Разработка вибротехники для эффективной закачки жидкости в нефтяной пласт тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.07, кандидат технических наук Хабибуллин, Марат Яхиевич

• Хабибуллин, Марат Яхиевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хабибуллин, Марат Яхиевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

С.

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ УСТРОЙСТВ ПО ВИБРАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ ЖИДКОСТЬЮ НА НЕФТЕНОСНЫЕ ПЛАСТЫ

1.1. Обзор конструкций средств для импульсной закачки

жидкости в скважину

1.2. Анализ работы устройств и полученные результаты

1.3. Возможные пути совершенствования импульсных устройств

и постановка задач исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ИМПУЛЬСНОЙ ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ

2.1. Исследование процесса распространения гидроакустических колебаний жидкости в условиях скважины

2.2. Исследование напряженного состояния колонны насосно-компрессорных труб при работе импульсных устройств на

забое скважины

2.3. Исследование механизма вытеснения пластового флюида

водой под действием переменного давления нагнетания

2.4. Исследование процесса распространения волн давления в структуре горной породы

3. ЛАБОРАТОРНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ УСТРОЙСТВ 53 3.1. Разработка комплексной лабораторной установки для

исследовательской работы по подбору оптимальных параметров разрабатываемых устройств и обоснования теоретических исследований

с.

3.2. Методика проведения лабораторных исследований

3.3. Лабораторно-экспериментальные исследования механизма изменения импульсных параметров жидкости на образцах

горных пород

4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ

КОНСТРУКЦИЙ ИМПУЛЬСНЫХ УСТРОЙСТВ

4.1. Создание устройств для воздействия на призабойную зону скважин жидкостью с колебаниями давления

4.2. Исследование теоретических зависимостей параметров

работы разработанных конструкций

4.3. Стендовые испытания разработанных устройств

5. ВНЕДРЕНИЕ И ПРОМЫСЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ СКВАЖИННОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ВИБРАТОРА

5.1. Промысловые испытания вибратора в эксплуатационных и нагнетательных скважинах

5.2. Анализ полученных результатов 117 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 138 ЛИТЕРАТУРА 140 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка вибротехники для эффективной закачки жидкости в нефтяной пласт»

ВВЕДЕНИЕ

В процессе эксплуатации производительность добывающих и нагнетательных скважин снижается вследствии выпадания в призабойной зоне парафина, смол, асфальтенов, а также при внесенных с технической жидкостью и закачиваемым агентом инородных материалов. При разработке многопластовой залежи единым фильтром фильтрационные характеристики призабойной зоны пластов изменяются неодинаково. Так, более проницаемые участки пластов, где происходит вымывание и одновременный эффективный вынос закупоривающих частиц с продукцией, вырабатываются и обводняются значительно быстрее. Это приводит к неравномерной выработке залежи, изменению рабочего профиля по интервалу пласта, прорыву закачиваемой жидкости по более проницаемым интервалам пласта, преждевременной обводненности скважин и непроизводительной закачке рабочего агента.

В промысловой практике по интенсификации добычи нефти путем перераспределения отбора из вскрытых перфорацией пластов, применяют методы селективного воздействия на призабойную зону продуктивного пласта ( гидропескоструйные, гидромониторные и термогазотермические обработки; закачка органических и неорганических растворителей, кислот и т.д. ), что требует специального оборудования и материалов, при этом, как правило, не достигается минимально ожидаемая эффективность воздействия, и, кроме того, ведет к длительному простою скважин в ремонте.

Одним из перспективных, не требующий значительных дополнительных затрат, методов воздействия на призабойную зону скважин и на неоднородные пласты углеводородной залежи является закачка рабочих агентов импульсами давления. На сегодняшний день существует множество конструкций вибраторов, генераторов, пульсаторов, способных повысить эффективность обработок, однако их разнообразие не способствует правильному подбору определенной конструкции геолого-физико-

техническим условиям скважины. Разрабатываемые устройства, в своем большинстве, не подкреплены теоретическими и лабораторными исследованиями, подтверждающими целесообразность их применения и, как следствие, обладают существенными недостатками. В связи с чем, а также наряду с причинами огранизационного характера промышленное освоение данного метода и его внедрение происходит замедленными темпами.

Учитывая вышеизложенное, существует необходимость совершенствования и создания новых, принципиально отличных, устройств для гидровибрационного воздействия на призабойную зону эксплуатационных и нагнетательных скважин, изучения процессов, происходящих при этом, с целью выбора оптимального применения их, упорядочение существующих конструкций и детального проведения лабораторных исследований как разработанных устройств, так и влияния параметров воздействия на образцы горной породы.

Настоящая диссертационная работа посвящена изучению процессов распространения волн давления жидкости в условиях скважин, в неоднородных пластах и в горной породе с учетом различных законов изменения давления, исследованию напряженного состояния колонны насосно-компрессорных труб, созданию новых конструкций устройств для вибрационного врздействия и обоснованию их основных параметров на основе лабораторных исследований. В работе изложены результаты лабораторных экспериментов с применением скважин ного вибратора по изучению параметров проникновения жидкости через образцы горной породы и распространению волн давления в них, результаты промысловых испытаний разработанной конструкции.

Работа выполнена под руководством заслуженного деятеля науки и техники РФ, д.т.н., профессора Б.З.Султанова, которому автор приносит глубокую признательность и благодарность.

Кроме того, автор считает своим долгом выразить искреннюю благодарность д.н н., профессору М.С.Габдрахимову за ценные советы и помощь, оказанную при выполнении исследований.

Значительная помощь при проведении лабораторных исследований и промысловых экспериментов была оказана со стороны зав. лабораторией Г.Г.Калашникова.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ УСТРОЙСТВ ПО ВИБРАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ ЖИДКОСТЬЮ НА НЕФТЕНОСНЫЕ ПЛАСТЫ

1.1. Обзор конструкций средств для импульсной закачки жидкости в скважину

В основу виброволнового воздействия вложено использование упругой волны, излучаемой на устье или непосредственно на забое скважины, для возмущения состояния среды в течение определенного времени ( перемещения частиц среды в волне ). Величина амплитуды смещения и колебательная скорость частиц среды зависят от амплитуды и интенсивности источника возмущения. В горных средах при удалении от источника упругой волны на десятки метров и более амплитуды частиц среды малы и после прохождения волны каждая частица жидкости практически возвращается в исходное положение, а энергия упругой волны передается массиву горной породы, в результате чего происходит передача колебательного движения от горной породы движущейся жидкости, но с меньшей амплитудой. Таким образом, происходит постоянный переход кинетической энергии жидкости в потенциальную энергию породы и наоборот. Имеются экспериментальные подтверждения о разрушении структуры жидкости не только при стационарном течении с большим перепадом давления, но и при распространении импульсов давления с амплитудой, превышающей определенную величину. Для аномальных нефтей она составляет 1,5 ... 2 МПа, что на порядок ниже давления, при котором происходит трещинообразование пород, следовательно, эффект от виброволнового воздействия может быть получен при относительно невысоких перепадах давления в амплитуде за счет преодоления начального напряжения сдвига и снижения эффективной вязкости нефтей [59].

В ряде исследований, проведенных учеными, выявлены закономерности влияния упругого волнового поля на процесс фильтрации однородных

жидкостей в пласте, которая выявляется в увеличении ее скорости из-за разрушения геологической структуры жидкости ( вязкость, поверхностное натяжение и т.д. ) [17], из-за массопереносов в насыщенной пористой среде [22], [60], [67]. При изучении влияния вибрации на улучшение фильтрационных свойств нефтяного коллектора в работах [21], [47] было обнаружено, что эффективность вытеснения при воздействии вибрации увеличивается на 10 ... 15 %, а его продолжительность в три раза меньше продолжительности вытеснения без вибрации. Для более качественного исследования данного процесса Гадиевым С.М. рассматривается последовательное движение двух разноцветных несмешивающихся вязких жидкостей в плоском горизонтальном капилляре, ограниченным колеблющимися пластинками [22]. В результате чего определяется зависимость коэффициента вытеснения от частоты колебания пластин, на основании которой утверждается, что с увеличением частоты колебаний коэффициент вытеснения растет и при значении частоты 800 Гц имеет наибольшее значение, а при дальнейшем увеличении частоты, коэффициент вытеснения уменьшается. Причем данный вывод качественно согласуется с опытными данными.

Многочисленные экспериментальные исследования фильтрации были проделаны на моделях пористых сред. В работе [84] отмечается увеличение относительной скорости фильтрации воды или нефти через песчаник при интенсивности акустического поля в несколько сотен киловатт на 1 м2 в зависимости от температуры жидкости, причем увеличение скорости фильтрации до 18 раз авторы пытаются объяснить радиоционным давлением, создаваемым акустическим полем, и увеличением при нагреве числа пор. С нагревом среды снижается вязкость нефти, что влечет за собой уменьшение критического диаметра поры.

В другой работе [53] исследовалось течение различных жидкостей -полярных и неполярных, диэлектриков и электриков - в акустическом поле интенсивностью 1,9 кВт/м2, частотой 17 кГц. Значительное увеличение

скорости фильтрации было замечено для жидкостей с большим дипольным моментом или с малой электропроводностью. Повышение интенсивности поля вызывает увеличение скорости фильтрации при том же значении гидродинамического давления. Однако при фиксированном значении интенсивности поля существует оптимальный перепад гидродинамического давления.

Во всех перечисленных выше исследованиях источник упругого поля и образец помещали в жидкость на некотором расстоянии друг от друта. Это обстоятельство и то, что используемые интенсивности поля велики, не позволяют сделать однозначного вывода о влиянии его на фильтрацию в породе.

Однако экспериментальные исследования, проведенные на установках, в которых источник колебаний помещали непосредственно в пористую среду, также показали изменение скорости фильтрации [31]. Использовали акустическое поле частотой 57 кГц, интенсивностью 0,8 ... 1,2 кВт/м . Для фильтрации в песке пористостью 32 ... 38 % брали водопроводную или дисцилированную воду, растворы поверхностно-активных веществ, керосин, смесь керосина с автолом. Измеряли относительную скорость фильтрации в акустическом поле в зависимости от градиента давления. При совпадении направлений фильтрации и распространения упругой волны отмечалось повышение скорости фильтрации у всех жидкостей. В случае противоположных направлений фильтрации и распространения упругой волны в углеводородных жидкостях скорость фильтрации увеличивалась на 30 % при уменьшении у остальных жидкостей.

Авторы приведенных выше работ в основном объясняют свои выводы следующим положением: вовлечение в струйное движение пристеночного слоя жидкости при ламинарном течении в ядре потока и увеличение интенсивности вихревого движения в периферийных застойных зонах пор породы, т.е. акустическое поле должно способствовать развитию обтекаемого струйного течения в застойной зоне, что в свою очередь

приводит к увеличению охвата поры течением и, следовательно, повышению проницаемости породы [40].

В работе [67] на основе изучения обширного материала, накопленного в этой области, дается следующее объяснение. Для импульсного воздействия на неоднородный, неравномерно, заводненный пласт, перепады давления между различными нефтенасы щенны ми и заводненными зонами и слоями, между различными каналами и потоками жидкости будут попеременно изменяться по величине и направлению, в результате чего будут создаваться условия для непрерывного перемещения нефти из застойных зон и каналов в зоны активного дренирования. При возникновении переменных по знаку перепадов давления между зонами и потоками, обладающих различной нефтенасыщенностыо, будут возникать благоприятные условия для вытеснения нефти за счет капиллярного эффекта. Такое утверждение объясняется и авторами работ [26], [67].

При изучении влияния колебаний на реологические свойства жидкостей Домбровским П.И. основное внимание было уделено изменению вязкости [25]. В результате воздействия колебаниями ультразвуковых частот на чистые углеводородные жидкости их вязкость снизилась, за исключением бензола ( что объясняется возникновением кавитации ). При использовании колебаний звуковых частот также было получено снижение вязкости на 1 ... 2 %. Причем такое изменение вязкости чистых углеводородных жидкостей автор объясняет погрешностью опытов.

Автором работы [21] был разработан стенд для изучения изменения вязкости жидкости при воздействии на нее вибрацией. Колебания создавали электромеханическим способом в диапазоне частот 20 ... 80 Гц при амплитуде 0 + 4 мм. Так, после шестичасового озвучивания трансформаторного масла вязкость в среднем снижается на 15 ... 18 %, которая восстанавливалась через 18 ч. После нескольких дней воздействия первоначальная вязкость уже не восстанавливалась. Было выявлено, что темп падения вязкости для всех частот колебаний примерно одинаков, но с

увеличением амплитуды колебаний вязкость изменяется более значительно. Исследования проводились и на высокочастотной установке с диапазоном частоты колебания 20 ... 20000 Гц. В результате чего, отмечается, что на изменение вязкости до и после вибрации не влияют ни частота вибрации, ни температура окружающей среды.

Для осуществления вибрационного воздействия в настоящее время существует множество различных конструкций как у нас в стране, так и за рубежом. С характерными особенностями каждого устройства можно подробно ознакомиться в работах [16], [22], [40]. Проведем некоторую классификацию существующих устройств:

1.1.1. по месту расположения _:_=_устьевые;

- забойные;

1.1.2. по величине создаваемой частоты импульсов

- низкочастотные (1 ... 20 Гц );

- средней частоты (20 ... 1000 Гц);

- ультразвуковые ( более 1 кГц );

1.1.3. по принципу действия

- механические;

- гидравлические;

- гидромеханические;

- электрогидравлические.

В устройствах механического типа создание импульсов в жидкости осуществляется за счет возвратно-поступательного перемещения с дополнительным приводом энергии рабочего органа ( колонна труб, пластины и т.д. ). Частота создаваемых импульсов колеблется в низкочастотном диапазоне.

Принцип действия гидравлических устройств основан на самопрерывании потока закачиваемой жидкости, т.е. принцип жидкостного свистка. Как правило они создают ультразвуковые колебания.

Гидромеханические устройства основаны на использовании кинетической энергии закачиваемой жидкости и передачи ее рабочему органу, который создает колебания в жидкости ( золотник, шарик, пластина и т.д. ). Частота колебаний жидкости в данных устройствах может достигаться в любом диапазоне.

В электрогидравлических устройствах происходит преобразование электрической энергии в энергию колебания жидкости, в основном, за счет эффекта магнитострикции, пьезоэффекта, эффекта Юткина. Диапазон частот в таких устройствах колеблется в пределах 1 ... 100000 Гц.

Из приведенной классификации видно, что наибольшей универсальностью обладают гидромеханические и электрогидравлические конструкции, которые находят большее применение. Рассмотрим вкратце частовстречаемые конструкции.

Наиболее известная конструкция гидромеханического типа является вибратор конструкции д.т.н. С.М.Гадиева типа ГВЗ, основными элементами которого являются: золотник, установленный на опоре качения, и корпус с радиальными отверстиями. Отверстия в корпусе выполнены под некоторым углом к образующей, а в золотнике отверстия также сделаны под некоторым углом к образующей, но в противоположном направлении к отверстиям в корпусе. В зависимости от количества отверстий как в золотнике, так и в корпусе и от расхода частота пульсации меняется от 60 до 500 Гц. Данная конструкция вибратора проста в изготовлении и в обслуживании при проведении вибровоздействия.

Воскресенским Ф.Ф. предложена аналогичная конструкция вибратора [4], отличительной особенностью которого является наличие дополнительного золотника и шибера. При прокачке жидкости шибер начинает вращаться и, периодически перекрывает каналы, тем самым генерирует волновые процессы жидкости.

Следующей характерной конструкцией рассматриваемого типа

к* гр

генераторов, широко испытанной на месторождениях Татарии, является

генератор ЗП1М-00, разработанный под руководством профессора Р.А.Максутова [19]. Он состоит из патрубка, ввернутого в муфту, которая, в свою очередь, соединяется с корпусом. В верхней части корпуса расположен патрубок уменьшенного диаметра, а в нижней - стакан с седлом. В верхнем патрубке размещены гайка со штоком и пружиной. В качестве рабочего органа используется шар. При нормальном режиме работы ( расход жидкости 6 ... 8 л/с ) генератор излучает упругие волны, частота которых колеблется в пределах 7 ч-10 Гц, а амплитуда 1,8 ... 2,2 Мпа.

В США разработан ультразвуковой генератор упругих волн гидромеханического типа ( патент 2816612, США ), который совместно с посадочным инструментом спускается в зону перфорации и устанавливается на седло. Упругие волны излучаются при вибрировании пластины в жидкости за счет воздействия струи жидкости, вытекаемой из сопла с большой скоростью, на острие пластины. Обтекание излучателя жидкостью приводит к срыву вихрей с острия и созданию цепочки вихрей на поверхностях пластины. Цепочка вихрей придает колебательное движение излучателю относительно закрепленных точек. Следует оговорить сразу, что надежность такого генератора прямопропорционально зависит от числа циклов нагружения пластины, следовательно, при создании ультразвуковых колебаний долговечность рабочего органа незначительна.

В институте ТатНИПИ нефть разработан и испытан устьевой генератор двойного действия. Схема и принцип действия подробно представлены в работе [55]. Мы лишь отметим, что приведенная конструкция позволяет осуществить различные операции: по изливу и закачке воды при непрерывном действии упругих волн как по НКТ, так и по затрубному пространству. Однако использование генератора не позволяет осуществлять создание требуемых параметров упругих волн жидкости при изменении режимов обработки призабойной зоны скважин, т.е. не обладает требуемой гибкостью, да и не исключается возможность низкой надежности уплотнительных элементов при длительной работе генератора.

В генераторах электрогидравлического типа используются устройства трех разновидностей, отличающихся между собой механизмом преобразования электрической энергии в энергию упругих волн жидкости. Наибольшее распространение в практике получили электроразрядные скважинные генераторы [10], которые опускаются в скважину на коротажном кабеле. После спуска генератора в скважину к нему подается переменное напряжение, где происходит повышение напряжения и его выпрямление. Выпрямленное напряжение накапливается в конденсаторах и они заряжаются. Достигнув определенного значения емкости конденсаторов, последние разряжаются, подавая напряжение к электродам разрядной камеры. Поскольку сопротивление жидкости между электродами невелико, то возникает пробой, который вызывает гидравлический удар в призабойной зоне скважины. Генераторы работают в следующем диапазоне частот разряда 0,05 ... 10 Гц. Длина таких приборов колеблется в пределах 2,5 ... 3 м. Воздействие данным устройством предусматривает возможность селективной обработки по мощности призабойной зоны пласта и направленное воздействие в радиальном направлении.

Генераторы с магнитострикционными и пьезокерамическими преобразователями работают в диапазоне ультразвуковых волн 1 ... 20 кГц и основное применение нашли только при обработке призабойной зоны ( в радиусе 1 ... 5м) скважин и при борьбе с солеотложением.

Из приведенного обзора и в результате анализа работ авторов С.М.Гадиева, О.Л.Кузнецова, Р.А.Максутова, М.Л.Сургучева, Э.М.Симкина, А.В.Валиуллина и др. видно, что подавляющее большинство исследований и разработок приходится на устройства гидромеханического и электрогидравлического типов, да и с точки зрения промыслового использования они находят наибольшее применение как универсальные конструкции, позволяющие добиваться необходимых частот и амплитуд колебания жидкости. Однако несмотря на их относительные достоинства всем генераторам присуще ти или иные недостатки, которые, на наш взгляд,

сдерживают широкое применение метода вибрационного воздействия как на призабойную зону скважины, так и на углеводородные залежи нефтеносных пластов. Кроме того, во всех исследованиях в этой области не в полном объеме изучены процессы распространения колебания жидкости от устья до призабойной зоны скважины, не уделено внимание исследованию напряженного состояния колонны насосно- компрессорных труб при работе забойных импульсных устройств гидромеханического типа, выбору оптимального закона изменения давления жидкости при вытеснении нефтей из замкнутых пор, изучению распространения упругих волн в массиве горной породы - как важному фактору влияния вибрационного воздействия на эффективность нефтеотдачи.

1.2. Анализ работы устройств и полученные результаты

Наибольшее применение электрогидравлических генераторов имело место на месторождениях НГДУ "Туймазанефть". Совокупные результаты применения электрогидравлического воздействия показывают [48], что при обработке призабойной зоны эксплуатационных скважин приток нефти увеличивается примерно в 1,3 ... 1,8 раза, а продолжительность эффекта в среднем составила 6 ... 8 месяцев. В нагнетательных скважинах эффективность обработки невелика и составляет увеличение приемистости в среднем на 50 ... 100 м /сут, причем продолжительность действия эффекта не превышает 6 месяцев.

Полученные результаты можно объяснить следующим образом. Изменение приемистости нагнетательных скважин и дебита эксплуатационных скважин связано с созданием мощного скачка давления, который вызывает образование в сети микро- и макротрещин. Вместе с тем образование трещин сопровождается выявлением новых химически или электрически активных поверхностей, которые быстро насыщаются водой, особенно при наличии перепада давления в пласте. Проникшая вода

способствует частичному заращиванию трещин и обуславливает снижение эффективной трещиноватости пласта [40]. В скважинных условиях к.п.д. генераторов уменьшается значительно из-за отражения упругой энергии от стенки скважины, являющейся жестким экраном. Величина отражения сильно зависит от расстояния между стенками излучателя и скважины. Кроме того, в проводящей системе, да и в самом генераторе возникают значительные энергетические потери и как, следствие, совокупный к.п.д. таких устройств не превышает 15 ... 20%.

При изучении работы гидравлического вибратора ГВЗ было выявлено, что основная энергия гидродинамического импульса замкнута в насосно-компрессорных трубах и лишь приблизительно около 50 % энергии импульсного давления передается в жидкость, заполняющую затрубное пространство скважины [22]. Во время обработки вибратором призабойной зоны очень часто ротор (золотник) заклинивается в корпусе за счет попадания в щель и зазоры продуктов коррозии, отрывающихся от стенок НКТ и обсадной колонны в виде хлопьев весом до 1,5 граммов, взвешанных частиц, имеющихся в большом количестве в циркулирующей жидкости, а также речной песок, закачанный при гидравлическом разрыве пластов для закрепления создавшихся трещин. Общее количество взвешанных частиц

с

доходит до (3,0 ... 4,0)10 мг/л. Наличие такого количества частиц в циркулирующей жидкости приводит к абразивному износу и быстрому увеличению зазора между ротором и статором. В свою очередь увеличение зазора между ними от 0,1 до 0,5 мм уменьшает величину амплитуды упругих волн в два раза, следовательно, уменьшение амплитуды колебаний при одном и том же режиме обработки снижает эффективность ее в промысловых условиях [16]. Наличие опор качения в конструкции вибратора также приводит к снижению работоспособности устройства. Кроме того, по словам промысловиков Башкирии, запуск вибратора в работу в 20 случаях из 100 представляет затруднения в связи с тем, что часто происходит спуск вибратора в скважину при перекрытых отверстиях золотника. Внедрение

вибраторов в объединении "Башнефть" в основном было выполнено на нефтяных площадях северо-запада Башкирии, а именно в НГДУ "Краснохолмскнефть", НГДУ "Арланнефть", НГДУ "Южарланнефть", НГДУ "Чекмагушнефть", НГДУ "Туймазанефть". За 1967-69 г.г. было проведено 508 скважино-операций, причем годовой экономический эффект на одну скважину составил 0,897 тыс. руб. ( в доперестроечных ценах ). Среднесуточное повышение приемистости нагнетательных скважин по данным НГДУ "Арланнефть" и НГДУ "Краснохолмскнефть" составил 120 м3/сут, причем средняя продолжительность эффекта, как в эксплуатационных, так и в нагнетательных скважинах колебалось в пределах 6 ... 7 месяцев. В результате применения вибраторов промысловиками отмечалась неудовлетворительная надежность устройства, в среднем при кислотной обработке долговечность вибратора не превышала 50 часов.

Забойный пульсатор ЗП1М-00 применялся в 9 скважинах НГДУ "Сулеевнефть" объединения "Татнефть" для периодических импульсных изливов в течении 3,5 лет с периодичностью 2,5 раза в год. Средний прирост приемистости в нагнетательных скважинах составил 56 м3/сут, а продолжительность эффекта обработки пульсатором в среднем составила 6 месяцев. В результате лабораторных испытаний пульсатора установлено [16], что зазор между патрубками и шаром должен быть в пределах 1,2 ... 1,5 мм на сторону. Увеличение этого зазора до 2,5 ... 3 мм не нарушает режим работы генератора, т.е. сохраняются характеристики упругой волны, однако при этом в 2 ... 2,5 раза ускоряется износ патрубка в зоне возвратно-поступательного движения шара. Ускоренный износ объясняется резким увеличением силы радиального удара шара о внутреннюю стенку патрубка. Авторы приведенной конструкции утверждают, что вместо шара может быть применен также цилиндрический стальной стержень, имеющий на торце запорный орган - обточку в форме полусферы или конуса. Однако, цилиндрический стержень также ускоряет процесс износа, т.к. при

возвратно-поступательном движении происходит одновременное соударение этого стержня с внутренней стенкой патрубка в двух точках.

Уменьшение зазора на сторону до 0,8 мм и менее приводит к тому, что шар начинает производить возвратно-поступательное движение только в зоне продольных окон патрубка и не доходит до седла. В этом режиме генератор излучает звуковые волны с очень малой амплитудой. Так, при нормальном режиме работы (расход жидкости 6...8 л/с) генератор излучает упругие волны, частота которых составляет 7 ... 10 Гц, а амплитуда 1,8 ... 2,2 МПа. При излучении звуковых волн (зазор 0,8 мм и менее) - частота увеличивается в 12 ... 15 раз, а амплитуда уменьшается до 0,17 ... 0,24 МПа.

Наличие таких значений зазоров в конструкции генератора, необходимых для нормальной его работоспособности в заданном режиме не позволяет выносить механические примеси размером 2,5 ... 3 мм с забоя скважины, т.к. в противном случае произойдет заклинивание шара в патрубке. Использование пружины для осуществления возвратного перемещения рабочего органа ограничивает надежность генератора. Кроме того, создание гидравлических ударов значительной величины при полном перекрытии проходного канала, влияет на сохранение целостности как цементного кольца, так и обсадной колонны, а при закачке через колонну НКТ - ограничивает ее срок эксплуатации. Причем автор работы [16] не исследовал влияние приведенных выше факторов.

1.3. Возможные пути совершенствования импульсных устройств и постановка задач исследований

В результате обзора зарубежных и отечественных источников было выявлено, что закачка всевозможных растворителей, теплоносителей и др. рабочих агентов импульсами давления является перспективным методом повышения нефтеотдачи углеводородных пластов, не требующим значительных дополнительных материальных затрат. Однако, имеющиеся на

сегодняшний день, результаты не дают явного подтверждения его эффективности. В литературе отсутствуют материалы, посвященные теоретическим исследованиям по рациональному использованию энергии потока жидкости, по значительному влиянию потерь энергии на долговечность колонны насосно-компрессорных труб. Не известны также материалы по исследованию процессов влияния различных законов изменения гидродинамического давления на параметры извлечения пластовой жидкости из замкнутых пор, по механизмам распространения волн давления в массиве горной породы. Не в полном объеме представлены лабораторные исследования, проведенных в смоделированных скважинных условиях, по изучению влияния колебаний давления жидкости, создаваемых реальными конструкциями импульсных устройств, на образцы горных пород.

Из приведенных выше квалификаций существующих импульсных устройств наибольшей универсальностью и простотой конструкции обладают устройства гидромеханического типа. Однако, несмотря на неплохие промысловые результаты, полученные в результате их внедрения, они обладают и рядом недостатков, отмеченных и при анализе работы устройств. В связи с вышеприведенными неоспоримыми факторами возникает необходимость совершенствования оборудования.

При разработке новых конструкций генераторов, пульсаторов, вибраторов необходимо обратить внимание на следующее. В первую очередь проанализировать и подобрать оптимальные законы изменения колебаний давления и диапазон частот колебания. Поскольку, подавляющее большинство исследований подтверждает эффективность вибровоздействия в диапазоне частот 100 ... 800 Гц, необходимо учитывать это. Повышать надежность устройств данного назначения, уменьшить потери энергии и рассматривать эти факторы как детерминирующие с точки зрения эффективности их применения.

В связи с вышеизложенным в диссертационной работе предусмотрено решение следующих задач:

1. Изучение механизма распространения колебаний закачиваемой жидкости в условиях скважины.

2. Исследования процессов вытеснения пластовых жидкостей из замкнутых пор при различных законах изменения амплитуды давления жидкости и выбор его оптимального изменения.

3. Анализ воздействия при работе забойных импульсных устройств на напряженное состояние колонны насосно-компрессорных труб.

4. Исследование параметров распространения волн давления, передаваемых от закачиваемой жидкости, в массиве горной породы.

5. Разработка совершенных конструкций устьевого пульсатора, скважинных гидравлических вибраторов, исключающих недостатки существующих устройств аналогичного назначения.

6. Разработка лабораторного стенда, обеспечивающего создание реальных условий процесса закачки рабочих жидкостей и снятие стендовых характеристик работы забойных устройств.

7. Проведение лабораторно-экспериментальных исследований по влиянию волн давления жидкости на образцы горной породы для согласования с теоретическими исследованиями.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ИМПУЛЬСНОЙ ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ 2.1. Исследование процесса распространения гидроакустических колебаний жидкости в условиях скважины

В проведенном обзоре отмечалось, что помимо забойных конструкций импульсных устройств существуют и устьевые разновидности аналогичного назначения, применение которых в некоторых случаях оправдано. Использование устьевых пульсаторов исключает дополнительное использование материальных затрат, связанных со спуском в скважину колонны НКТ ( при соблюдении надежности эксплуатационной колонны ), и что самое главное, на наш взгляд, позволяет вести непосредственный контроль за работой устройства, регулируя и внося коррективы в режимные параметры. В связи с этим возникает необходимость рассмотреть распространение колебаний жидкости от устья до забоя скважины для определения оптимальных параметров, необходимых при разработке новых конструкций устьевых пульсаторов, что и было выполнено нами в работе

Рассмотрим трубу с круглым сечением. В цилиндрической системе координат волновое уравнение имеет вид [38]:

где Ф(г, ф, ъ, 1) - потенциал скорости потока жидкости;

с - скорость распространения колебаний. Решение уравнения (2.1) должно представляться конечными и дифференцируемыми функциями координат для области 0 < г < а ( где а -радиус трубы ); 0<<р<2ж; -оо<г<-ню. Для жесткой трубы (абсолютно нерастяжимые и неупругие стенки) эти функции должны

[20].

(2.1)

удовлетворять условию исчезновения радиальной составляющей скорости на

гг ¿Ф

поверхности трубы, т.е. —

дг

= О

г=а

Для установившихся гармонических колебаний представим потенциал скорости в виде Ф у/(г, (р,г)еш и после подстановки в волновое уравнение получим уравнение Гельмгольца относительно амплитудной части у/(г,<р,г) в цилиндрических координатах

1 д( дш\ 1 ^у/ д2у/ со2 /т

Если искомую функцию представить в виде у/(г, (р,2)=Щг) ■х(ф) -2(2), то уравнение Гельмгольца разделится на три обыкновенных дифференциальных уравнения второго порядка относительно функций

л

Ц + (2.3)

ёф

^ + = 0 (2.4)

с!1 К 1 с1К (, 2 т2Л

к 1

\ г )

+--+

ф2 г Ф

К=0 (2.5)

2

где к2 +у2 = — ,т=0,1,2,...

с

Решение уравнений (2.3) - (2.5) приведено в [38]. Здесь уместно

отметить, что в данном конкретном случае колебания жидкости происходят в частном диапазоне, нижняя граница которого ~ 5 Гц, а максимальный диаметр трубы с4ал ~0,11 м. Таким образом, длина волны колебаний ( к- 3-107 м, что соответствует частоте 5 Гц ) гораздо больше диаметра трубы. Согласно критерию "узкой" трубы ¿/<1,222 [38], в этом случае могут существовать только бегущие плоские волны, которые распростроняются с фазовой скоростью с.

По мере распространения колебаний жидкости амплитуда их уменьшается. Для данных условий это связано с с диссипативными

процессами, вызываемыми вязкостью и теплопроводностью среды, влиянием стенок, а также рассеянием на неоднородностях. Для амплитуды давления колебательного процесса, описываемого плоской волной, существует следующая зависимость

Р-Ро-е™ (2.6)

где а - коэффициент поглощения:

а =-

2 р0с3

л

1

(2.7)

( в соответствии с формулой Стокса-Кирхгофа [38] ) где с - скорость распространения колебания с частотой т.

Вт

Для данной рабочей жидкости су=ср; теплопроводность в = 0,597—

м- с

плотность жидкости в невозмущенном состоянии ( колебания отсутствуют ):

3 3 б

ро = 1,25 -10 кг/м ; вязкость 7=10 кг/с-м и формула (2.7) видоизменяется:

л 1

« = ^3.4 (2.8)

3р0с

При малых частотах коэффициент поглощения незначителен, что подтверждается дальнейшими расчетами ( Рисунок-2.1 и 2.2 ).

На рисунке-2.1 приведена зависимость амплитуды (2.6) давления от глубины скважины для колебаний с различными частотами при рабочем

7 2

давлении на устье 1,4-10 Н/м . Для частот, не превышающих 20 Гц, потери в амплитуде давления вследствие диссипативных процессов порядка 17 % до глубины скважины в 2000 м; при более низкочастотных колебаниях наблюдается значительное затухание, что прослеживается также по зависимости амплитуды от частоты при средней глубине скважин х= 1600 м ( Рисунок-2.2 ).

Рисунок 2.1 - Зависимость амплитуды давления от глубины скважины при различных частотах пульсации жидкости

2.2. Исследование напряженного состояния колонны насосно-компрессорных труб при работе импульсных устройств на забое скважины

Изучение процесса поведения колонны НКТ вызывает значительный интерес с точки зрения ее надежности. Изменение давления рабочей жидкости на выходе из забойных импульсных устройств оказывает влияние на поток, движущийся по колонне НКТ, выявляемое, вследствии создания гидравлических ударов на входе в вибратор. Циклическое изменение параметров движущегося потока рабочей жидкости создает определенные нагрузки на колонну НКТ. Результаты исследований приведенного влияния предоставлены в работах [30], [71].

При обработке призабойной зоны рабочая жидкость подается на забой, как известно, неравномерно, вследствии того, что агрегаты снабжены поршневыми насосами. Как правило, изменяющаяся амплитуда давления жидкости срабатывает в забойном вибраторе, в результате чего в колонне НКТ создаются продольные колебания. Вынужденные динамические перемещения при колебаниях можно представить в виде следующего ряда [69]

тт . жх . Ъях . 1ЖХ

и = <р1&т— + <ръвт—- + ...= 2, , (2.9)

¿=1,3,5,...

где <ри <Рз~ <Рз, — - некоторые неизвестные функции времени; х - произвольная точка на длине колонны НКТ, взятая от свободного

конца;

I - длина колонны НКТ с учетом удлинения от собственного веса и веса столба жидкости.

Применяя принцип возможной работы было получено выражение для полной возможной работы, приравненное нулю:

фиксированной глубине Х= 1600 м

^ife (2Л0)

dt dt pSI

_ ind л ~ r

Ál

p - плотность материала труб;

S - площадь поперечного сечения труб;

R - возмущающая сила;

а - скорость распространения звука в трубах.

Полученное выражение (2.10) представляет собой уравнение установившихся вынужденных колебаний при условии, что возмущающая сила R является функцией от времени.

Для одноцилиндрового насоса одностороннего действия изменение амплитуды давления, графическая зависимость которого представлена на

рисунке - 2.3, на выходе можно представить в виде ряда Фурье:

р <»

Р{ t) = — + 2 («г'COSíy 1 + h • sin ю (2.11)

2 f=i

или после определения коэффициентов ряда получаем

п/л ро Ро(. < sin3mí sin5ai Л /т

2 + яКПв>--3— + --"Г ^ ^

где Ро - амплитуда изменения давления;

со - частота вращения кривошипного вала насоса.

Нетрудно заметить, что возмущающую силу в дальнейшем мы рассматриваем в критическом положении при отказе из работы пневмокомпенсаторов насоса. Выражение (2.12) можно представить для различных конструкций насосов.

По мере распространения колебаний жидкости амплитуда их уменьшается. Для данных условий это связано с диссипативными процессами, называемыми вязкостью и теплопроводностью среды, влиянием стенок, а также рассеянием на неоднородностях. Из работы [20] имеем следующую зависимость

(Р)х = Р(1)-ею, (2.13)

где а - коэффициент поглощения, определяемый из [20]. Решая уравнение (2.10) с учетом подставлений (2.12) и (2.13), мы получили выражение для определения неизвестных функций времени

9* ~ рБ^-Ф2)

Г

ах

V

у и

2 ж

х 71 ¿=1,зд...

г-1)П

-m^i<ot

(2.14)

у

где Ку - площадь вибратора, на которую действует амплитуда изменения давления.

Подставляя эти функции в первоначальный ряд (2.9), находим искомые динамические перемещения произвольно выбранной точки при вынужденных колебаниях колонны НКТ

и= £

1=1,3,5,...

И

р р

2 ^ /=1Д5,... <

(И«

■ йпШ

яп^ (2.15)

или

К-е^-Р,

(_1)(г-1)/2

(-4

М)/2

-8т/й)/)8Ш— . (2.16)

Р-Х-1-Я г=13 Х..Р?-СО- /=1,3,5,...

Для насосов двухцилиндровых двойного действия на основе [34] с учетом гармонического закона изменения давления жидкости выражение (2.16) можно записать

и =

2ЯУ е ш Р0$тоЛ

"г—„-гг-вш-

гжх

(2.17)

Рад,-^-®2)' 21

Растягивающие напряжения, возникающие в колонне, определяются на основании выражений, приведенных в [23], преобразованных с учетом исследования значения напряжений в каждом сечении колонны труб:

Заключение диссертации по теме «Машины и агрегаты нефтяной и газовой промышленности», Хабибуллин, Марат Яхиевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В результате проведенного обзора существующих конструкций импульсных устройств и приведенной их общей классификации выявлено, что наибольшей универсальностью обладают гидромеханические и электрогидравлические конструкции, а скорость проникновения жидкости в неоднородности при параболическом законе изменения амплитуды давления на выходе возрастает в 2,23 раза в сравнении с синусоидально-изменяющимся законом и в 1,69 раза по отношению к линейно-изменяющемуся.

2. Теоретически доказано, что с увеличением частоты колебания закачиваемой жидкости скорость обратной капиллярной пропитки намного меньше скорости внедрения жидкости в неоднородности, но нарушается структура блоков. Поэтому наиболее оптимальным диапазоном частот для распространения колебаний в горной породе является 100 . 800 Гц с учетом собственных частот рассматриваемых пород (известняки, песчаники).

3. Разработана универсальная комплексная лабораторная установка по подбору оптимальных параметров разрабатываемых устройств и по исследованию влияния параметров колебания жидкости на характеристики горных пород. На основании обобщения всех полученных лабораторных результатов доказано, что наиболее оптимальное воздействие при закачке импульсной жидкости в системе поддержания пластового давления соответствует диапазону частот 600 . 800 Гц.

4. Разработаны следующие устройства гидромеханического типа: устьевой пульсатор для обработки призабойной зоны пласта (A.C. № 1501600), устройство для воздействия на призабойную зону скважины (A.C. № 1518491), забойного вибратора с одноплечим балансиром ( A.C. № 1538589 ), скважинный гидравлический вибратор с двумя рабочими органами ( A.C. № 1613584 ), с учетом теоретических и лабораторных исследований наиболее оптимальная конструкция скважинного вибратора СВ ( A.C. №

1503384 ) для стационарной установки на забое нагнетательной скважины и предложена его математическая модель.

5. В результате применения для разовой обработки эксплуатационных и нагнетательных скважин скважинного вибратора СВ в 1989-90 г.г. в НГДУ "Краснохолмскнефть" годовой экономический эффект составил 8,75 тыс.руб. ( в ценах 1990 г.), а в 1994-95 г.г. в том же НГДУ - 155,11 млн. руб. ( в ценах 1995 г.). В результате стационарной установки в двух нагнетательных скважинах № 12 и № 272 скважинных вибраторов СВ в НГДУ "Туймазанефть" за 1998 г. годовой экономический эффект составил 983,4 тыс. руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хабибуллин, Марат Яхиевич, 1999 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Абдуллин Ф.С. Повышение производительности скважин. М.: Недра, 1975.-264 с.

2. Акустическое воздействие на призабойнуго зону пласта / О.Л.Кузнецов, С.А.Ефимова, Ю.Ф.Жуйков и др. - Нефтяное хозяйство, 1987, №5. - С.34-36.

3. Ананович Ю.Г., Яремийчук P.C., Кифор Б.М. Воздействие на призабойную зону пласта многократными депрессиями. - Нефтяное хозяйство, 1985, №4. - С.27-30.

4. Авт. св-во 295868 (СССР). Скважинный вибратор / Ф.Ф.Воскресенский.- МКИ Е21 В 43/00, опубл. в Б.И. 1968, №32.

5. Авт. св-во 1501600 (СССР). Устьевой пульсатор для обработки призабойной зоны пласта / Б.З.Султанов, А.И.Фионов, М.С.Габдрахимов, Ю.А.Гуторов, М.Я.Хабибуллин. - МКИ Е21 В 43/25, опубл. в 1987г.

6. Авт. св-во 1503384 (СССР). Скважинный вибратор / Б.З.Султанов , М.Я.Хабибуллин, З.Х.Бадретдинов, М.С.Габдрахимов .- МКИ Е21 В 43/00, опубл. в 1987г.

7. Авт. св-во 1518491 (СССР). Устройство для воздействия на призабойную зону скважины / М.С.Габдрахимов, Б.З.Султанов , А.И.Фионов, М.Я.Хабибуллин. - МКИ Е21 В 43/00, опубл. в Б.И. 1989, №40.

8. Авт. св-во 1538589 (СССР). Устройство для воздействия на призабойную зону скважины / Б.З.Султанов, М.Я.Хабибуллин М.С.Габдрахимов,- МКИ Е21 В 43/00, опубл. в 1987г.

9. Авт. св-во 1613584 (СССР). Устройство для воздействия на призабойную зону скважины / Б.З.Султанов, М.Я.Хабибуллин М.С.Габдрахимов, Ю.А.Гуторов.- МКИ Е21 В 43/00, ВОбВ опубл. в Б.И. 1987, №46.

10. Ахметов И.Г. Разработка и исследование импульсных методов злектрогидравлического и депрессионного воздействия на продуктивный пласт. Дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. - М., МИНХ и ГП, 1990.- 294 с.

11. Ахметшин Э.А. Исследование влияния геологических и технологических факторов на результаты вибровоздействия в нефтяных и нагнетательных скважинах. Автореф. дисс. канд. техн. наук. - Уфа, 1971. -16 с.

12. Балашканд М.И., Андреев Ю.И., Казнин В.А. Обработка призабойной зоны пласта импульсами давления. - Нефтяное хозяйство, 1990, №8. - С.71-74.

13. БалгимбаевН.У.,МахмудовР.А.Эффективность гидроимпульсной солянокислотной обработки низкопродуктивных скважин на месторождении Жанаксол. - Нефтяное хозяйство, 1986, №9.- С.58-61.

14. Баренблатг Г.И.,Ентов В.М., Рыжик В.М. Теория нестационарной фильтрации жидкости и газа. - М.: Недра, 1972.- 288 с.

15. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. - М.: Недра, 1984. - 211с.

16. Валиуллин А.В. Совершенствование вибровоздействия на призабойную зону для повышения приемистости нагнетательных скважин. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. -Бугульма, 1983 -154 с.

17. Вахитов Г.Г., Симкин Э.М. Использование физических полей для извлечения нефти из пластов. - М.: Недра, 1985. - 230 с.

18. Волновая технология и техника / Под ред. Р.Ф.Ганиева, авт.: С.Ю.Балашов, Р.Ш.Муфазалов, и др. - М.: ИМАШ АН РФ, 1983. -127 с.

19. Вытеснение одной вязкой жидкости другой в неоднородной среде / Р.С.Гурбанов, В.М.Мехтиев, М.А.Меликов и др. - Нефть и газ. - 1987, №9.-С.59-63.

20. Габдрахимов М.С. Разработка и исследование динамических регуляторов работы бурильного инструмента. Автореф. дисе. докт. техн. наук. - Уфа, 1992. -46 с.

21. Габдрахимов М.С., Архипенко А.Ю., Хабибуллин М.Я. О распространении гидроакустических колебаний жидкости в условиях скважины. - Рукопись депонирована во ВНИИОЭНГ 1988 г., ВИНИТИ "Депонированные научные работы", №6 (200), с. 142.

22. Гадиев С.М. Вытеснение нефти из несцементированных песков при воздействии вибрации. - Азерб. нефтяное хозяйство,- 1963, №7. -с.38-40.

23. Гадиев С.М. Использование вибрации в добыче нефти. - М.: Недра, 1977. - 159 с.

24. Гершгал Д.А., Фридман В.М. Ультразвуковая технологическая аппаратура. - М.: Энергия, 1976. - 322 с.

25. Данилов В.Д., Кац P.M. Гидродинамические расчеты взаимного вытеснения жидкости в пористой среде. - М.: Недра, 1980. - 267 с.

26. Домбровекий П.И.Действие упругих колебаний на вязкость жидкостей. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. -М., 1949,- 148 с.

27. Желтов Ю.Н. Механика нефтегазоносного пласта. - М.: Недра, 1975.-216 с.

28. Зиятдинов В.В., Юсупов Р.Й. Применение электрогидравлического воздействия для снижения обводненности добываемой продукции,- Нефтяное хозяйство, 1990, №11, - С. 54-56.

29. Извлечение нефти из карбонатных коллекторов / М.Л.Сургучев, В.И.Колганов, А.В.Гавура и др. - М.: Недра, 1987. - 230 с.

30. Исследование технических средств для сейсмоакустического воздействия на пласт и изучение нелинейных эффектов фильтрации при деформации пласта: Отчет о НИР. - № ГР 01860102159. - Уфа, 1987. - 144 с.

31. Исследование работы отдельных узлов пластоиспытателя,

турбогенератора ЗИС-4 и скважинных генераторов колебаний: Отчет о НИР,- № ГР 02890028183. - Уфа, 1988.- 145 с.

32. Исследование ультразвукового воздействия на процессы фильтрации в пористых средах / В.М.Михайлов, В.Д.Неретин, О.Л.Кузнецов и др. - Тр. ВНИИЯГГ, вып. 24, 1975. - С. 78-87.

33. Ишемгужин Е.И. Регрессионный анализ и планирование эксперимента при оценке надежности буровых и нефтепромысловых машин. - Уфа: Изд. Уфимс. нефт. ин-та, 1984. - 79 с.

34. Калинин В.Ф. Выбор продолжительности воздействия депрессии на пласт при освоении скважин. - Нефтяное хозяйство, 1990, №6 - С. 29-33.

35. Караев М.А. Гидравлика буровых насосов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Недра, 1983. - 208 с.

36. Карус Е.В., Кузнецов О.Л., Кузнецов Ю.И. и др. Методические рекомендации по оценке напряженного состояния околоствольной части глубоких скважин с помощью сейсмоакустики. - М.: Изд-во ВНИИЯГГ, 1979. - 120 с.

37. К исследованию вытеснения нефти водой методом зональной линеаризации / В.Л.Данилов, М.М.Мусин, Г.А.Розенцвайг и др. -Труды ТатНИПИнефть, вып XXX, 1975. - С. 278-282.

38. Коллинз Р. Течение жидкостей через пористые материалы. Пер. с англ. - М.: Мир, 1964. - 350 с.

39. Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику. - М.: Наука, 1984. - 400 с.

40. Кузнецов О.Л. Методы разведки и контроля за разработкой нефтегазовых месторождений, основанные на регистрации акустических и термоакустических полей в средах, пересеченных обсаженными скважинами. Автореф. дисс. докт. техн. наук. — М.: 1974. -44 с.

41. Кузнецов О.Л., Ефимова С.А. Применение ультразвука в

нефтяной промышленности. - M.: Недра, 1983. - 192 с.

42. Купер Дж., Макгиллем К. Вероятностные методы анализа сигналов и систем: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - 376 с.

43. Лепендин Л.Ф. Акустика. - М.: Высшая школа, 1978, - 448 с.

44. Механизм взаимодействия пульсирующего потока бурового раствора со стенкой скважины / Р.Ш.Муфазалов, Ф.А.Агзамов, и др. -Межв. научно-тем. сборник: Современные проблемы буровой и нефтепромысловой механики. - Уфа: Изд. Уфим. нефт. ин-та, 1989. -С. 82-87.

45. Механика насыщенных пористых сред / В.Н.Николаевский, К.С.Басниев, А.Т.Горбунов и др. - М.: Недра, 1970. - 339 с.

46. Мшценков И.С. О времени нейтрализации соляной кислоты при солянокислотной ванне. - Нефть и газ. - 1987, №9. - С. 39-42.

47. Мшценков И.С., Трошков С.А. Влияние скорости движения соляной кислоты на скорость растворения карбонатной породы. -Нефтяное хозяйство, 1986, №5. - С. 48-51.

48. О вытеснении жидкостей в плоской трубе с колеблющимися стенками / Р.С.Гурбанов, С.М.Гадиев, В.М.Мехтиев и.др. - Нефть и газ. - 1972, №6. - С. 74-79.

49. Петров В. А. Разработка метода элекгрогидравлического воздействия на призабойную зону скважин. Дисс. на соиск. уч. степ, канд. техн. наук. - Уфа, 1974,- 143 с.

50. Повышение эффективности пенно-кислотных обработок нефтяных скважин путем воздействия на призабойную зону пласта балансирным генератором: Отчет по НИР. - № ГР 02900039212. -Уфа, 1989. - 49 с.

51. Попов A.A. Ударные воздействия на призабойную зону скважин. -М.: Недра, 1990. - 138 с.

52. Попов A.A., Попов O.A., Досняк C.B. О результатах опытно-промышленного внедрения гидрогенераторов давления в

объединении Коминефть. - Нефтяное хозяйство, 1986, №3. - С. 55-57.

53. Попов A.A., Шнирельман А.И., Попов O.A. Имплозионные методы обработки скважин. - Экспресс-информация ВНИИОЭНГа. Сер. Нефтепромысловое дело, М., 1986. - С. 12-18.

54. Потапова Н.П., Кортнев A.B. Исследование воздействия ультразвука на процесс облитерации. - Ультразвуковая техника, 1966, №3. - С. 68-74.

55. Применение нестационарного заводнения на месторождениях Западной Сибири / А.И.Ващуркин, М.Ф.Свищев, В.С.Евченко и др. -Обзорная информация ВНИИОЭНГ Нефтепромысловое дело, 1978. -52 с.

56. Пульсатор двойного действия для осуществления импульсных процессов излива и закачки воды / Р.А.Максумов, Б.Е.Доброскок, А.В.Валиуллин и др. - Труды ТатНИИ, вып. XI, Бурение скважин, добыча нефти и экономика. - М.: Недра, 1971. - С. 143 -157.

57. Рахимкулов Р.Ш., Галлямов И.М. Воздействие на призабойную зону пластов на поздней стадии разработки месторождений. -Нефтяное хозяйство, 1986, №7. - С. 38-41.

58. Рахимкулов Р.Ш., Струговец Е.Т. Применение вибровоздействия для повышения качества цементирования эксплуатационных колонн,-Нефтяное хозяйство, 1990, №6. - С. 35-38.

59. Ромм Е.С., Позиненко Б.В. Исследование фильтрации в трещиноватых горных породах. - Тр. ВНИГРИ, вып. 214, Комплексные исследования трещинных коллекторов и опыт подсчета в них запасов нефти. - Л.: Гостогггехиздат, 1963. - С. 25-67.

60. Саудовский М.А., Абасов М.Г., Николаев A.B. Перспективы вибрационного воздействия на нефтяную залеж с целью повышения нефтеотдачи // Вестник АН СССР. - 1986, №9. - С. 95-99.

61. Сменковская П.Т. Влияние вибрации на тепло- и массоперенос в капилярно-пористом материале. - Инженерно-физический журнал. -

т.9, №2, 1965. - С. 53.

62. Спивак А.И., Попов А.Н. Разрушение горных пород при бурении скважин: Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1986. - 208 с.

63. Справочная книга по добыче нефти. Под ред. Ш.К.Гиматудинова. - М.: Недра, 1974. - 704 с.

64. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Корн Г., Корн Т. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. - 833 с.

65. Султанов Б.З., Габдрахимов М.С., Муфазалов Р.Ш. Исследование неравномерности подачи промывочной жидкости. - Тр. ТатНИПИнефгь, вып. XXXI, Казань, 1975, - с. 163-167.

66. Султанов Б.З., Хабибуллин М.Я., Габдрахимов М.С. О вытеснении нефти водой под действием переменного давления нагнетания. - Рукопись депонирована во ВНИИОЭНГ 1988 г., ВИНИТИ "Депонированные научные работы", №6 (200), С. 142.

67. Сургучев М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. - М.: Недра, 198. - 308 с.

68. Сургучев М.Л., Кузнецов О.Л., Симкин Э.М. Гидромеханическое. акустическое, тепловое циклические воздействия на нефтяные пласты. - М.: Недра, 1975. - 184 с.

69. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. - М.: Наука 1975. - 506 с.

70. Тимошенко С.П., Ян г Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле / Пер. с англ. Л.Г.Корнейчука; Под ред. Э.И.Григолюка. -Машиностроение, 1985. -472 с.

71. Уайт Дж.Е., Михайлова Н.Г., Ляховицкий Ф.М. Распространение сейсмических волн в слоистых средах, насыщенных жидкостью и газом. Пер. с англ. - М.: Недра, 1979. - 680 с.

72. Хабибуллин М.Я. Напряженное состояние колонны насосно-

компрессорных труб при работе забойных вибраторов. - Межвуз. научно-тем. сборник: Современные проблемы буровой и нефтепромысловой механики. - Уфа: Изд. Уфим. нефт. ин-та, 1989. -С. 28-33.

73. Хабибуллин М.Я., Султанов Б.З. Совершенствование оборудования для гидроимпульсной обработки призабойной зоны нефтяных скважин. - Межв. научно-тем. сборник: Современные проблемы буровой и нефтепромысловой механики - Уфа: Изд. Уфим. нефт. инта, 1989. - С.33-39.

74. Хабибуллин М.Я. Теоретические исследования оптимального диапазона частот гидроимпульсного воздействия. - Межв. сборник научн. трудов: Нефть и газ 97: Проблемы добычи, транспорта, хранения и переработки. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1997. - С. 40-44.

75. Хабибуллин М.Я. Лабораторно-экспериментальные исследования оптимального диапазона частот гидроимпульсного воздействия. -Межв. сборник науч. трудов: Нефть и газ 97: Проблемы добычи, транспорта, хранения и переработки. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1997. - С. 44-47.

76. Хабибуллин М.Я. Определение основных параметров работы скважинного балансирного вибратора. - Межв. сборник научных трудов: Нефть и газ: Проблемы добычи, транспорта, хранения и переработки. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998. - С. 46-51.

77. Хабибуллин М.Я. Теоретические исследования вытеснения нефти водой, с циклически изменяющейся амплитудой давления. -Межв. сборник научных трудов: Нефть и газ: Проблемы добычи, транспорта, хранения и переработки. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998. - С. 52-59.

78. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. - М.: Мир, 1969.- 395 с.

79. Химмельблад Д. Анализ процессов статистическими методами. -

М.: Мир, 1973. - 957 с.

80. Цементирование обсадных колонн с применением гидродинамического генератора, транспортируемого с потоком жидкости / А.Ш.Янтурин, Р.Т.Асфандияров, Р.М.Клявин и др. -Нефтяное хозяйство, 1990, №5, - С. 27-31.

81. Чжен П.К. Отрывные течения. Пер. с англ. Т.З. - М.: Мир, 1973. -336 с.

82. Шарбатова И.Н., Сургучев M.JI. Циклическое воздействие на неоднородные нефтяные пласты. - М.: Недра, 1988. - 121 с.

83. Экспериментальное изучение капиллярного удержания воды в пористых средах при упруго-капиллярном режиме / А.А.Боксерман, Ю.Н. Желтое, К.Э.Музафаров и др. - Труды ВНИИ, вып. 12. - М.: Недра, 1987.-С. 94-101.

84. Экспериментальное исследование работы наддолотного гидроакустического устройства/И.И.Галлямов, Р.Щ.Муфазалов, Э.А.Ахметшин и др. - Межв. научно-тем. сборник: Современные проблемы буровой и нефтепромысловой механики. - Уфа: Изд. Уфим. нефт. ин-та, 1989. - С. 170-174.

85. Яремийчук P.C. Создание депрессий на пласт с помощью струйных аппаратов. - Нефтяное хозяйство, 1981, №11.- С. 12-14.

86. Яремийчук P.C., Лесовой Г.А. Технология воздействия на призабойную зону пласта многократными депрессиями. - Нефтяное хозяйство, 1985, №5. - С. 70-73.

87. Янтурин А.Ш., Рахимкулов Р.Ш., Кагарманов Н.Ф. Выбор частот при вибрационном воздействии на призабойную зону пласта. -Нефтяное хозяйство, 1986, №12. - С. 40-42.

88. Barber А.Н., George C.J., Stiles L.H., Thompson B.B.: Infill Drilling to Increase Reserves - Actual Experience in Nine Fields in Texas, Oklahoma and Illinois. J. Pet. Tech.(Aug. 1983), 1530-1538.

89. Fairbanks H.V., Chen W.I. Uitrasonic acceleration of liquid flow

I « 0 * «V

УТВЕРЩЮ: НГДУ " фаснохолмошефть" «Василенко

С ü Р А В К А

ó дополнительной добыче нефти за счет внедрения баяансирного вибратора СБ в НГДУ " фаонохолмс кнефть"

1 квартал 1990 года

За счет внедрения вифатора СВ ва 1 квартал 1990 г. получено 399,2 т дополнительной нефти.

/ Начальник отдела равработда

©Лукьянов

СПРАВ К А

настоящая дана в том, что в 1989-90 г .г. в ? нагнетательных и 1 эксплуатационной скважинах НГДУ "Ярасно-холмскнвфть1' был внедрен скважинннй балансирный вибратор СВ, разработанный Октябрьским филиалом Уфимского нефтяного института, в результате чего достигнута экономическая эффективность его применения.

Годовой экономический эффект по реэультатам 1 квартала в ценах 1990 года составил 8,75 тыс.руб.

Справка дана для представления в Совет по защите диссертации и присуждению учений степеней.

Главный ге Главный эк

Главный Ш'

Ф.С.Сераэетдинов В.Ф.Василенко Г, М. Миннияхштов

ЕРЖДАЮ: ер НГДУ

фть" .К.Сера8етдинов

1996 г.

АКТ

настоящий составлен в том, что в период с июля 1991 г. по ноябрь 1994 г. на объектах НГДУ "Краснохолмскнефть" проведено промысловое внедрение скважинного балансирного вибратора СВ, разработанной на кафедре нефтепромысловой механики Октябрьского филиала Уфимского государственного нефтяного технического университета, в 6 скважинах: Ш 826, 2416,4 6463, 3051, 2687 -нагнетательные, Р 3709 - эксплуатационная.

Начальник отдела по разработке

Начальник технического отдела (

УТВЕРЖДАЮ: НГДУ 'Шраснохолмскнефть' ¿-ф ¿Василенко

7/ 1996 г.

СПРАВКА

о дополнительной добыче нефти ва счет внедрения скважинного балансирного вибратора СВ в НГДУ "Краснохолмскнефть" в 1994-1995 г.г.

За счет применения вибратора СВ конструкции Октябрьского филиала УГНТУ в период с июля 1994 г. по январь 1996 г. в 6 скважинах получено 998,3 т дополнительной нефти.

Начальник отдела

разработки / Ю. В Лукьянов

/

Фактический экономический эффект в сумме 155,11 млн.руб. ( в ценах 1а )

НАЧАЛЬНИК

мскнефть" .Г.ПЕНЗШ

Ш \ «V

1996 г.

РАСЧЕТ

фактического экономического эффекта внедрения скважинного балансирного вибратора

Расчет приводится на основании справки о дополнительной добыче нефти за счет внедрения скважинного балансирного вибратора СВ в НГДУ "Краснохолшкнефть" в период с июля 1994 г. по январь 1996 г. и согласно методики, приведенной в "Методических указаниях по определению экономической эффективности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в нефтедобывающей промышленности"

Ш1Р ! п/п ! Показатели ! Базовый ! вариант !С применением !вибратора СВ

1 ! 2 ! 3 ! 4

1. Количество нагнетательных скважин, где

проводились виброобработки призабойной зоны

2. Количество эксплуатационных скважин, где проводились виброобработки призабойной зоны

3. Среднесуточный показатель добычи нефти

в эксплуатационной скважине за исследуемый период (прирост), т/сут .

4. Продолжительность действия эффекта,сут

5. Общий объем добычи нефти в эксплуатационной скважине за исследуемый период, т

6. Дополнительно добытая нефть за счет эксплуатационной скважины, т

7. Среднесуточный показатель дополнительной добычи нефти за счет обработки 5 нагнетательных скважин (показатель дан работниками НГДУ), т/сут

0,458

270 123,6

5

1

0,909

360 327,3

203,7 О, 5264

1 !

2

8. Продолжительность действия эффекта в нагнетательных скважинах, сут

9. Дополнительно добытая нефть за счет 1 нагнетательной скважины, т

10. Дополнительно добытая нефть за счет нагнетательных скважин, т

11. Общий объем дополнительно добытой нефти за исследуемый период в результате применения вибратора СВ ( дА ), т

12. Удельный вес условно-пеоеменных затрат

(Уп)

13. Дополнительные затраты на проведение мероприятий ( 3ПР ), тыс.руб.

14. Общий объем добычи нефти по НГДУ ( А ), . ТЫС . т

15. Эксплуатационные затраты ( 3 ), мпн.руб.

16. Себестоимость добычи 1 т нешти, тыс.руб/т

с» З/а

17. Дополнительные затраты за счет увеличения добычи нефти, мпн.руб

дЗ = дА-Уп-С<

18. Цена 1 т нефти по НГДУ ( Ц ) мпн.руб.

19. Годовой экономический эффект от применения вибратора СВ по результатам исследуемого периода, млн.руб.

Эг=(и,-дА-Зп-дЗ)-о(.г , о£гМ

300

157,92

789,6

993,3

0,865

3268

562096 172

0,308

3040

3268,993

^2243 , 78 171,99

147,783

155,11

Главный экономист: сЕ-

^¿Ргло

ШННИЯХМЕГОВ

Начальник отдела разработки:

Ю.В.ЛУКЬЯНОВ

СПРАВКА

настоящая дана в том, что в 1994-1995 г.г. в 5 нагнетательных

и 1 эксплуатационной скважинах НГДУ "Краснохолмскнефть" был применен скважинный балансирный вибратор СВ, разработанный кафедрой нефтепромысловой механики Октябрьского филиала Уфимского государственного нефтяного технического университета, в результате чего достигнута экономическая эффективность его применения.

Годовой экономический эффект по результатам в ценах 1995 го> да составил 155,11 мин.руб.

Справка дана для представления в Совет по защите диссертации и присуждению ученых степеней.

Главный инженер:

Ф. К. Серазетдинов

! Главный геолог: Главный экономист:

t--

инженер «Туймазанефть» «Башнефть» Габдрахманов Н.Х. TZ^^ 1999 г.

£<)</ * .41® 'А^х/

АКТ^

о результатах опытного применения скважинного балансирного вибратора СВ конструкции Октябрьского филиала УГНТУ в нагнетательных скважинах для стационарной закачки жидкости в нефтеносные пласты в условиях месторождений НГДУ «Туймазанефть»

Комиссия в составе: председателя комиссии главного геолога Якупова Ф.М. и членов комиссии: начальника ЦНИПР Т.С.Галиуллина, начальника ЦДНГ-6 Р.Г.Кабирова, ст. мастера цеха ППД Р.М.Ахметова, профессора, д.т.н. М.С.Габдрахимова, ст. преподавателя М.Я.Хабибуллинасоставили настоящий акт по результатам опытного применения скважинного балансирного вибратора СВ в нагнетательных скважинах.

1.ПРЕДМЕТ ИСПЫТАНИЙ Скважинный вибратор СВ состоит из корпуса, установленного в нём направляющего аппарата, стакана с обоймой, балансира, установленного на опоре скольжения, при колебании которого в корпусе создаются полости высокого и низкого давлений, сообщаемые через отверстия с затрубным пространством. Присоединительная резьба корпуса - НКТ 73, частота создаваемых гидравлических импульсов - 200+800 Гц.

2.ЦЕЛБ ОПЫТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Опытное применение скважинных вибраторов СВ в нагнетательных скважинах для стационарной закачки жидкости проводилось с целью увеличения добычи нефти в эксплуатационных скважинах в условиях месторождений НГДУ «Туймазанефть».

3. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Опытное применение скважинного балансирного вибратора СВ проводилось в

нагнетательных скважинах №12 и №272 Гордеевского и Алкинского месторождений ЦДНГ-6.

На скважине №12 Гордеевского месторождения монтаж скважинного оборудования осуществлялся с помощью агрегата А-50У. В скважину спущено следующее подземное оборудование: колонна НКТ 2,5 - 1849,8 м; воронка 0,5 м -на глубине 1849,8 м; выше установлен вибратор СВ; пакер ПВМ 220 - на глубине 1805,9 м. Нагнетательная скважина №12 по условиям заводнения связана со следующими эксплуатационными скважинами №№ 8,9,10,13,14,15,18,19 и 93.

На скважине №272 Алкииского месторождения монтаж скважинного оборудования осуществлялся с помощью агрегата А-50У. В скважину спущено следующее подземное оборудование: колонна НКТ 2,5 - 2394 м; вибратор СВ; пакер ПВМ-122-500 на глубине 2354 м. Нагнетательная скважина №272 по условиям заводнения связана со следующими эксплутационными скважинами №№ 268,270,271,273 и 274.

Показатели работы нагнетательных скважин до установки и после установки вибраторов СВ сведены в табл. 1.

Показатели работы эксплутационных скважин в результате установки вибраторов СВ в нагнетательные скважины сведены в табл.2.

4. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ВИБРАТОРОВ.

Для оценки результатов опытного применения вибраторов выбирались среднесуточный показатель добычи нефти за три месяца в эксплуатационных скважинах до установки вибраторов в нагнетательные скважины и среднесу -точный показатель добычи нефти за шестнадцать месяцев после установки вибраторов. Для подсчёта дополнительной добычи нефти учитывалась разница между среднесуточными показателями добычи нефти до установки и после установки вибраторов и умножалась на кол-во суток по каждому месяцу. Результаты представлены в табл.2.

5. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Результаты испытаний и проведённая статистическая обработка полученных данных позволила оценить эффективность применения скважинного балансирного вибратора СВ в нагнетательных скважинах.

5.1. Применение вибраторов в нагнетательных скважинах позволило увеличить среднемесячную приемистость по двум скважинам на 40,7% при всех одинаковых условиях, как до установки, так и после установки вибраторов.

5.2. Прирост добычи нефти за 16 месяцев в эксплутационных скважинах составил 5185,6 тонн, и средний показатель среднесуточной добычи нефти увеличился на 0,77 т/сут при незначительном увеличении обводнённости эксплуатационных скважин в среднем на 4,41 %.

Председатель комиссии:

Члены:

М.Якупов

С.Галиуллин Г.Кабиров М.Ахметов .С.Габдрахимов М.Я.Хабибуллин

Утверждаю

Фактический годовой экономический

623,7 тыс.руб.

" Туймазажфть"

Н.Ф.Разгоняев

1999 г.

РАСЧЕ

фактической экономической эффективности от внедрения мероприятия по новой технике и технологии: "Внедрение балансирных вибраторов СВИ в НГДУ "Туймазанефть" в 1998 году.

■I.Краткая аннотация

Балансирный вибратор СВ предназначен для воздействия на при-забойною зону пласта с целью увеличения нефтеотдачи пласта,очистки призабойной зоны и других сквакинных работ.*

В связи с тем, что балансирный вибратор создает частоту в пределах от 50 до 100гц, его можно использовать для постоянного воздействия.

Конструкция вибратора проста, имеет большой ресурс.

П. База сравнения

За базу сравнения приняты технико-экономические показатели работы без балансирного вибратора. Вибратор .устанавливается при очередном капитальном ремонте.

Ш.Исходные данные и расчет эргономической эффективности

М |

пп |

тг

Показатели

! Ед. | Базовый! Ко вый {"Источники ! изм. ¡вариант } вариант{данных

1. Объем внедрения

2. Дополнительная добыча нефти

3. Стоимостная оценка дополнительной добычи нефти

307 руб. х 5185,6 тн.

шт. тн.

т.р,

4

5

о

2 прил. № I 5185,6 прил. № I

1592,0

4. Эксплуатационные расходы:

а) на внедрение мероприятия расходов нет т.к.вибратош были внедрены в конце 1997г. расходы включены в себестоимость 1997 года

б) расходы на добычу дополнитель-ной'Нефти:

117,37 руб х 5185,6 тн=

4 !

6

т.р.

5. Экономический эффект от внедрения вибраторов т.р

6. Налог на содержание жилфонда

и объектов соцкультсферы,I,% т.р

7. Прирост прибыли т.р

8. Налог на прибыль,35$ т.р

9. Прибыль, остающаяся в распоря-

' жении предприятия т.р

608,6 У/

983.4

23,9

959.5 335,8

623,7

Главный геолог НГДУ " Туймазанефть"

Начальник ПТО Начальник ПЭО

Согласовано в АНК " Башнефть:

Директор департамента добычи нефти

Директор департамента СП и ЭА

Ф.М.Якупов

Ш.Г.Мингулов Л.И.Суркова

Р.А.ФасхутдиноЕ

А.Г.Савичева

тс

I

"И