Повышение нефтеотдачи методом воздействия импульсами электрического тока на продуктивный пласт
Михаил Болдырев, Татьяна Лючевская, Олег Гуркин, Андрей Золин, ООО «НПО «Волгахимэкспорт».
Эффект изменения структуры пустотного пространства при пропускании через нее электрического тока был теоретически предсказан и экспериментально подтвержден в середине 70-х годов прошлого столетия. На основе этого эффекта российские специалисты разработали технологии интенсификации добычи полезных ископаемых — воды, нефти и др.
В настоящее время усовершенствованием и внедрением технологии электровоздействия в нефтепромысловую практику занимается ООО «НПО «Волгахимэкспорт» (г. Самара). Результаты опытного воздействия импульсами электрического тока на продуктивные пласты нефтяных месторождений России, Казахстана и Бразилии позволяют говорить о высокой перспективности этой технологии интенсификации добычи нефти.
Исследования показывают, что при пропускании через нефтяной пласт импульсов электрического тока происходит выделение энергии в тонких капиллярах. При этом, в случае, когда количество выделяемой энергии превышает некое пороговое значение, наблюдаются изменения структуры пустотного пространства микронеоднородной среды и пространственных структур фильтрационных потоков.
Так, например, высокая плотность энерговыделения в тонких капиллярах при превышении некоторого порогового значения может вызывать разрушение цементирующего вещества и приводить к перестройке структуры пустотного пространства. В свою очередь структура пустотного пространства оказывает существенное влияние на характер фильтрации в микронеоднородной среде.
При пропускании тока через последовательно соединенные капилляры, радиусы которых r1 и r2, отношение плотностей тока в них пропорционально, а отношение плотностей энерговыделения ≈ (r2/r1)4. Для неоднородных сред, например горных пород, отношение (r2/r1) может составлять величину ≈103 и более, что показывает, насколько может быть велика степень неоднородности плотности энерговыделения в среде. Высокая плотность энерговыделения в тонких капиллярах может приводить к изменению их проводимости. Конкретные механизмы, вызывающие такие изменения, весьма разнообразны: повышение давления в капилляре, возникновение градиентов давления на микроуровне и т.д. [3].
| Табл. 1. Характеристика выходных параметров действующей установки | |
| Параметр | Установка второго типа |
| Выходное напряжение, В | |
| Выходная сила тока, А |
Изменение электропроводности скважины и ее дебита при электрообработке импульсным током начнется при превышении напряжением U порогового значения [3]:
, (1)
где
E'() — величина порога напряженности;
rω — радиус скважины;
Нl — расстояние выноса второго электрода (расстояние между скважинами);
Hω — длина электрода (длина обсадной колонны).
Физические процессы, происходящие в микронеоднородной среде при пропускании через нее импульсов электрического тока, и результаты лабораторных испытаний приведены в [1,2,3]. Описанные в этих источниках исследования позволяют сделать вывод, что в процессе обработки к увеличению нефтеотдачи приводит не один конкретный физический процесс, а целая комбинация механизмов.
В нефтяных скважинах наиболее вероятно происходит разрушение кольматанта и прилегающих слоев горной породы, процесс газовой кольматации, разрушение двойных электрических слоев, изменение поверхностного натяжения на границе раздела фаз.
Технические решения для обработки скважин
Сегодня производство работ по данной технологии осуществляется двумя разновидностями установок. Первая из них является пионером в области применения метода электровоздействия с целью повышения нефтеотдачи пластов и обладает меньшими выходными параметрами обработки, чем установка второго типа.
Отличие этих установок заключается в способе получения электроэнергии и образования импульсов электрического тока. Если первой установке для работы необходимо иметь вблизи скважины линию электропередачи напряжением 6кВ или 10кВ, то вторая оснащена дизель-генератором, что делает ее автономной. Кроме того, в установке второго типа применена схема образования импульсов электрического тока, принципиально отличающаяся от схемы, осуществленной в установке первого типа. Для того чтобы добиться в новой установке высокой амплитуды и мощности импульсов, используется конденсаторный модуль накопления энергии.
Установка второго типа является новейшей разработкой компании НПО «Волгахимэкспорт». На устройство, примененное в ней, получены патенты №36856, №36857. Поданы заявки на патенты к данному способу интенсификации добычи углеводородов и устройства для его осуществления.
Используемый автономный комплекс состоит из высоковольтной установки на базе автомобиля ЗИЛ-131, генераторной установки на базе автомобиля ГАЗ-66, помещения для отдыха персонала.
Высоковольтная установка состоит из следующих функциональных блоков:
— блок силовых конденсаторов;
— блок управления высоковольтным выпрямителем;
— тиристорный блок;
— трансформатор;
— лаборатория, в состав которой входит панель кроссвизуального контроля и автоматики параметров, персональный компьютер.