CC BY
7От точности оценки текущего пластового давления зависит правильность определения фильтрационных характеристик пласта.
Список литературы
1. Стрекалов А. В. Расчет режима совместной эксплуатации нескольких гидродинамически изолированных пластов/ А. В. Стрекалов, А. Б. Рублев// Известия вузов. Нефть и газ. - 2004. №6. - С. 28-41.
2. Трофимов А. С. Анализ и перспективы внедрения методов увеличения нефтеотдачи юрских отложений (на примере Ершовского месторождения) / А. С. Трофимов, С. И. Грачев, А. Б. Рублев, И. Д. Галимьянов // Известия вузов. Нефть и газ. - 2002. - № 6. - С. 56-60.
3. Пьянкова Е. М. Гидродинамические исследования накопления жидкости в скважинах сложного профиля / Е. М. Пьянкова, М. Л. Карнаухов, С. В. Кисев, А. В. Другов, А. Б. Рублев // Известия вузов. Нефть и газ. - 2002. - № 6. -С. 42-46.
4. Рублев А. Б. Анализ методов воздействия на призабойную зону скважин Самотлорского месторождения/ А. Б. Рублев, Н. А. Григорьева // Известия вузов. Нефть и газ. - 2002. - № 6. - С. 46-49.
5. Трофимов А. С. Повышение нефтеотдачи юрских залежей на ранней стадии разработки (на примере Западно-Асомкинского месторождения) / А. С. Трофимов, Н. Н. Андреева, И. Д. Галимьянов, А. Б. Рублев // Известия вузов. Нефть и газ. - 2002. - № 6. - С. 53-56.
Сведения об авторе
Катаное Юрий Евгеньевич, ассистент кафедры «Моделирование и управление процессами нефтегазодобычи», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.: 89068234175
Katanov Yu.Ye., post graduate student of the chair «Modeling and management of oil and gas production processes», Tyumen State oil and Gas University, phone: 89068234175
УДК 622.276
ТЕХНОЛОГИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБВОДНЕННЫЙ
НЕФТЯНОЙ ПЛАСТ
TECHNOLOGY OF ACOUSTIC STIMULATION OF THE WATER-ENCROACHED
OIL DEPOSIT
Н. В. Шаталова, Ю. А. Савиных
N. V. Shatalova, Yu. A. Savinykh
Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень
Ключевые слова: четвертьволновой резонатор, стоячая волна, частотный спектр звуковых колебаний, гидроизолирующий гель, фронт заводнения
Key words: quarter-wavelength resonator, stationary wave, frequency content of sound vibrations,
hydro-sealing gel, floodfront
На поздней стадии эксплуатации остро встают проблемы обводнения нефтяных месторождений, сопровождающиеся снижением дебита нефти и ухудшением ее качества.
С целью максимального извлечения нефти из недр применяются различные способы воздействия на пласт. В системе ППД для стимулирования нефтеотдачи применяются методы регулирования охвата пласта заводнением. Многие из них сопровождаются манипуляциями с давлением закачиваемой в пласт воды (нестационарное заводнение, ГРП). При этом возникают прорывы технической воды от нагнетательной к добывающим скважинам по наиболее проницаемым пропласткам и трещинам, созданным гидрорзрывами, что сопровождается неравномерностью фронта заводнения и увеличением обводненности продукции.
Наиболее перспективными методами, позволяющими наряду с увеличением нефтеотдачи добиваться улучшения качества добываемой нефти, являются методы, связанные с гидроизоляцией обводненных участков пласта при помощи создания полимерных гидроизолирующих пробок.
Существующие методы обладают рядом недостатков, не обеспечивая должной эффективности и селективности гидроизоляции вследствие различных физико-химических процессов внутри пласта.
Устранить перечисленные недостатки возможно применением акустического метода воздействия на пласт [3].
Метод основан на теоретическом положении акустики, согласно которому в призабой-ной зоне нагнетательной скважины всегда существуют звуковые волны, возникающие при истечении закачиваемой в пласт технической воды, а также в результате вибраций, вызванных работой ЭЦН, кавитации, турбулентных процессов [1].
Спектр акустических колебаний лежит в области низких частот.
Из области физики известно, что звуковые волны различных частот, согласно принципу суперпозиции, накладываются, не возмущая друг друга, то есть существуют и действуют независимо. Весь спектр частот проникает в толщу пласта и распространяется в имеющихся в нем крупных и мелких трещинах в направлении от нагнетательной к добывающей скважинам.
Продуктивный горизонт сверху и снизу ограничен твердой горной породой, а его вертикальными границами служат стенки двух скважин, нагнетательной и добывающей. Таким образом, звуковые колебания распространяются в замкнутом пространстве, которое с точки зрения акустики представляет волновод, отражаются от вертикальных стенок и образуют стоячие волны (рис.1).
Добывающая Нагнетательная -скважина скважина —
Рис. 1. Технологическая схема закачки воды в пласт с излучением низкочастотного звука турбулентным потоком из НКТ и распределение стоячих волн в пласте
Исследования [2] доказывают, что распределение звукового давления в стоячих волнах содержит узлы и пучности. Это свойство используется для воздействия на частицы, попадающие под их влияние, в частности, частицы полимера (геля), введенного в высокопроницаемые трещиноватые интервалы. Звуковые колебания способны удерживать эти частицы, увеличивая время их нахождения в призабойной зоне трещин. В результате полимер успевает увеличиться в размерах и создать гидроизолирующую пробку, надежно закрывающую обводненный участок. Наиболее эффективно воздействуют на частицы геля звуковые волны высокой частоты. Они получены преобразованием имеющегося низкочастотного спектра с помощью акустического резонатора.
Акустическая технология применения звуковых стоячих волн для перераспределения потоков воды и выравнивания фронта заводнения описана в [3].
Остается открытым вопрос об увеличении эффективности данного метода по степени надежности гидроизоляции:
• прочности гидроизолирующего экрана, то есть достаточного количества пробок по длине обводненной трещины;
• времени удержания полимера в трещинах до окончания реакции полимеризации;
• общего количества геля, необходимого для создания гидроизолирующего экрана.
Комплексное решение вышеперечисленных задач также возможно с помощью звуковых
стоячих волн, так как количество гидроизолирующих пробок в трещине зависит от частоты акустических колебаний, а время нахождения полимера в трещине — от интенсивности этих колебаний.
Таким образом, решение сводится к акустической технологии формирования в приза-бойной зоне нагнетательной скважины необходимого спектра звуковых волн, которые впоследствии будут подаваться в обводненные пропластки через перфорационные отверстия и создавать в них полимерные экранные структуры.
Для реализации акустической технологии предлагается разместить в нижней части НКТ комплект акустических резонаторов. Отверстие трубы, предназначенное для истечения нагнетаемой воды, окажется закрытым. Для восстановления функций НКТ необходимо добавить набор отверстий на образующей трубы. Эти отверстия будут одновременно служить и для истечения воды и для генерации звуковых колебаний (рис. 2).
Замена будет равноценной, если площадь, через которую проходит поток воды, останется неизменной:
^нкт ^отв • (1)
Колонна НКТ
Рис. 2. Технологическая схема закачки воды в пласт при закрытом отверстии
НКТ с излучением низкочастотного звука дополнительными отверстиями
Согласно этому равенству и меняя соответственно количество отверстий, рассчитаем частоту звуковых колебаний, генерируемых отверстиями (2):
Г = 15
(2)
где d — диаметр отверстия в НКТ.
Расчет по условию (1) и (2) показал, что частота звуковых колебаний не выходит за рамки НЧ-спектра, но значительно расширяет его по сравнению со спектром открытого отверстия НКТ (1Нкт = 25 Гц) (таблица).
Расчет оптимального количества отверстий и частоты генерируемого ими звука
Количество Диаметр замещающих Частота генерируемого
замещающих отверстий отверстий, м звука, Гц
2 0,045 33,7
4 0,032 47,6
8 0,022 67,3
9 0,021 71,4
10 0,02 75,3
12 0,018 82,4
16 0,016 95,2
20 0,014 107,1
(3)
Сформированный спектр служит «базовым» для использования акустическими преобразователями, наиболее эффективными, технологичными и простыми из которых являются четвертьволновые резонаторы.
Этот вариант резонатора — органная труба с открытым торцом или отверстием у торца.
Его резонансная частота рассчитывается по формуле
С
1Рез = С2«-1)
где С — скорость распространения звука в заданной среде, I — длина резонатора, п — целое число, п = 1, 2, 3,...
Выражение (3) позволяет сформулировать достоинства преобразователя звука:
• физические возможности резонатора не зависят от его формы, объема, конфигурации и площади звукопоглощающего отверстия;
• резонатор способен трансформировать не только резонансную частоту, но и ее нечетные гармоники (рис. 3а).
• Очевидно (см. рис. 3б), что с использованием двух резонаторов расширение спектра и увеличение интенсивности более значительно.
а б
Рис. 3. АЧХспектра шумов, полученных при помощи одного (а) и двух (б) четвертьволновых резонаторов:
1 — полоса частот, имеющихся в призабойной зоне; 2 — полоса частот трансформированного резонатором спектра; /рез(1), /рез(2), /рез(3), /рез(4) — гармонические составляющие собственной (резонансной) частоты четвертьволнового резонатора; /¡(¡), /¡(2), /¡(3), /¡щ — гармонические составляющие резонансной частоты первого резонатора; /2(1), /2(2),/2(3), /2(4) — гармонические составляющие резонансной частоты второго резонатора; Л/— расширение спектра в сторону ВЧ; А — увеличение интенсивности ВЧ-колебаний
Применение нескольких четвертьволновых резонаторов позволяет полностью поглотить полосу НЧ-спектра (рис. 4) и более значительно увеличить интенсивность стоячей звуковой волны. Это позволит усилить воздействие на частицы полимера в трещинах пласта, задерживая их в пучностях волн скорости, что предотвращает вымывание геля из обводненного пропластка.
I
0 1
ч. Ч1
Рис. 4. АЧХ спектра шумов, полученных при помощи нескольких четвертьволновых резонаторов:
1 — полоса частот, имеющихся в призабойной зоне; 2 — полоса частот трансформированного резонатором спектра; / — поглощенная полоса НЧ-спектра; Л/2 — расширение спектра в сторону ВЧ; А — увеличение интенсивности ВЧ-колебаний
Увеличение ВЧ-полосы спектра приводит к уплотнению полимерной структуры, что обеспечивает высокую надежность гидроизоляции и значительную экономию закачиваемого реагента. В итоге схема акустической технологии выглядит следующим образом (рис. 5):
Рис. 5. Акустическая технология гидроизоляции обводнившегося пласта
Создание качественного и эффективного гидроизоляционного экрана приводит к перераспределению водных потоков, выравниванию фронта заводнения пласта, активизации его коллекторских свойств, увеличению дебита нефтедобывающих скважин и улучшению качества нефти.
Список литературы
1. Борьба с шумом на производстве: Справочник/ Е. Я. Юдин, Л. А. Борисов, И. В. Горенштейн и др.; Под общ. ред. Е. Я. Юдина - М.: Машиностроение, 1985.- 400 с.
2. Савиных Ю. А., Грачев С. И., Ганяев В. П., Музипов Х. Н. Методы борьбы с парафиноотложени-ями в нефтяных скважинах. Учебное пособие. - Тюмень, Издательский дом «Титул». -144 с.
3. Технология выравнивания фронта заводнения. Савиных Ю. А., Грачев С. И., Медведев Ю. А., Шаталова Н. В.//Известия высших учебных заведений. Нефть и газ, - 2010, - №5.
Сведения об авторах
Шаталова Н. В., старший преподаватель, кафедра «Электроэнергетика», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел. +7(3452) 41-70-22
Савиных Ю. А., к.т.н., доцент, кафедра «Электроэнергетика», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.: +7 (3452) 41-70-22
Savinykh Yu. А., Candidate of Technical Sciences, Department «Electroenergetics», Tyumen State Oil and Gas University, Tyumen, phone +7 (3452) 41-70-22.
Shatalova N. V., senior teacher, Department «Electroenergetics», Tyumen State Oil and Gas University, Tyumen, phone +7 (3452) 41-70-22
Проектирование, сооружение и эксплуатация систем трубопроводного транспорта
УДК 622.692.4
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ
SYSTEM ANALYSIS OF GAS PUMPING UNITS PERFORMANCE
С. В. Носков
S. V. Noskov
Тюменский государственный нефтегазовый университет, г.Тюмень
Ключевые слова: коэффициент готовности, плановый ремонт, эксплуатация, системный анализ, предупредительные ремонты, газоперекачивающий агрегат Key words: availability, scheduled maintenance, operations, systems analysis, preventive maintenance,
gas-pumping unit
Модели технического обслуживания и ремонта газоперекачивающих агрегатов (ГПА) позволяют учитывать процесс устранения неисправностей, причем своевременное устранение возникающих неисправностей создает предпосылки для повышения их надежности. Наличие и характер использования резервного оборудования, способ обнаружения и устранения неисправностей, а также предполагаемое распределение времени безотказной работы систем и времени ремонта — основные факторы, определяющие математическую модель обслуживания и ремонта ГПА [1, 2].
Большое значение имеет выбор показателей, которые применяются в моделях обслуживания газоперекачивающих агрегатов. Современные эффективные методы расчета межремонтных периодов ГПА основаны на использовании информации о процессе изменения прогнозирующего параметра во времени. При организации технического обслуживания необходимо определять параметры надежности систем и их элементов. В этом случае большой эффект дает применение адаптивных методов, позволяющих совмещать набор данных об эксплуатационной надежности систем с управлением их обслуживания.
