Повышение продуктивности и реанимация скважин

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

+

" ! ) *

0i, k1i, Di )

ti – tj* )/#/#-2*

(2.2.14).

: ?

%

" # /#/#-# >

k(t)/k0

)/#/#-2* )/#/#-6*#

: -- P! -000 P!

1$ 1#!0$4# ,. .'<#$ 6 ,. $ 2'#% -1 *#.$' + = 3# 7.'1$ 5 & !01.'2 * . 10? 0,15&10–5 %@ ,. , A1',- $ % + (3#5 1+ /,./) %

* !#7'-

$ 6% ;' 1 1'% B

t2 – t1 – -- 000 P!= t3 – t2 – G800 P!= t4 – t3 – -000 P!

39

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

% !

0 0G7 0 27# D1–3 ) # # /#/#-*

#

:

!

"

# : %

!

" %

"

" #

40

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ГЛАВА

3

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

ИРЕЛАКСАЦИОННЫХ ЯВЛЕНИЙ

ВНЕФТЕВОДОНАСЫЩ-ЕННЫХ КОЛЛЕКТОРАХ ПРИ ВИБРОВОЛНОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Недостаточная обоснованность режимов обработок скважин с использованием воздействия упругими колебаниями обусловливает значительный интерес к экспериментальным исследованиям закономерностей влияния упругих волн на фильтрационные процессы и другие явления, имеющие место в продуктивных пластах при волновом воздействии и связанные как с энергетическими и частотными параметрами самих колебаний или импульсов, так и с особенностями структуры и поверхности пористой среды, свойствами насыщающих флюидов и кольматантов, а также термодинамическими условиями.

В гл. 3 приведены результаты лабораторных исследований фильтрационных процессов фазового вытеснения и декольматации под воздействием низкочастотных упругих колебаний с использованием искусственных пористых сред и естественного кернового материала.

3.1.ПРОЦЕССЫ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ

ВПОЛЕ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ

Основная часть описанных в литературе экспериментальных исследований, касающихся изучения влияния упругих колебаний на насыщенные пористые среды, посвящена моделированию ультразвуковых полей в образцах искусственных или реальных сред [8, 31, 40, 44, 54, 57, 76, 86, 92, 94, 109, 112, 113, 140, 146, 163, 187].

Влияние же колебаний низкочастотного диапазона (1–1000 Гц) исследовано слабо, несмотря на предпочтительность подобного воздействия на ПЗП и пласт, обеспечивающего существенно большую глубину распространения колебательной энергии и проявление новых, представляющих практический интерес, эффектов.

41

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Для экспериментального лабораторного исследования подобных эффектов необходимо достаточно полно имитировать пластовые условия колебательного воздействия, что является гораздо более сложной задачей для низкочастотных полей, когда длины волн в средах сопоставимы или превышают размеры лабораторных установок. Например, для воссоздания условий, соответствующих условиям ПЗП, в лабораторных моделях необходимо имитировать условия свободного акустического поля. Определенные трудности представляет вопрос качественного измерения параметров низкочастотного колебательного поля.

3.1.1.МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

СИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИСКУССТВЕННЫХ ПЛАСТИНЧАТЫХ ОБРАЗЦОВ

ПОРИСТОЙ СРЕДЫ

Для исследования процессов фильтрации жидкостей в моделях пласта при воздействии упругими низкочастотными колебаниями была разработана специальная лабораторная установка.

В качестве модели пласта использовали специальные прозрачные пластинчатые пористые среды, позволяющие осуществлять визуальное наблюдение и фотоили видеофиксацию фильтрационных процессов. Данная модель (рис. 3.1.1) представляет собой пластины из прозрачного оргстекла, узкая щель между которыми заполнена мелкозернистым песком. Песок сцементирован клеем во избежание переупаковки песчинок под влиянием фильтрации и упругих волн.

Для изучения фильтрационных процессов были изготовлены по специальной методике модели пласта с различными проницаемостями от 0,09 до 0,4 мкм2. Пористые среды моделей имели следующие размеры: длину 0,2 м, ширину 0,02 м и толщину 0,5–1,0 мм.

42

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Разработанная методика формирования пластинчатых образцов позволяет моделировать помимо однородных также неоднородные пористые среды. Были изготовлены мо-дели с сформированным в них участком, проницаемость которого заметно (в 2–3 раза) отличалась от основной. Проницаемость основной пористой среды 0,3 мкм2, длина неоднородного участка 5 см, ширина 1 см.

В дальнейших исследованиях в целях более адекватного моделирования реальных скважинных условий основной элемент установки – модель пористой среды видоизменяли: применяли специальные кернодержатели для цилиндрических образцов пористых сред (искусственных и вырезанных из кернов породколлекторов различных месторождений).

Основным элементом установки (рис. 3.1.2) является кернодержатель с пластинчатой моделью пласта 4 и излучателем упругих колебаний 6. Кернодержатель через систему пластин 3 жестко закреплен на уходящем в грунт бетонном фундаменте 1. Фундамент 1 вместе с пластинами согласования волновых сопротивлений 3 служит для отвода энергии упругих колебаний и имитации свободного акустического поля в модели пласта. С помощью размещенных в модели и фундаменте датчиков 2 осуществляются замеры интенсивности проходящей акустической волны. Один из датчиков также размещен на торце излучателя 6. Жидкость подается в пористую среду с помощью плунжерного насоса постоянного расхода 17 с использованием разделительной колонки-мерника 14, а выходящая из модели жидкость собирается в буферном мернике 11, подключенном к баллону 10 для создания статического давления в пористой среде, которое имитирует давление в пласте. Колонка 22 служит для создания гидравлической поддержки (обжима) кассеты с пористой средой. Перепад давления измеряется с помощью дифференциального манометра 15 типа "Сапфир-22Д", сигнал с которого записывается на самописце 16 типа КСУ-2. Для фиксирования визуальных картин служит фотоили видеокамера, установленная на подвижной линейке. Для питания излучателя служит звуковой генератор 8 с высоковольтным усилителем мощности 7. Частота колебаний фиксируется по шкале звукового генератора или более точно частотомером 9. Термостатирующий диск 5 с термостатом служат для предохранения щелевидной модели от нагрева излучателем.

44

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Для генерации амплитудных упругих колебаний с возможностью вариации в широком спектре низких частот был разработан специальный излучатель на основе пьезокерамических дисков из керамики ЦТС-19 диаметром 40 мм и толщиной 11 мм. Излучатель выполнен в виде пакета дисков.

Схема пьезокерамического излучателя-преобразователя электрической энергии в энергию упругих колебаний представлена на рис. 3.1.3. Преобразователь состоит из пакета пьезокерамических пластин 3, излучающей накладки 1 (крышка кернодержателя) и тыльной накладки 5. Пьезокерамические пластины склеиваются электропроводящим клеем. Электроды пластин соединены параллельно монтажными проводами 4 и подключены к разъему 9. Накладки также приклеиваются к торцам пакета. Для увеличения прочности на растяжение секционированных активных элементов при использовании продольного пьезоэффекта в них предварительно создаются сжимающие напряжения. Чтобы поддержать эти напряжения в течение всего срока эксплуатации, активные элементы армируются. Пьезокерамический пакет стягивается через диск 7 с упругим элементом 6 шпильками 2 и гайками 8. Подобное выполнение пьезокерамического излучателя позволяет существен-

Рис. 3.1.3. Схема пьезокерамического излучателя-преобразователя электрической энергии в энергию упругих колебаний

46

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

но увеличить мощность, излучаемую на низких частотах возбуждения, несмотря на то что пик акустического излучения отдельно взятого активного пьезоэлемента приходится на резонансную частоту порядка 100 кГц. Добавочное увеличение излучаемой низкочастотной мощности достигается возбуждением в активных элементах последовательного электрического низкочастотного резонанса. Задающий низкочастотный сигнал от звукового генератора 13 (ГЗ-33) через усилитель 12 (100У101 или ТУ-600) поступает на низкочастотный трансформатор 11 и далее через ряд последовательно подключенных дросселей 10 – на разъем 9 преобразователя. Подбором дросселей возбуждается последовательный электрический резонанс и поднимается на два порядка излучаемая на низких частотах мощность, что контролируется с помощью вольтметров и миллиамперметра.

Вся лабораторная установка была размещена в специальном термостатируемом шкафу, где температура воздуха поддерживается постоянной (рис. 3.1.4).

С целью достоверного воспроизведения особенностей исследуемых процессов при получении большого объема информации с различных участков установки использована ин- формационно-измерительная система К200. Схема автоматизации сбора информации на лабораторной установке показана на рис. 3.1.5.

Информационно-измерительная система К200 может выполнять опрос одновременно 100 различных источников информации. Система может работать в одном из трех режимов: непрерывном, циклически непрерывном и адресном, что позволяет в любой момент получать всю информацию о текущем процессе.

Основными измеряемыми параметрами, характеризующими условия возбуждения упругих колебаний и распределение колебательного поля в различных точках лабораторной модели, являются частота, интенсивность, колебательное смещение и виброскорость. Эти параметры в разработанной установке измеряли с помощью ряда сферических пьезодатчиков диаметром 5 мм, которые при их установке в различные точки модели не искажают текущие фильтрационные процессы и картину колебательного поля. Кроме того, важное достоинство их и в том, что они не

47

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 3.1.4. Установка для исследования фильтрационных явлений на пластинчатой модели пласта в поле упругих колебаний

обладают направленностью, а в диапазоне частот ниже основного резонанса имеют линейную характеристику чувствительности от частоты. Микродатчик выполняется в виде зонда. Это позволяет легко размещать его в заданном месте и обеспечивать герметизацию места ввода. На одном конце тонкой трубки из нержавеющей стали припаивается сферический микропьезоэлемент, а на другом – миниатюрный разъем СРГ50263Ф со сточенным выступом. Для возможности осуществления измерений в условиях высокого внешнего давления внут-

48