Способ увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора и устройство для его осуществления

Способ увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к области добычи нефти из береговых и прибрежно-морских коллекторов. Сущность изобретения: одновременно воздействуют на геологическую формацию упругими звуковыми волнами и электрическим нагревом. Для этого в скважине над нефтяным коллектором предварительно создают изоляционный мост путем выполнения полости вырезанием части обсадной колонны и заполнением этой полости изолирующим материалом. Подачу электрического тока к нефтяному коллектору осуществляют по части обсадной колонны, расположенной ниже изоляционного моста через закрепленные на вибраторе механические или гидроприводные соединители от вибратора или по электрическому проводнику, связывающему вибратор с гидроприводными соединителями, расположенными над изоляционным мостом. Электрический ток к вибратору или к гидроприводным соединителям, расположенным над изоляционным мостом, подают по электрическому кабелю, эксплуатационной колонне или изолированной обсадной колонне. Используют различные типы вибраторов, конструктивное выполнение которых раскрыто в изобретении. 2 с. и 11 з.п. ф-лы, 28 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области добычи нефти, а более точно к способу и устройству для увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора.

Углеводороды, известные в качестве сырой нефти, находятся в окружающем мире, обычно, удерживаемыми в песчаниках различных пористостей. Коллекторы залегают в местах, находящихся от нескольких метров до нескольких тысяч метров ниже поверхности земли и морского дна и в значительной степени различаются по величине и сложности, что касается их содержаний свободной воды и газа, давлений и температур.

Нефть добывается посредством скважин, пробуренных в формациях. Скважина, сама по себе, представляет сложную конструкцию, включающую обсадные трубы, которые защищают ствол скважины от самой формации и давлений текучих сред коллектора. В зависимости от глубины обсадные трубы подвергаются ступенчатому уменьшению в диаметре. Другими словами, диаметр трубы уменьшается с увеличением глубины. Можно использовать обсадные трубы диаметром (127 см) в верхних областях и 7,5-дюймовые обсадные трубы диаметром 19,05 см в нижних областях.

Нефть, как таковая, дренируется из продуктивного пласта (продуктивной свиты) посредством отверстий, образованных сверлением в обсадной трубе, причем впоследствии поднимается к поверхности по трубам, которые называются лифтовой колонной. Эта лифтовая (насосно-компрессорная) колонна центрируется внутри обсадных труб посредством специальных центраторов таким образом, чтобы кольцевой канал существовал между лифтовой колонной и обсадной колонной.

Первоначально нефть добывается благодаря тому, что первичное давление в коллекторе является более высоким, чем действие комплексных сил прилипания флюида (текучей среды) к пористой среде. Когда в процессе добычи давление понижается, достигается точка равновесия, в которой силы адгезионного взаимодействия являются более значительными, чем остаточное давление в продуктивном пласте. В этих условиях большая часть нефти все еще остается в коллекторе. Оценивается, что в глобальном среднем значении это должно равняться приблизительно 85% нефти, которая находилась там первоначально, однако, показатели добычи в значительной степени варьируются от одного коллектора к другому. В качестве примера мы упоминаем экофишское месторождение в Северном море, где показатель добычи нефти первичными методами (фонтанным или насосным) составлял 17% первоначальной нефти в месторождении (OOIP) и стетфджордское, где упомянутый показатель оценивается в 45% добычи нефти первичными методами (OOIP).

Поэтому целью всех разработанных способов является увеличение добычи нефти, связанное с преодолением этих сил сцепления. Теоретическая база для того, чтобы объяснять причину этих сил сцепления, является следующей: A силы, обусловленные смачиваемостью; B силы, обусловленные проницаемостью; C капиллярные силы; D адгезионные и когезионные силы.

Представляется подходящим, чтобы силы сцепления, рассматривавшиеся в этом изобретении, объяснялись более подробно.

A смачиваемость Смачиваемость представляет один из основных параметров, которые воздействуют на местоположение, поток и распределение коллекторных флюидов. Смачиваемость коллектора воздействует на его капиллярное давление, его относительную проницаемость, его поведение при нагнетании воды, его дисперсию и его электрические свойства.

В системе нефть-вода-порода смачиваемость представляет критерий родственной связи (сродства), которую порода демонстрирует относительно нефти или воды. Смачиваемость пород коллектора (продуктивного пласта) варьируется от сильно смоченной водой до сильно смоченной нефтью. В случае, когда порода не демонстрирует никакого сильного сродства относительно любого флюида, тогда говорится, что ее смачиваемость должна быть нейтральной или промежуточной. Некоторые коллекторы демонстрируют смачиваемость, которая является гетерогенной или локализованной, существующие компоненты сырой нефти, которые являются сильно адсорбированными в отдельных участках. Таким образом, часть породы становится сильно смоченной нефтью, между тем как остальная часть может быть сильно смоченной водой. В других коллекторах может устанавливаться такое состояние, которое называется смешанной смачиваемостью, так как нефть остается локализованной в более крупных порах, смоченных нефтью, в виде непрерывных каналов, которые пропускаются породой, между тем как вода остается заключенной в пределы самых малых пор, смоченных водой.

В настоящее время используются три способа, чтобы количественно измерять смачиваемость: угол контакта, метод Амотта и способ Горного бюро США. Посредством угла контакта измеряется смачиваемость сырой нефти соляным раствором на поверхности полированного минерала. Этот способ служит для того, чтобы верифицировать влияние таких факторов, как температура, давление и химикаты на смачиваемость.

Считается, что большинство минералов, присутствующих в нефтяных коллекторах, особенно силикатов, являются первоначально смоченными водой. Аренитовые коллекторы были отложенными в водных окружающих средах, в которые позже мигрировала нефть. В ходе этого процесса смачиваемость минералов коллектора могла изменяться адсорбированием полярных соединений или отложений органического вещества как по отдельности, так и в совокупности, первоначально присутствующих в сырой нефти. Молекулы с крайними полярностями могут адсорбироваться на поверхности породы, образуя тонкую органическую пленку, которая в свою очередь будет способствовать образованию смоченной нефтью поверхности. В зависимости от температуры и давления в коллекторе такие механизмы могут изменять степень смачиваемости. Небольшое исследование было проведено для того, чтобы определить, каким образом механическое вмешательство может воздействовать на смачиваемость. Смачиваемость системы нефть-вода-порода зависит от адсорбции и десорбции полярных соединений (электрических диполей) в сырой нефти на поверхности минерала, которые в свою очередь зависят от типа растворимости этих соединений в флюиде коллектора.

Чтобы начинать решение проблемы смачиваемости, необходимо связывать эти электрические диполи с механическим воздействием таким образом, чтобы смачиваемости не позволялось возвращаться к ее первоначальному состоянию.

B проницаемость Проницаемость представляет способность пористой породы проводить флюиды, т. е. свойство, которое отличает благоприятные условия, при которых флюид может протекать через пористую среду, когда подвергается влиянию приложения градиента давления. Проницаемость определяется законом Дарси, будучи макроскопическим свойством пористой среды. Проницаемость очевидно имеет отношение к геометрии пористой структуры, ее пористости, извилистости и распределению размера пор.

Понятие относительной проницаемости используется в ситуациях, в которых два несмешиваемых флюида, такие как нефть и вода, протекают одновременно через пористую среду. Эта проницаемость не зависит от скорости потока и свойств флюида, а зависит исключительно от насыщенностей флюидами внутри пористой среды. Изменение относительной проницаемости является крайне необходимым фактором в технологии исследования и разработки коллектора, поскольку таковой составляет доминирующий фактор для знания свойств потока в нефтяном коллекторе.

Контролирование или улучшение проницаемости тогда является наиболее важным фактором, чтобы повышать коэффициент охвата коллектора при вытеснениях нефти водой. Необходимо сказать, что вытеснение полимерами представляет метод, наиболее часто используемый в контроле подвижности. Растворимые в воде полимеры добавляются к воде, которая должна нагнетаться с целью улучшения отношения подвижностей посредством повышения вязкости и понижения проницаемости охваченных зон, и, таким образом, предупреждается преждевременный прорыв воды.

Достаточно много исследований проводилось с целью создания полимеров, достаточно недорогостоящих для этой цели, однако, до сих пор без большого успеха.

C капиллярные силы Равновесное насыщение в нефтяном коллекторе перед началом его разработки регулируется геометрией породы и характеристиками текучих сред. Так как вода и углеводороды представляют собой несмешиваемые флюиды (текучие среды), существует перепад давлений капиллярное давление между этими двумя флюидными фазами. Если смоченный флюид является вытесняющим несмоченный флюид, критическое капиллярное давление, зависящее от размера пор, должно преодолеваться перепадом давлений для того, чтобы вытеснять фазу смоченного флюида из этих пор.

Отношение между приложенным перепадом давлений (эквивалентным капиллярному давлению) и насыщением характеризует распределение размеров пор. Кривая критического капиллярного давления, измененного для пород коллектора, служит для того, чтобы индицировать распределение нефти в коллекторе, и поэтому является главным параметром, чтобы предсказывать насыщение нефтью на различных глубинах.

Обычно капиллярное давление измеряется методом центрифугирования, посредством которого образец горной породы с первоначальными насыщенностями флюидами коллектора погружается в смачивающую жидкость и центрифугируется с рядом выбранных угловых скоростей. Для каждой скорости определяется средняя насыщенность образца и таковая в свою очередь затем коррелируется к соответствующему капиллярному давлению посредством достаточно трудоемких числовых вычислений (метод Хасслера-Бруннера).

Так как капиллярное давление может препятствовать добыче нефти, в частности, в случае малых пор, очень важно быть в состоянии контролировать или понижать критическую точку капиллярности в добыче нефти третичными методами.

Обычно применяются химические методы, основанные на тензоактивностях, такие как поверхностно-активные добавки, чтобы снижать межфазное натяжение. Однако, результаты, описанные в соответствующей литературе, показывают, что использование тензоактивностей представляет ограниченные результаты, обусловленные высокой стоимостью этих продуктов и их большим потреблением горной породой коллектора.

D адгезионные и когезионные силы Силы молекулярного взаимодействия, которые существуют между двумя слоями различных или одинаковых веществ, являются теми, которые генерируют адгезионные или когезионные силы, соответственно.

В случае флюида в пористых горных породах адгезионные силы будут существовать между флюидом и стенками пор. Такие силы, в частности, появляются в нефтяной фазе в качестве следствия полярных составляющих в углеводородах.

По всей вероятности, адгеэионные силы являются более слабыми, чем капиллярные силы, упоминавшиеся выше.

Поскольку нефть играет господствующую роль в мировой экономике, огромные усилия прилагаются для того, чтобы увеличить в объеме добычу, в дополнение к так называемой добыче нефти первичными методами или истощению природного коллектора. Различные методы являются известными, рассмотренными в литературе по этому предмету, а также в старых и современных патентных документах.

Самой старой технологией и по этой причине наиболее хорошо известной является технология нагнетания воды или газа в нагнетательную скважину для повышения давления и, таким образом, "выжимания" немного больше нефти из скважины. Другие хорошо известные технологии состоят из различных химических и термических методов, среди которых мы упоминаем следующие далее примеры, взятые из книги "Enhanced bil Recovery, 1, Fundamentais and Analyses" by E. C. Donaldson, G.U. Chillingarian, and Jen, Elsevier 1985.

Нагнетание химических продуктов (щелочей). Этот метод требует предварительной промывки, чтобы подготовить коллектор, и нагнетания щелочного раствора или раствора щелочного полимера, который образует поверхностно-активные добавки по месту, чтобы освобождать нефть. После этого вводится раствор полимера, чтобы регулировать подвижность, и буровой раствор (вода), чтобы вытеснять химические продукты и нефть, получаемые в результате этого процесса добычи, в направлении эксплуатационных скважин.

Нагнетание углекислого газа. Этот способ представляет процесс вытеснения нефти смешивающимся агентом, который является адекватным для многих коллекторов. Обычно, наиболее осуществимым является использование запаса CO₂, сопровождаемого чередующимися нагнетаниями воды и CO₂ (WAG).

Нагнетание пара. Тепло от пара, нагнетаемого в коллектор тяжелой нефти, снижает вязкость нефти, обеспечивая таким образом ее более легкое вытеснение через формацию в направлении эксплуатационных скважин.

Циклическое воздействие паром. В этом процессе, который обычно предшествует непрерывному нагнетанию пара, нагнетание происходит в эксплуатационные скважины в промежутки времени, сопровождаемые простоем скважины, для теплоотдачи и позже возвращения к эксплуатации. Эти циклы повторяются до тех пор, пока показатель добычи не будет становиться меньше, чем минимальный уровень рентабельности.

Внутрипластовое горение. Этот процесс охватывает зажигание и контролируемое сжигание нефти внутри пласта, пользуясь нагнетанием чистого кислорода или воздуха в качестве поддерживающих горение агентов. Освобожденное тепло и газы под высоким давлением делают легким вытеснение тяжелых нефтепродуктов в направлении эксплуатационных скважин.

Руководство "Thermal Recovery", by Michael Prats, Monograph Volume 7, Henry L. Doherty Series 1986 рассматривает технологию, вовлеченную в добычу нефти тепловыми методами, цель которой состоит в том, чтобы нагревать коллектор различными способами. Это руководство также раскрывает другие применения нагрева коллектора и предлагает технические решения использования нагрева формации вокруг зоны скважины посредством электрической энергии. Электрический ток проводится посредством изолированного кабелепровода к экрану из нержавеющей стали в забое участка скважины. Затем ток вытекает из экрана, проходит через нефть в забое скважины, через обсадную трубу и возвращается к заземленному кабелепроводу у поверхности. В дополнение к проблемам электрических соединений в забое скважины, когда ток течет через жидкость, большая часть энергии теряется в земных пластах, даже если их удельное сопротивление является ниже, чем удельное сопротивление коллектора. Это происходит потому, что ток должен проходить расстояние в сотни раз более длинное в земном пласте.

Так как эти системы могут справляться только с частью адгезионных сил, большие усилия прилагались и прилагаются, чтобы решить эту проблему, повышая таким образом добычу нефти применением более тщательно разработанных способов.

Для настоящей заявки и для патентов, на которые делаются ссылки, как это следует ниже, важно представлять более подробное описание адгезионных сил.

В патентах, представленных ниже, делается попытка решить упомянутую выше проблему.

Патент США N 2670801 (Дж.Е. Шерборн) раскрывает использование звуковых или сверхзвуковых волн для увеличения добычи и производства сырой нефти в нефтеносных пластах. Более точно, используются звуковые и ультразвуковые колебания вместе с вторичными процессами добычи, которые используют вытесняющие текучие среды как при нагнетании воды или нагнетании газа, или аналогичных текучих сред, посредством которых эффективность вытесняющей текучей среды, используемой для извлечения остающейся в пласте нефти, повышается.

Патент США N 2799641 (Томас Гордон Белл) раскрывает стимулирование фонтанирования нефти из скважины электролитическими средствами. Раскрытый способ обеспечивает возбуждение притока пластового флюида в участок скважины электрической энергией, однако, пользуясь постоянным током, так как цель этого изобретения состоит в том, чтобы повышать добычу посредством хорошо известного явления электроосмоса.

Патент США N 3141099 (К.У. Брендон) представляет устройство, которое устанавливается в забое скважины и используется для нагревания части участка скважины посредством диэлектрического или дугового нагрева.

Единственным нагревом, который может достигаться этим изобретением, является контактный электронагрев. Не представляется возможным осуществлять нагрев посредством электрической дуги, так как это могло бы потребовать расположение электродов довольно близко друг к другу, и тогда электрические дуги могли бы оплавлять горные породы, достигаемые дугами.

Патент США N 3169577 (Эрих Сарапу) раскрывает средства соединения между собой подземных электродов посредством электрических импульсов и относится к способам, ориентированным на наведение фонтанирования в эксплуатационных скважинах. Цель состоит в том, чтобы бурить дополнительные скважины, а также создавать трещины или изломы около ствола скважины, таким образом увеличивая дренажную поверхность скважин и обеспечивая нагревание углеводородов близко к скважине для понижения вязкости таких углеводородов.

Патент США N 3378074 (БОДИН) относится к звуковому вибратору, который должен устанавливаться внутри скважины, чтобы подвергать ее воздействию только звуковой энергии для того, чтобы достигать звуковой накачки в зоне скважины. В качестве последствия действия упомянутой звуковой энергии высокого уровня (и без использования такого устройства, связанного с электрическим воздействием), эффект звукопоглощения, образованный в коллекторе, будет резко снижать проникновение звуковой энергии. Однако, этот способ будет улучшать состояние в зоне скважины и будет способствовать снижению гидравлического сопротивления в потоке флюида.

Патент США N 3507330 (Уильям Дж. Гилл.) относится к способу возбуждения притока пластового флюида в зону скважины только электрической энергией, в котором электрическая энергия пропускается "вверх и вниз" в самих скважинах, посредством отдельных кабелепроводов.

Патент США N 3754598 (Карл К. Холлоуэй, мл.) раскрывает способ, который включает использование по меньшей мере одной нагнетательной скважины и другой эксплуатационной скважины, чтобы обеспечивать текучесть через формацию жидкости, на которую налагаются колебательные волны давления со стороны нагнетания.

Патент США N 3874450 (Керн) относится к способу расположения электродов посредством электролита, имеющий своей целью дисперсию электрических токов в подпочвенной горной породе.

Патент США N 3920072 (Керн) представляет способ нагревания разрабатываемого нефтеносного пласта посредством электрического тока и оборудование, используемое для такой цели.

Патент США N 3952800 (Бодин) раскрывает звуковую обработку поверхности нефтяной скважины. Этот способ, который является малопрактичным, предназначается для обработки зоны скважины посредством нагнетания газа в самой эксплуатационной скважине, причем этот газ подвергается воздействию ультразвуковых колебаний для нагревания разрабатываемых нефтеносных пластов.

Патент США N 4049053 (Сидни Т. Фишер и др.) раскрывает различные низкочастотные вибраторы для установки в скважинах, которые приводятся в действие гидравлически расположенным на поверхности оборудованием.

Патент США N 4084638 (Кутберт Р. Уайтинг) имеет отношение к возбуждению нефтеносного пласта посредством импульсных токов высокого напряжения в двух скважинах одной нагнетательной и другой эксплуатационной. В патенте раскрыто, каким образом получать такие электрические пульсации.

Патент США N 4345650 (Ричард X. Уэсли) раскрывает устройство для электрогидравлической добычи сырой нефти посредством взрывчатого вещества и остроконечной искры, образуемой близко к подпочвенному нефтеносному пласту.

Несмотря на то, что образование гидравлических ударов посредством нагруженного конденсатора является хорошо известным в данной области техники, это изобретение представляет первоклассный вибратор, а также преимущества использования ударных волн, чтобы повышать добычу нефти.

Патент США N 4437518 (Уильямс) раскрывает техническое решение, обеспечивающее использование и построение в скважине пьезоэлектрического вибратора для добычи нефти.

Патент США N 4466484 (Кермабон) представляет способ воздействия на зону скважины только посредством электрической энергии, но только постоянного тока, так как цель этого изобретения состоит в том, чтобы усиливать эффект электрической энергии для добычи нефти посредством хорошо известного явления электроосмоса.

Патент США N 4471838 (Бодин) раскрывает Другой способ возбуждения притока пластового флюида в скважину при помощи вибраций, который отличается от способов, упоминавшихся ранее. Здесь также являются приемлемыми замечания, относящиеся к патенту США N 4437518. Основное различие между патентами состоит в том, что энергия генерируется источником, установленным на поверхности. Принимая во внимание большую глубину скважин, вообще, этот способ является едва ли осуществимым.

Патент США N 4558737 (Кузнецов и др.) раскрывает располагаемое в забое ствола скважины термоакустическое устройство, включающее нагреватель, соединенный с вибрирующим телом. Замысел состоит в том, что зона скважины должна нагреваться и вибрация нагревающего устройства может активизировать нефть в этой зоне, повышая таким образом удельную теплопроводность. Хорошо известное явление состоит в том, что любое встряхивание повышает удельную теплопроводность в данной среде.

Патент СССР N 832072 (Гадиев и Симкин) раскрывает вибрирующее нагревательное устройство, установленное внутри скважины, посредством которого вибрации предназначаются для повышения удельной теплопроводности.

Патенты СССР N 1127642 и N 1039581 раскрывают различные вибраторы, которые должны устанавливаться в скважине для воздействия только на зону скважины.

Патент Канады N 1096293 (Макфолл) представляет конструкцию резонатора текучих сред, в которой поток текучей среды через и вокруг трубчатого или цилиндрического элемента, установленного параллельно направлению перемещения текучей среды, генерирует колебания или волны вибрации в этом потоке. Это представляет только один дополнительный способ для генерирования волны в скважине без комбинации и технических методов для одновременного использования электрического воздействия. Конструкция резонатора является аналогичной свистку, в котором разрыв потока воздуха и его изменение в направлении генерируют звуковые волны.

В патенте США N 4884634 раскрыты способ увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора, включающий подачу электрического тока к нефтяному коллектору и к вибратору для одновременного электрического и вибрационного воздействия на нефтяной коллектор, и устройство для осуществления этого способа, содержащее размещаемые в скважине электромеханические вибраторы с удлиненными корпусами, электрически связанные с источником импульсной электрической энергии. Этот способ создает вибрации формаций в нефтяном коллекторе с частотой, наиболее приближенной к собственной частоте формаций для уменьшения адгезионных сил между формациями и нефтью. Электрическое воздействие на нефтяной коллектор осуществляется при помощи электродов, установленных по меньшей мере в двух прилежащих скважинах. Этот процесс осуществляется наполнением скважины обладающей металлическими свойствами жидкостью до высоты, соответствующей высоте пласта, приведением в состояние вибрации упомянутой обладающей металлическими свойствами жидкости посредством уже установленного вибратора и, одновременно, совершением электрического воздействия посредством приложения электрического тока к упомянутым электродам.

В связи с тем, что в этом способе и устройстве электрическое воздействие на нефтяной коллектор осуществляется с помощью электродов и вышеописанной металлической жидкости, заполняющей скважину, они не могут быть использованы для скважин, эксплуатировавшихся длительное время с установленным в них оборудованием стандартного типа. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности добычи нефти, обеспечение возможности увеличения добычи нефти из скважин, эксплуатировавшихся длительное время, и восстановление добычи нефти в скважинах, где таковая является парализованной, обеспечение использования обычных оборудования, сооружений и инструментов для добычи нефти, упрощение конструкции, повышение надежности и долговечности устройства для увеличения добычи нефти.

Этот технический результат достигается тем, что в способе увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора, включающем подачу электрического тока к нефтяному коллектору и к вибратору для одновременного электрического и вибрационного воздействия на нефтяной коллектор, согласно изобретению, в скважине над нефтяным коллектором предварительно создают изоляционный мост путем выполнения полости вырезанием части обсадной колонны и заполнением этой полости изолирующим материалом, подачу электрического тока к нефтяному коллектору осуществляют по части обсадной колонны, расположенной ниже изоляционного моста через механические или гидроприводные соединители, установленные на вибраторе, закрепленном на нижней части эксплуатационной колонны, а подачу электрического тока к упомянутым механическим или гидроприводным соединителям осуществляют непосредственно от вибратора или по электрическому проводнику, связывающему вибратор с гидроприводными соединителями, расположенными над изоляционным мостом.

Подачу электрического тока к вибратору или к гидроприводным соединителям, расположенным над изоляционным мостом, осуществляют по электрическому кабелю, установленному в кольцевом промежутке между эксплуатационной и обсадной колоннами, или по эксплуатационной колонне, которую центрируют внутри обсадной колонны с помощью изолированных центраторов, или по изолированной обсадной колонне.

Вибрационное воздействие на нефтяной коллектор осуществляют путем использования энергии первоначального возвратно-поступательного перемещения подвижного органа вибратора для возбуждения колебаний его рабочих элементов, которые изменяют первоначальное направление распространения колебаний и/или усиливают их.

Направление распространения колебаний изменяют на угол приблизительно в 90^o по отношению к их первоначальному направлению распространения, а усиление колебаний осуществляют путем столкновений рабочих элементов подвижного органа вибратора для создания колебаний, соответствующих акустическим характеристикам нефтяного коллектора.

Технический результат достигается и тем, что в устройстве для увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора, содержащем размещаемые в скважине электромеханические вибраторы с удлиненными корпусами, электрически связанные с источником импульсной электрической энергии, согласно изобретению, электромеханические вибраторы выполнены с возможностью размещения в обсадной колонне скважины, подвижный орган вибратора и его рабочие элементы выполнены с возможностью смещения друг относительно друга приблизительно в 90^o под действием возбуждения, возникающего при подаче импульсной электрической энергии к вибратору для воздействия на обсадную колонну скважины колебаниями в соответствии с акустической характеристикой нефтяного коллектора.

Электромеханические вибраторы выполнены с возможностью создания колебаний в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Подвижный орган вибратора может быть выполнен в виде штанги, а рабочие элементы в виде V-образных подвижных обойм, прикрепленных к штанге. Подвижный орган вибратора может быть также выполнен в виде гибкой трубы, снабженной в нижней своей части закрывающим ее колпаком, а в верхней части - поршнем, выполненным с возможностью воздействия на жидкость, заключенную в этой трубе. Подвижный орган вибратора целесообразно выполнить также в виде гофрированной трубы из нержавеющей стали или в виде шланга из силикона, наполненных токопроводящей жидкостью, или из стальной трубы с прикрепленными к ней токопроводящими элементами и иметь соединительное средство.

Электромеханический вибратор может быть выполнен с возможностью горизонтального смещения рабочего органа под действием возбуждения, возникающего при подаче импульсной электрической энергии от источника переменного или постоянного тока или от конденсаторов, трансформаторов или магнитных катушек.

Электромеханический вибратор может быть также выполнен с возможностью вертикального смещения рабочего органа под действием возбуждения, возникающего при подаче импульсной электрической энергии к вибратору от источника переменного или постоянного тока или от конденсаторов, трансформаторов или магнитных катушек.

На фиг. 1 изображена схема трех скважин с расположенными в них устройствами для увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора; на фиг.2 - электрическая схема устройства, расположенного в скважине; на фиг. 3 узел электрической схемы, осуществляющий подачу электрического тока к вибратору или гидроприводным соединителям устройства посредством электрического кабеля; на фиг. 4 узел электрической схемы, осуществляющий подачу электрического тока к вибратору или гидроприводным соединителям по эксплуатационной колонне или по изолированной части обсадной колонны; на фиг.5 вибратор устройства для увеличения добычи нефти согласно первому варианту его выполнения; на фиг.6 - электрическая схема вибратора; на фиг.7 второй вариант выполнения вибратора; на фиг. 8 сечение А-А на фиг.7; на фиг.9 подвижный орган и рабочие элементы вибратора; на фиг.10 вариант выполнения подвижного органа вибратора; на фиг. 11-14 поперечные сечения гофрированной трубы, служащей подвижным органом вибратора; на фиг.15 катушка вибратора; на фиг.16 третий вариант выполнения вибратора; на фиг. 17 обмотка вибратора; на фиг. 18 четвертый вариант выполнения вибратора; на фиг.19 сечение Б-Б на фиг.18; на фиг.20, 21 другие варианты выполнения вибратора; на фиг.22, 23 сечения труб различной формы с размещенными в них обмотками вибратора и горизонтальные проекции волновых импульсов, создаваемых в них; на фиг.24 принципиальная схема для получения низкочастотных звуковых колебаний; на фиг.25 скважина, подготовленная для осуществления способа увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора с использованием устройства согласно изобретению; на фиг.26 то же, что и на фиг. 25, с использованием устройства, имеющего вибратор, создающий вертикальные колебания; на фиг.27 схема лабораторной установки для проведения испытаний способов увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора; на фиг.28 графики результатов испытаний, проведенных на установке, показанной на фиг.27.

На фиг. 1 показано общее расположение трех скважин, оборудованных обычными элементами, хорошо известными специалистами в данной области техники, такими как устье 1 скважины и поточные линии 2 продукции скважин к нефтесборному резервуару. От трехфазного источника электропитания типа генератора или линии передачи начинающиеся от трансформаторов и блоков 3 управления отходят энергокабели 4 в направлении скважин. Стандартная обсадная колонна 5 центрируется в стволе скважины, эксплуатационная колонна 6 центрируется внутри обсадной колонны 5 посредством центраторов 7. На конце эксплуатационной колонны 6 находится пакер 8, известный специалистам в данной области техники. Обсадная колонна 5 подвергается обработке резанием на определенном расстоянии выше разрабатываемого нефтяного коллектора 9. Вырезанная часть обсадной колонны 5 образует полость, которая может заполняться, как например со стороны обреза, изолирующей эпоксидной смолой, или аналогичным изолирующим материалом. В результате этого создается изоляционный мост 10.

Устройство для увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора 9 содержит электромеханические вибраторы 11 с удлиненными корпусами, электрически связанные с источником импульсной электрической энергии, размещенные в обсадных колоннах 5 скважин и закрепленные на нижней части эксплуатационных колонн 6.

На вибраторе 11 установлены механические или гидроприводные соединители 12, предназначенные для подачи электрического тока к нефтяному коллектору 9 по части обсадной колонны 5, расположенной ниже изоляционного моста 10.

Как показано на фиг.3, подачу электрического тока к вибратору 11 или гидроприводным соединителям 12, расположенным над изоляционным мостом 10, можно осуществить по электрическому кабелю 13, снабженному арматурой 14 и установленному в кольцевом промежутке 15 между обсадной колонной 5 и внутренней стенкой эксплуатационной колонны 6.

Подачу электрического тока к вибратору 11 или гидроприводным соединителям 12, расположенным над изоляционным мостом 10, можно также осуществить по эксплуатационной колонне 6 или по изолированной части 17 обсадной колонны 5. В последнем случае соединитель 12 остается прикрепленным к эксплуатационной колонне 6 и устанавливает состояние контакта непосредственно во внутреннем, не изолированном, участке 16 верхней части 17 обсадной колонны 5, расположенном выше изоляционного моста 10 (фиг.4).

Ток, который оставляет проводящую верхнюю часть 17 обсадной колонны 5, через кабелепроводы 18 или электрический кабель 13 проходит через вибратор 11 и поступает в нижнюю часть 19 обсадной колонны 5 посредством другого гидроприводного соединителя 12.

Электромеханический вибратор 11 содержит подвижный орган и рабочие элементы, выполненные с возможностью смещения друг относительно друга приблизительно в 90^o под действием возбуждения, возникающего при подаче импульсной электрической энергии к вибратору 11 для воздействия на обсадную колонну 5 скважины колебаниями в соответствии с акустической характеристикой нефтяного коллектора 9. Вибраторы 11 выполнены с возможностью создания колебаний в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Вибраторы должны быть надежными, недорогостоящими, долговечными и синхронизироваться с собственной частотой геологических формаций, как это определено в работе "Случайная вибрация в перспективе", Уэйн Тустин и Роберт Меркадо, Тустиновский технологический институт, Санта Барбара, штат Калифорния, с. 187.

Собственная частота f_n представляет частоту свободных колебаний незаглушенной системы; также частота любого типа собственных колебаний f_n понижается в случае глушения.

Благодаря свойствам глушения (ослабления), которые всегда существуют в любом коллекторе и которые могут оцениваться коэффициентом добротности геологической формации, как это может подтверждаться по работе, представленной Янтуриным А. Ш. Рахумкуловым Р.Ш. Хармановым Н.Ф. (Башкирский НИИ нефти, Нефтяное Хозяйство. N 12, декабрь 1986 г, эффективная собственная частота находится в диапазоне от 0,5 до 5 Гц и может обеспечивать импульс звукового давления порядка от 2 до 20 МПа в зависимости от давления, преобладающего в коллекторе.

Однако, подтверждено, что эта частота может достигать почти 100 Гц и в качестве примера может быть приведено бразильское нефтяное месторождение, где это давление составляет 16,7 бар (1,67 МПа). В этом с