине скважины до 3 км. возможно применение одножильного геофизического кабеля.
Разработанные для этой технологии генераторы имеют специальную форму импульсов, улучшающую согласование ультразвукового излучателя с выходным каскадом ультразвукового генератора.
Немаловажными достоинствами аппаратуры является его компактность и малый вес, что было достигнуто за счет разработки ультразвукового генератора на современной базе комплектующих с применением ряда ноу-хау в схемных решениях генератора.
В отличие от известных ультразвуковых излучателей в настоящем акустическом излучателе применена специальная схема соединения пьезокерамических элементов, позволяющая значительно увеличить эффективность излучения за счет повышения механико-акустического к.п.д.
Оборудование состоит из наземного блока и скважинного прибора. Излучатель изготовлен на основе пьезокерамических преобразователей, являющимися предметом специальных разработок. Скважинный прибор помещен в стальной герметический корпус диаметром 42-44 мм и длиной 1,3-2,0 м. Прибор соединяется с наземным блоком с помощью геофизического кабеля. При глубинах до 5 км. устанавливается трехжильный геофизический кабель. Общий вес комплекта аппаратуры не превышает 50 кг (без геофизического кабеля). Потребляемая мощность - не более 5 кВт.
По сравнению с существующей аппаратурой акустического воздействия на призабойную зону нефтяных и газоконденсатных скважин разработанный ультразвуковой акустический комплекс имеет ряд существенных преимуществ, о которых уже частично упоминалось.. Эти преимущества обеспечены, прежде всего, использованием в излучателе специально разработанных совместно с Донецким Научно-технологическим центром «Реактивэлектрон» Национальной академии наук Украины высокотемпературных пьезокерамических преобразователей вместо используемых ранее пьезоэлементов с существенно более низкими техническими характеристиками, что позволило значительно повысить коэффициент электромеханической связи, повысить возможность их эффективной и долговременной работы в условиях повышенных температур, увеличить срок их службы и добиться оптимального спектра акустического излучения.
Применение оригинального согласующего устройства (выход генератора-кабель-излучатель) дало возможность достигнуть минимальных потерь при преобразовании электрической энергии в энергию акустических колебаний.
Разработанный ультразвуковой акустический комплекс может быть использована на самых различных этапах эксплуатации скважин: от только осваиваемых до законсервированных.
Для успешного применения технологии необходима информация, включающая данные по геологической структуре, глубине скважины и другая информация, позволяющая определить и оптимизировать режим ультраакустического воздействия и прогнозировать его результаты.
Сама процедура обработки мало отличается от той, которую применяют при геофизических измерениях, и требует только трех человек обслуживающего персонала, включая водителя автотранспортного геофпзического подъемника.
Относительно типов пород продуктивных пластов УЗ-технология достаточно универсальна, но наиболее эффективна в поровых терригенных и карбонатных коллекторах с проницаемостью более 0,02 кв.мкм.
Важной особенностью УЗ-технологии является возможность избирательной обработки продуктивных пропластков, не затрагивая водонесущие. Это дает возможность избежать обводнения скважины, обычное, например, для кислотной обработки.
УЗ-технология может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими методами интенсификации добычи нефти и газа. Получены хорошие результаты обработки ультразвуком в среде активных жидкостей, таких как ПАВ, кислотные поверхностно-активные составы и др.
Эффект от применения УЗ-технологии достигается всегда, когда приток нефти или газа ограничен кальмотацией призабойной зоны пласта твердыми частицами, парафинами и смолами нефти, буровым раствором, продуктами реакции при химической обработке и т.п. Поэтому обработка ультразвуком рекомендуется сразу после освоения скважины, а также при заметном падении дебита скважины, если известно, что истощение продуктивного пласта не наступило и пластовое давление достаточно высокое. Рекомендуется также, не дожидаясь значительного падения дебита, проводить профилактическую обработку скважины, что повысит ее продуктивность.
Важно отметить, что вследствие своей простоты и дешевизны данный метод позволяет за короткий срок обработать целую группу скважин, принадлежащих одному пласту, при этом объектом воздействия Уз-технологии становится продуктивный пласт в целом.
УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ УЗ-ТЕХНОЛОГИИ.
Гарантированное качество обработки скважины аппаратурой DFM-технологии возможно при выполнении четырех требований к показателям флюида скважины, а именно:
1. Удельный вес добываемой нефти до 0,8 г/см3;
2. Обводненность флюида не выше 20%;
3. Газонасыщенность флюида не выше 1%;
4. Наличие эффекта резкого падения дебита скважины в последние полгода.
В остальных случаях успешное применение данной технологии возможно при выборе оптимального способа УЗ-обработки в каждом конкретном случае и предварительном расчете технических характеристик ультразвуковой аппаратуры (мощность генератора, тип излучаемой звуковой волны и т.д.).
Для этого необходимы следующие данные об обрабатываемой скважине:
1. Глубина и тип скважины.
2. Уровни статического и динамического давлений, величина пластового давления.
3. Температура в призабойной зоне скважины.
4. Глубина и ширина интервалов перфорации.
5. Способ подъема нефти (фонтанирующая, газлифтный, насос штанговый, насос электрический).
6. Диаметр НКТ (насосно-компрессионные трубы).
7. Глубина, на которую спущены НКТ (свободен ли выход с НКТ).
8. Характеристики продуктивного пласта (тип и возраст пород, проницаемость и пористость коллектора).
9. История скважины, первоначальный дебит скважины и дебит скважины на данный момент
10. Обработки с целью повышения дебита скважины и время их проведения.
11. Имеются ли водяные пропластки в зоне перфорации и их расположение.
12. Углеводородный состав, плотность и вязкость добываемой нефти.
13. Содержание парафинов, асфальтенов, смолистых и ароматических веществ в нефти.
Как уже говорилось выше, процедура обработки скважины мало отличается oт той, которую применяют при геофизических измерениях, при этом требуется следующее вспомогательное оборудование:
1. Передвижная каротажная лаборатория, оснащенная локатором муфт и гамма-каротажным устройством.
2. Подъемно-каротажная станция, укомплектованная 3-х жильным геофизическим кабелем. Диаметр кабельного наконечника должен равняться 36 мм.
3. Подъемно-лубрикаторная установка.
4. Передвижная электростанция 3´380 В, мощностью не менее 4,7 Вт.
Перед применением УЗ-технологии необходимо провести геофизические измерения с целью установления зоны перфорации и уровня жидкости, находящейся в скважине. Перед началом работ необходимо провести также шаблонирование скважины для обеспечения свободного доступа геофизической аппаратуры и ультразвукового излучателя в зону перфорации.