Перспективы применения мощного ультразвука для добычи высоковязкой нефти и битумов

Prospects of application of power ultrasound for the extraction of heavy oil and bitumen

V. Mezikov, NPF «Prompribor» LLC

Статья посвящена актуальной проблеме – добыче высоковязкой нефти и битумов. Проведен анализ существующих акустических и тепловых методов воздействия на скважины. Показано, что существует пороговое значение мощности ультразвука, при котором основным фактором является термический нагрев. Даны рекомендации по применению мощного ультразвука для добычи высоковязкой нефти и битумов.

The article is dedicated to the issue of the day that is production of high – viscosity oil and bitumen. The analysis of existing acoustic and thermal methods of well stimulation was conducted. It can be seen that there is a threshold value of ultrasonic power output, whereby the main fact is heating. Recommendations are given for application of high-power ultrasonic sound in case of production of high-viscosity oil and bitumen.

Акустические методы для повышения нефтеотдачи нефтяных пластов широко используются в нефтяной промышленности с середины прошлого столетия. Объектом воздействия могут быть как пласт в целом, так и призабойная зона пласта. Воздействие проводят с помощью свабов, пульсаторов давления, пороховых генераторов и аккумуляторов давления, электроискровых излучателей (спаркеров), магнитострикционных и пьезокерамических излучателей.
Причиной образования участков пониженной проницаемости, в основном, являются стрейнинг и процессы физико-химического характера.

Причиной образования участков пониженной проницаемости, в основном, являются стрейнинг и процессы физико–химического характера.


Стрейнинг характерен для начального этапа эксплуатации добывающих скважин и заключается в кольматации поровых каналов частицами песчаников, глин, размер которых не намного меньше эффективных размеров поровых каналов. Одновременно со стрейнингом развивается медленный процесс кольматации в результате перераспределения потоков и увеличения скоростей мельчайших частиц, позволяющих им преодолевать силы отталкивания в извилистых порах.
Разрушить образовавшуюся структурную сетку можно путем возбуждения в среде упругих колебаний.
При взаимодействии акустического поля с фазами пород основное влияние оказывают: акустическая дегазация и снижение вязкости нефти, увеличение проницаемости за счет сверхкапиллярного эффекта, разрушение конгломератов, вовлечение в разработку низкопроницаемых и закольматированных пропластков пород продуктивного пласта.
Таким образом, технология заключается в воздействии на прискважинную зону пласта акустического поля, в результате чего обеспечивается восстановление фильтрационных свойств его призабойной зоны.

При взаимодействии акустического поля с фазами пород основное влияние оказывают: акустическая дегазация и снижение вязкости нефти, увеличение проницаемости за счет сверхкапиллярного эффекта, разрушение конгломератов, вовлечение в разработку низкопроницаемых и закольматированных пропластков пород продуктивного пласта.


В основном воздействие на нефтяные пласты осуществляют с помощью пьезокерамических и магнито­стрикционных излучателей. Воздействие на призабойную зону пъезокерамическими излучателями с малой амплитудой колебаний 2 – 5 мкм снижает интенсивность воздействия.
Классическая схема оборудования состоит из наземного мощного генератора и скважинного магнитострикционного ультразвукового излучателя, недостатком которой является значительная потеря мощности в кабеле.
ООО НПФ «Промприбор» разработал мощный малогабаритный ультразвуковой генератор для магнитострикционного излучателя, имеющий кпд 96%. Что позволило создать на его базе ультразвуковой скважинный излучатель.
Разработка представляет собой генератор с магнитострикционным излучателем в едином корпусе диаметром 73 мм и длиной 1500 мм (рис. 1).
Мощность излучателя 1,0 кВт. Рабочая частота 22 кГц. Питание генератора осуществляется через недорогой геофизический кабель.
Преимуществами разработанного ультразвукового скважинного излучателя являются отсутствие потерь мощности в кабеле и высокая амплитуда колебаний, составляющая более 50 мкм. Увеличение амплитуды в 2 раза приводит к увеличению интенсивности ультразвука в квадрате. Таким образом, значительно увеличатся глубина проникновения ультразвуковых колебаний в призабойную зону и эффективность обработки.
Технология может применяться как отдельный вид обработки, так и комплексно с химическими методами влияния на призабойную зону пласта.

ТРЕБОВАНИЯ К ОБЪЕКТАМ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ

Объектами применения технологии могут быть неф­тяные и нагнетательные скважины, которые снизили дебит в процессе эксплуатации из-за закольматированности призабойной зоны пласта. Применение технологии возможно как при капитальном ремонте, так и в действующих скважинах со спущенной колонной НКТ к интервалу перфорации.

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

Технологический процесс обработки призабойной зоны осуществляется с применением следующего оборудования:
– каротажного подъемника с 3-жильным каротажным кабелем;
– скважинного ультразвукового генератора с излучателем;
– наземного блока питания.
Длительность обработки призабойной зоны зависит от ее толщины и составляет, в среднем, 8 часов. Имеется возможность применения метода без остановки скважины.
Особую актуальность приобретает применение мощного ультразвука для добычи высоковязкой нефти и битумов в связи с тем, что термогравитационный метод, который широко используется в США и Канаде, где КИН достигает 50 – 60%, не адаптирован к российским условиям, о чем свидетельствуют низкие показатели КИН. Кроме того, нагрев паром высоковязкой нефти приводит к большим потерям тепла при его подаче и образованию трудноразделимых эмульсий.
ООО НПФ «Промприбор» экспериментально показал, что уже при увеличении мощности ультразвукового излучателя до 4 кВт на первый план выходит термическое воздействие ультразвука и достигается нагрев битума свыше 120 °С (рис. 2).
При этом нагрев можно проводить в течение длительного времени, т.к. мощные акустические течения препятствуют образованию коксующейся корки на излучателе. Показано, что при таком нагреве происходит объемное расширение битума, что способствует его вытеснению из породы.
Схемотехника разработанного ООО НПФ «Промприбор» скважинного излучателя позволяет подавать в зону обработки легкие фракции нефти или растворители, которые под воздействием мощных акустических течений смешаются с битумом, значительно снизят его вязкость и облегчат транспортировку. В перспективе мощный ультразвук можно использовать для добычи высоковязкой нефти и битумов не только в вертикальных, но и горизонтальных скважинах, размещая в них цепочки скважинных излучателей.

Комментарии посетителей сайта

  • ЭдуардЧ 24.04.2017, 15:24 ссылка
    Хотелось бы увидеть полную статью с расчетами и схемами
    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей
Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


Авторизация


регистрация

Мезиков В.К.

Мезиков В.К.

к.т.н., доцент, заместитель директора

ООО НПФ «Промприбор»

Просмотров статьи: 2677

Rambler's Top100

admin@burneft.ru