CC BY
51
РАЗРАБОТКА СКВАЖИННОГО ВИБРОИСТОЧНИКА ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ С РЕГУЛИРУЕМОЙ ЧАСТОТОЙ1
Геннадий Андреевич Кремлев
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, аспирант лаборатории силовых электромагнитных импульсных систем, тел. (383)335-94-45
Андрей Владимирович Савченко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории силовых электромагнитных импульсных систем, тел. (383)217-01-26, e-mail: av_sav@ngs.ru
Юрий Валентинович Погарский
Институт горного дела им. Н.А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, младший научный сотрудник лаборатории силовых электромагнитных импульсных систем, тел. (383)335-94-45
Проведен сравнительный анализ наземных и скважинных виброисточников гармонических колебаний. Определены силовые, скоростные и частотные характеристики вибратора. Показаны достоинства использования генератора с регулируемой частотой и указана область его применения.
Ключевые слова: скважинный виброисточник, гармонические колебания,
регулирование частоты.
DOWNHOLE SOURCE OF HARMONIC VIBRATIONS WITH ADJUSTABLE FRICTION
Gennady A. Kremlev
Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630091, Russia, Novosibirsk, 54 Krasny prospect, Postgraduate Student, tel. (383)335-94-45
Andrey V. Savchenko
Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630091, Russia, Novosibirsk, 54 Krasny prospect, PhD Eng, Laboratory for Power Electromagnetic Pulse Systems,
tel. (383) 217-01-26, e-mail: av_sav@ngs.ru Yury V. Pogarsky
Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630091, Russia, Novosibirsk, 54 Krasny prospect, Junior Researcher, Laboratory for Power Electromagnetic Pulse Systems, tel. (383)335-94-45
1 Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований № 14-05-31395-мол_а.
The surface and downhole sources of harmonic vibration are compared. The authors determine the power, velocity and frequency characteristics of the downhole vibration source and describe preferences of the adjustable frequency vibration source and its application range.
Key words: downhole vibration source, harmonic vibrations, frequency adjustment.
В процессе разработки нефтяного месторождения удаётся извлечь лишь часть нефти, большая ее часть (до 40-60%) остаётся в пласте. Низкий коэффициент извлечения нефти из пласта стимулирует поиск новых технологических решений повышения нефтеотдачи.
К настоящему времени в мировой и отечественной практике нефтедобычи сложилось обоснованное представление об эффективности и перспективности применения волновых технологий воздействия на истощенные, высокообводненные нефтяные пласты с целью интенсификации добычи нефти.
Результатами многолетнего применения вибросейсмического метода воздействия с земной поверхности на продуктивные пласты, с целью увеличения нефтеотдачи более чем на 15 месторождениях являются значительные повышение дебетов добывающих скважин [1].
Существенным недостатком наземных виброисточников является то, что при воздействии на продуктивный пласт большая часть энергии затухает в толще горных пород.
Наиболее перспективными, среди известных источников волновых воздействий, являются скважинные системы. Обладая высокими энергетическими показателями, они отличаются возможностью быстрой практической реализации. Основанием для этого являются следующие обстоятельства:
1. Принципиально более высокий к.п.д. процесса за счёт отсутствия потерь энергии, характерных для поверхностных воздействий или воздействий, связанных с их передачей по длинным (механическим, гидравлическим) каналам;
2. Наличие на нефтепромыслах большого количества скважин эксплуатируемых винтовыми насосами. Тысячи из них могут быть использованы для волновых воздействий;
3. Широкое распространение на промыслах серийно изготавливаемого оборудования, оснастки, которые могут быть использованы для скважинных волновых воздействий; техническая, технологическая, эксплуатационная и кадровая подготовленность нефтепромыслов к работам по этим технологиям;
4. Низкая стоимость оборудования; масштабность применения.
В ИГД СО РАН разработан скважинный виброисточник дебалансного типа (рис. 1), который размещается в скважине на глубине залегания продуктивного пласта. Источник обладает возможностью регулирования частоты излучаемых колебаний с целью обеспечения оптимальных параметров воздействия на пласт.
В ходе проектирования была разработана конструктивная схема, подобраны комплектующие и рассчитаны силовые и скоростные параметры вибровозбудителя, приведенные в табл. 1.
Рис. 1. Эскиз отдельного виброблока
Таблица 1
Зависимость силы, создаваемой дебалансом, от частоты вращения вала
п, об/мин ю, рад/с /, Гц Б, Н Б, кгс
600 62,8 10,0 576 58,7
800 83,8 13,3 1025 105
1000 105 16,7 1610 164
1200 126 20,2 2320 236
1400 147 23,3 3160 322
Виброисточник представляет собой вал, с закрепленным на нем дебалансом, помещенный в цилиндрический корпус и приводимый в движение электродвигателем. Комплект виброблоков помещается в скважину и с помощью якорной системы фиксируется в ней (рис. 2). Колебания, создаваемые вибратором, через обсадную колонну передаются в продуктивный пласт.
На месторождениях, эксплуатируемых винтовыми насосами, наиболее технологично использовать привод генератора через штанги от стандартного электродвигателя, расположенного на поверхности. Для кратковременных обработок призабойной зоны пласта или ввода скважин в эксплуатацию предусмотрено совместное расположение генератора и погружного электродвигателя.
Данный вибратор, в настоящее время, находится на стадии создания опытной модели для дальнейшего исследования его воздействия на продуктивный пласт. Также планируются стендовые испытания вибратора для исследования его параметров излучения в различных режимах работы.
Рис. 2. Комплект виброблоков, установленных в скважине
Благодаря расположению вибратора в скважине, энергия вводится непосредственно в продуктивный пласт, и оказывает направленное воздействие непосредственно на призабойную зону и продуктивный пласт. А регулирование частоты колебаний позволяет настраивать виброисточник на резонансную частоту пласта, тем самым обеспечивая большую амплитуду колебаний и соответственно лучшую эффективность вибровоздействия.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Опарин В.Н., Симонов Б.Ф., Юшкин В.Ф. и др. Геомеханические и технические основы увеличения нефтеотдачи пластов в виброволновых технологиях. - Новсибирск: Наука, 2010.
© Г. А. Кремлев, А. В. Савченко, Ю. В. Погарский, 2014
