Исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта

Рассмотрена задача гидроимпульсного воздействия ударной волны на призабойную зону пласта разветвленной скважины. Показано, что для разветвленных скважин существуют резонансные частоты, при которых величина результирующего давления в десятки и сотни раз превышает амплитуду исходного импульса. Получен...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автори:	Гончаренко, Т.Б., Яковлев, В.В., Бондарь, В.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут гідромеханіки НАН України 2013
Назва видання:	Акустичний вісник
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116223
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта / Т.Б. Гончаренко, В.В. Яковлев, В.В. Бондарь // Акустичний вісник — 2013-2014. —Т. 16, № 4. — С. 3-9. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-116223
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1162232025-02-09T21:09:56Z Исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта Дослідження віброакустичної дії на привибійну зону пласту Stydying the vibro-acustic action on the bottomhole formation zone Гончаренко, Т.Б. Яковлев, В.В. Бондарь, В.В. Рассмотрена задача гидроимпульсного воздействия ударной волны на призабойную зону пласта разветвленной скважины. Показано, что для разветвленных скважин существуют резонансные частоты, при которых величина результирующего давления в десятки и сотни раз превышает амплитуду исходного импульса. Полученные теоретические результаты дают возможность существенно улучшить обработку призабойной зоны пласта гидроимпульсным воздействием за счет выбора соответствующих резонансных частот. Розглянуто задачу гідроімпульсної дії ударної хвилі на привибійну зону пласту розгалуженої свердловини. Показано, що для розгалужених свердловин існують резонансні частоти,за яких величина результуючого тиску в десятки й сотні разів перевищує амплітуду вихідного імпульсу. Отримані теоретичні результати надають можливість суттєво поліпшити обробку привибійної зони пласту гідроімпульсною дією за рахунок вибору відповідних резонансних частот. The hydro-impulse shock wave action on a bottomhole formation zone of a branched well is considered. For branched wells, the existence of resonance frequencies is shown that correspond to pressure magnitude being tens and hundreds times as big as the initial impulse value. The obtained theoretical results give the possibility for substantial improving of bottomhole treatment with the hydro-impulse action by choosing proper resonance frequencies. 2013 Article Исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта / Т.Б. Гончаренко, В.В. Яковлев, В.В. Бондарь // Акустичний вісник — 2013-2014. —Т. 16, № 4. — С. 3-9. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1028-7507 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116223 534.64 ru Акустичний вісник application/pdf Інститут гідромеханіки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Рассмотрена задача гидроимпульсного воздействия ударной волны на призабойную зону пласта разветвленной скважины. Показано, что для разветвленных скважин существуют резонансные частоты, при которых величина результирующего давления в десятки и сотни раз превышает амплитуду исходного импульса. Полученные теоретические результаты дают возможность существенно улучшить обработку призабойной зоны пласта гидроимпульсным воздействием за счет выбора соответствующих резонансных частот.
format	Article
author	Гончаренко, Т.Б. Яковлев, В.В. Бондарь, В.В.
spellingShingle	Гончаренко, Т.Б. Яковлев, В.В. Бондарь, В.В. Исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта Акустичний вісник
author_facet	Гончаренко, Т.Б. Яковлев, В.В. Бондарь, В.В.
author_sort	Гончаренко, Т.Б.
title	Исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта
title_short	Исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта
title_full	Исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта
title_fullStr	Исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта
title_full_unstemmed	Исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта
title_sort	исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта
publisher	Інститут гідромеханіки НАН України
publishDate	2013
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116223
citation_txt	Исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта / Т.Б. Гончаренко, В.В. Яковлев, В.В. Бондарь // Акустичний вісник — 2013-2014. —Т. 16, № 4. — С. 3-9. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Акустичний вісник
work_keys_str_mv	AT gončarenkotb issledovanievibroakustičeskogovozdeistviânaprizaboinuûzonuplasta AT âkovlevvv issledovanievibroakustičeskogovozdeistviânaprizaboinuûzonuplasta AT bondarʹvv issledovanievibroakustičeskogovozdeistviânaprizaboinuûzonuplasta AT gončarenkotb doslídžennâvíbroakustičnoídíínaprivibíinuzonuplastu AT âkovlevvv doslídžennâvíbroakustičnoídíínaprivibíinuzonuplastu AT bondarʹvv doslídžennâvíbroakustičnoídíínaprivibíinuzonuplastu AT gončarenkotb stydyingthevibroacusticactiononthebottomholeformationzone AT âkovlevvv stydyingthevibroacusticactiononthebottomholeformationzone AT bondarʹvv stydyingthevibroacusticactiononthebottomholeformationzone
first_indexed	2025-11-30T20:48:55Z
last_indexed	2025-11-30T20:48:55Z
_version_	1850249825254113280
fulltext	ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2013 – 2014. Том 16, N 4. С. 3 – 9 УДК 534.64 ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ ПЛАСТА Т. Б. Г ОН Ч А Р ЕН К О, В. В. Я К ОВ Л ЕВ∗, В. В. БО Н Д А РЬ Институт гидромеханики НАН Украины ул. Желябова, 8/4, 03680, ГСП, Киев-180, Украина ∗E-mail: vvyak@yandex.ua Получено 05.12.2014 Рассмотрена задача гидроимпульсного воздействия ударной волны на призабойную зону пласта разветвленной скважины. Показано, что для разветвленных скважин существуют резонансные частоты, при которых величина результирующего давления в десятки и сотни раз превышает амплитуду исходного импульса. Полученные теорети- ческие результаты дают возможность существенно улучшить обработку призабойной зоны пласта гидроимпульсным воздействием за счет выбора соответствующих резонансных частот. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: разветвленная скважина, виброакустическое воздействие, резонансные частоты, призабой- ная зона пласта Розглянуто задачу гiдроiмпульсної дiї ударної хвилi на привибiйну зону пласту розгалуженої свердловини. Показа- но, що для розгалужених свердловин iснують резонанснi частоти,за яких величина результуючого тиску в десятки й сотнi разiв перевищує амплiтуду вихiдного iмпульсу. Отриманi теоретичнi результати надають можливiсть суттєво полiпшити обробку привибiйної зони пласту гiдроiмпульсною дiєю за рахунок вибору вiдповiдних резонансних частот. КЛЮЧОВI СЛОВА: розгалужена свердловина, вiброакустичний вплив, резонанснi частоти, привибiйна зона пласту The hydro-impulse shock wave action on a bottomhole formation zone of a branched well is considered. For branched wells, the existence of resonance frequencies is shown that correspond to pressure magnitude being tens and hundreds times as big as the initial impulse value. The obtained theoretical results give the possibility for substantial improving of bottomhole treatment with the hydro-impulse action by choosing proper resonance frequencies. KEY WORDS: branched well, vibro-acoustic action, resonance frequencies, bottomhole formation zone ВВЕДЕНИЕ Возможность использования волнового воздей- ствия для повышения эффективности нефтяных скважин изучается уже более полувека. В 1960- ых гг. на нефтяных месторождениях СССР начали практиковать методы воздействия упругими вол- нами на призабойную зону пласта (ПЗП) с помо- щью спускаемых на забой скважины различных устройств [1]. Именно в этом направлении и были достигнуты самые впечатляющие результаты при- менения виброакустических методик. Наибольшее распространение получили генера- торы, в которых используется гидродинамиче- ский напор закачиваемой в скважину технологи- ческой жидкости – воды, растворов поверхностно- активных веществ (ПАВ), нефти, растворителей, кислот и др. В этом ряду можно назвать вибра- тор ГВЗ золотникового типа, вставной пульсатор ПВ-54 клапанного типа конструкции ТатНИПИне- фти, различные скважинные генераторы. Так, по данным Московского института нефти и газа им. И. М. Губкина, за период с 1967 по 1985 гг. с по- мощью вибратора ГВЗ-108 проведено около 6000 обработок скважин. При этом успешность работ составила 70 %, а продолжительность эффекта – от одного до полутора лет. Благодаря этому, об- щий прирост добычи нефти превысил более 5 млн. тонн, а увеличение приемистости по нагнетатель- ным скважинам составило 15 млн. м3. По данным ОАО “ТатНИПИнефть”, с использованием пульса- торов ПВ-54 в течение 1984 – 1985 гг. обработано 100 нагнетательных скважин с успешностью 80 %. При этом приемистость скважин увеличилась в среднем на 25 %, а продолжительность эффекта составила от 60 до 90 суток. Отдельную группу составляют забойные излу- чатели ударно-импульсного воздействия. К ним относятся устройства, реализующие термогазохи- мическое воздействие; разрыв пласта давлением пороховых газов; виброфрак; стереофрак; воздей- ствие гидроимпульсами; создаваемыми взрывом газообразных смесей; электрогидравлическое во- здействие; ударное воздействие резким сняти- ем давления с пакера или на устье скважины; создание управляемых депрессий и пр. Широ- c© Т. Б. Гончаренко, В. В. Яковлев, В. В. Бондарь, 2013 – 2014 3 ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2013 – 2014. Том 16, N 4. С. 3 – 9 кое распространение применения на месторожде- ниях в геолого-промысловых условиях ударно- импульсных методов, основанных на использова- нии взрывчатых веществ, сдерживается их не- высокой эффективностью, недостаточной наде- жностью и весьма существенными проблемами безопасности. К импульсно-ударным также следует отнести электрогидравлический (ЭГВ) метод обработки скважин, при котором для получения импульсов давления используется эффект от электрическо- го пробоя скважинной жидкости между электро- дами скважинного устройства. Помимо электро- магнитного излучения и выделяющейся теплоты, при разряде в скважинной жидкости формируе- тся импульс давления и возникает газопаровая по- лость, претерпевающая последующее пульсирую- щее схлопывание. Для реализации указанного во- здействия были разработаны скважинные ЭГВ ге- нераторы конструкции СКТБ “Электрогидравли- ка” АН УССР, СКИФ-4 ПКБЭ АН УССР, Октя- брьского филиала Уфимского нефтяного институ- та, 29 фирмы “Sonics International Inc.”. С помо- щью этих устройств можно осуществлять электри- ческие разряды в скважинах с частотой от 0.05 до 10 Гц. Метод прошел испытания на месторожде- ниях России, других государств СНГ, а также в США (штат Техас). Например, на месторождениях АНК “Баш- нефть” 60 % обработок оказались успешными, а длительность эффекта была более 7 месяцев. При этом дополнительная добыча нефти на одну обра- ботку в среднем составила свыше 200 тонн. Наилу- чшие результаты достигнуты при обработке сква- жин, в которых снижение продуктивности было вызвано отложениями минеральных солей на стен- ках обсадной колонны скважины и в ПЗП [2]. Метод ЭГВ не получил широкого распростра- нения из-за невысокой эффективности при его использовании на глубоких скважинах. Действи- тельно, для образования разряда и газопаровой полости в жидкости необходимо напряжение в де- сятки тысяч вольт. С ростом глубины и давления потребуется еще большее увеличение напряжения, к тому же сопровождающееся существенным во- зрастанием электрических потерь в длинном ка- беле. Для призабойной зоны пласта характерна су- щественная термодинамическая неравновесность энерго- и массообмена со скважиной и пластом. Кроме того, ее состояние непрерывно изменяется в ходе разработки месторождения. Размер приза- бойной зоны принято оценивать по радиусу зоны нарушения линейного закона фильтрации, кото- рая может простираться на (6 . . .23) м от оси сква- жины. Несмотря на малые размеры, ПЗП во мно- гом определяет процесс разработки всей залежи нефти [3]. В ходе разработки нефтегазовых месторожде- ний происходит постоянное ухудшение нефте- и газопроницаемости призабойной зоны, особенно неблагоприятное в низкопроницаемых и неодно- родных коллекторах. Снижение естественной про- ницаемости наступает еще в процессе бурения, когда при выемке породы в кольцевой зоне во- круг скважины возникает напряжение сжатия, а ее поверхность при механическом взаимодей- ствии с породоразрушающим инструментом и бу- ровым раствором термодинамически активизиру- ется. Это способствует возникновению впослед- ствии высоковязких поверхностных кольматирую- щих слоев. При этом буровой раствор также обра- зует на стенках скважины глинистую корку то- лщиной (2 . . .3) мм, а фильтрат просачивается в пласт. Буровой раствор способен проникать и бо- лее глубоко через трещины в призабойной зоне, возникающие вследствие действия гидростатиче- ского давления, превышающего давление разрыва пласта (например, при проведении восстановле- ния циркуляции промывочной жидкости или при спускоподъемных операциях). По данным лабора- торных исследований, именно это являетcя причи- ной снижения абсолютной проницаемости пород в (2 . . .50) раз, а в некоторых случаях – до нулевого значения. Проникновение фильтрата в призабойную зо- ну пласта, характеризующегося вертикальной не- однородностью коллекторских свойств, даже на расстоянии нескольких сантиметров приводит к снижению охвата его заводнением на (30 . . .40) %. В нагнетательных скважинах ухудшение прони- цаемости ПЗП происходит из-за постепенного за- купоривания пор коллектора взвешенными в воде твердыми частицами и нефтепродуктами, а также в результате физико-химических процессов, прои- сходящих при контакте закачиваемых технологи- ческих жидкостей с породой и пластовыми жид- костями. Анализ промысловых показателей рабо- ты нагнетательных скважин показывает, что пре- вышающее допустимые пределы содержание ме- ханических примесей в технологической жидко- сти становится причиной очень быстрого сниже- ния приемистости и даже полной остановки сква- жины. Поскольку закачиваемая вода, как прави- ло, отличается по химическому составу и темпера- туре от пластовых жидкостей, нарушается есте- ственное физико-химическое равновесие в среде продуктивного пласта. Происходит набухание гли- 4 Т. Б. Гончаренко, В. В. Яковлев, В. В. Бондарь ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2013 – 2014. Том 16, N 4. С. 3 – 9 нистых компонентов и их разрушение, что приво- дит и к закупориванию пор, и к переносу глини- стых фракций (в том числе, и занесенных при бу- рении частиц бурового раствора) с последующей кольматацией низкопроницаемых участков. Сни- жаются приемистость и охват пласта как по то- лщине, так и по простиранию. Нарушение физико- химического равновесия приводит также к выпа- дению нерастворимых осадков, отложению солей и образованию кристаллов парафина в поровых ка- налах ПЗП. Как известно, упругие колебания на два-три по- рядка ускоряют процессы релаксации механиче- ских напряжений. Это способствует уменьшению отрицательных последствий бурения и вскрытию пластов, связанных с нежелательными напряже- ниями в породах вокруг скважин и перфорацион- ных каналов, и тем самым благоприятствует вос- становлению естественного равновесного состоя- ния ПЗП с исходной проницаемостью ее колле- ктора. Эксперименты показывают, что под воздей- ствием высокоамплитудных (порядка 0.3 МПа) ко- лебаний давления в жидкости происходит необра- тимое увеличение абсолютной проницаемости на- сыщенных пористых сред, причем относительные изменения проницаемости искусственно сцементи- рованных кернов доходят до 30 %. Это связа- но с образованием новых фильтрационных кана- лов, изменением пористости, раскрытием трещин, переупаковкой и переориентацией слагающих по- ристую среду зерен. При наличии глинистости вплоть до 35 % перечисленные эффекты усилива- ются. Еще одна группа явлений связана с влияни- ем упругих колебаний непосредственно на поро- вые жидкости и кольматанты в их взаимодействии с твердой поверхностью пор коллектора. Особо- го внимания заслуживает механизм воздействия колебаний на фильтрацию пластовых жидкостей. Помимо уже указывавшихся выше изменения про- ницаемости, вязкости, теплопроводности и других факторов, влияющих на фильтрацию посредством изменения самих свойств флюидов, эксперимен- тально выявлены специфические “фильтрацион- ные” эффекты. Сюда следует отнести, например: • почти двадцатикратное увеличение относи- тельной скорости фильтрации воды или обычной ньютоновской нефти в моделях кер- нов песчаника при наложении поля упругих колебаний с интенсивностью в несколько со- тен кВт/м2 на частотах (3 . . .10) кГц; • доходящее до десяти раз возрастание скорости фильтрации полярных и неполярных жидко- стей, диэлектриков и электролитов в поле ко- лебаний с интенсивностью 1.9 кВт/м2 и часто- той 17 кГц; • увеличение почти на два порядка скорости фильтрации дистиллированной воды и ра- створов солей в кернах пород при воздействии колебаний с частотой 26.5 кГц [4]. Перечисленные результаты принято объяснять происходящим под воздействием упругих коле- баний разрушением поверхностных слоев, что, в свою очередь, увеличивает эффективное сечение мелких пор и снижает сопротивление течению жидкости в них. Лабораторные эксперименты по- казывают, что при этом уменьшается гистерезис процесса смачивания, происходит более быстрое и глубокое проникновение жидкостей в узкие щели и капилляры, интенсифицируются процессы ка- пиллярной пропитки, изменяются фазовые прони- цаемости для нефти и воды, возрастает степень вытеснения нефти из пористой среды [1]. Касаясь энергетических параметров упругих ко- лебаний, следует отметить, что необходимые зна- чения их интенсивности определяются не только характером вызываемых в среде изменений, но и существенно зависят от ее исходного термоди- намического состояния. Результаты воздействия определяются соотношением между энергией на- лагаемого вибрационного поля и энергией, необхо- димой для перевода системы из исходного состо- яния устойчивого равновесия в новое состояние. Если обычно для такого перехода требуется при- ложить весьма значительную энергию, то в случае нахождения среды в некотором метастабильном состоянии внешнее воздействие даже малой интен- сивности способно вызывать качественные измене- ния в ней. Именно вибровозбуждение среды с уче- том возможной метастабильности ее характери- стических параметров будет наиболее выгодным с энергетической точки зрения [5]. Все упомянутые выше методы воздействия в большей или меньшей степени применимы к вер- тикальным скважинам. Однако в настоящее вре- мя для интенсификации добычи нефти и увеличе- ния зоны охвата широко распространено бурение горизонтальных разветвленных скважин длиной в несколько километров, в которые невозможно до- ставить устройства, генерирующие акустические импульсы. Поэтому для увеличения проницаемо- сти призабойной зоны таких протяженных нагне- тательных скважин наиболее приемлем гидроим- пульсный метод создания гидроудара на их устье при резком открытии/закрытии задвижки на фон- танной арматуре. После закачивания в скважи- Т. Б. Гончаренко, В. В. Яковлев, В. В. Бондарь 5 ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2013 – 2014. Том 16, N 4. С. 3 – 9 ну определенного количества жидкости и созда- ния на устье избыточного давления посредством резкого открытия/закрытия задвижки генериру- ется последовательность импульсов с пропорцио- нальной величине избыточного давления ампли- тудой, которая распространяется в заполняющей скважину жидкости. Поскольку при открытии за- движки часть закачанной жидкости выливается, а часть фильтруется в пласт, последовательность импульсов будет иметь монотонно убывающую ам- плитуду. Степень ее убывания зависит от длитель- ности импульсов и величины коэффициента филь- трации. Тем не менее, распространяющиеся им- пульсы после многократных переотражений от ра- зветвлений, торцевых концов, пакеров, задвижек и т. п. в конце концов создадут квазистоячую вол- ну с постоянно убывающей амплитудой, строго го- воря, различной на разных участках самой сква- жины и ее ответвлений. На каких-то отрезках вол- ны будут складываться в фазе, приводя к увеличе- нию их амплитуды, а на каких-то – в противофазе и амплитуда будет уменьшаться. Однако наиболее интересен случай, в котором переотраженная вол- на отразится также и от задвижки на устье сква- жины. Эта ситуация соответствует накачке энер- гии в скважину, при которой амплитуда стоячей волны с каждым генерируемым импульсом будет расти. 1. ВОЛНЫ В РАЗВЕТВЛЕННОМ ВОЛНОВО- ДЕ Рассмотрим модельную задачу гидроимпуль- сного воздействия на призабойную зону пласта разветвленной нагнетательной скважины посред- ством открытия/закрытия задвижки на ее устье. В этом приближении скважину, на одном конце которой задано переменное во времени давление, трактуем как разветвленный волновод с различ- ными характеристиками на отдельных участках. В таких системах небольшие вынужденные коле- бания давления или расхода будут накладываться друг на друга. В работе [6] экспериментально и теоретически показано, что наличие резонансных явлений в трубопроводах определяется, прежде всего, многократным наложением генерируемых, отраженных и переотраженных волн на отдель- ных участках. Если их собственная частота кратна фазе гидравлического удара, то может наблюдать- ся явление резонанса, приводящее к образованию стоячих волн большой амплитуды. В соответствии с принятой концепцией, разве- твленный волновод разбиваем на отдельные учас- тки, в каждом из которых движение жидкости описывается волновым уравнением: ∂2Pn ∂x2 − 1 c2 n ∂2Pn ∂t2 = 0. (1) Здесь n – номер участка волновода; cn и Pn – ско- рость распространения волны и давление на этом участке; t – время. На переходе от одного участка к другому должны выполняться условия сопряже- ния, выражающие равенство давлений и скоростей жидкости. Скорость движения ударной волны в трубопро- воде определяется по известной формуле Жуков- ского [6]: cl = c0 √ 1 + El Ep D δ , где cl и c0 – скорость распространения звука в жидкости и скорость ударной волны в трубопрово- де с жидкостью соответственно; El и Ep – модули сжимаемости жидкости и материала трубопрово- да; D и δ – диаметр и толщина стенки трубопро- вода. Последовательность импульсов, генерируемых открытием/закрытием задвижки на устье сква- жины, будем моделировать гармонической волной вида P0(0, t) = P0 exp(iωt). (2) В силу линейности системы, при получении коли- чественных данных принималось P0=1. Для того, чтобы определить резонансы, на кото- рых давление в каждом из участков разветвленно- го волновода многократно превышало бы началь- ное давление, расчеты проводились для разных частот. Решение уравнения (1) на каждом отдель- ном таком участке строилось в виде Pn(x, t) = An exp(iknt) + Bn exp(−iknt), (3) где n – номер участка. Неизвестные коэффициен- ты An, Bn находились из граничных условий и условий сопряжения. 2. АНАЛИЗ ЧИСЛЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ На рис. 1 представлена расчетная схема нагне- тательной скважины проекта SR-146 (Объединен- ные Арабские Эмираты), имеющей общую длину 2250 м с четырьмя ответвлениями по 1960.95 м. От устья скважины до глубины 1131 м в скважи- ну спущена колонна насосно-компрессорных труб (НКТ) диаметром 4.5′′. На участке от 1131 до 1542.5 м расположена обсадная колонна диаме- тром 7′′. Далее, там, где необсаженная скважина 6 Т. Б. Гончаренко, В. В. Яковлев, В. В. Бондарь ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2013 – 2014. Том 16, N 4. С. 3 – 9 Рис. 1. Расчетная схема скважины Рис. 2. Резонансные периоды для разветвленной скважины проекта SR-146: а – ширина резонанса для периода T =0.513 с, б – ширина резонанса для периода T =3.174 с переходит в горизонтальную, из нее пробурены че- тыре ответвления. По построенному решению (3) выполнены ра- счеты распределения давления вдоль скважины и ее ответвлений в зависимости от периода следо- вания импульсов. Анализ численных данных по- казал, что в разветвленной скважине образуется система стоячих волн, существенно зависящая от периода возмущений на ее устье. Показано, что при определенных периодах следования импуль- сов волна распространяется преимущественно по основной скважине и практически не проникает в некоторые из ответвлений. Это происходит то- гда, когда узел стоячей волны находится вблизи ответвления боковой скважины. При этом макси- мальное давление вдоль скважины не превышает (0.5 . . .0.7) величины начального импульса генери- руемой на устье волны. Возможны случаи, когда акустические возмущения проникают лишь в одно или два ответвления, в то время как в осталь- Т. Б. Гончаренко, В. В. Яковлев, В. В. Бондарь 7 ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2013 – 2014. Том 16, N 4. С. 3 – 9 Рис. 3. Распределение эпюр давления в разветвленной скважине проекта SR-146 при резонансном периоде T =3.174 с Рис. 4. Распределение эпюр давления в разветвленной скважине проекта SR-146 при резонансном периоде T =0.513 c ных – практически отсутствуют. Наиболее инте- ресен случай, когда отраженная от торцов ответв- лений волна переотражается также и от закрытой задвижки на устье скважины. Это приводит к уве- личению амплитуды стоячей волны, распределен- ной вдоль скважины, в десятки и сотни раз. На рис. 2 представлен график максимального резонансного давления в волноводе в зависимости от периода следования импульсов для скважины проекта SR-146. Фиксация максимумов проводи- лась при превышении давления в волноводе в 7 раз по сравнению с исходным. Расчеты показали, что система может иметь десятки таких резонан- сных максимумов. При этом, чем более разветвле- 8 Т. Б. Гончаренко, В. В. Яковлев, В. В. Бондарь ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2013 – 2014. Том 16, N 4. С. 3 – 9 на скважина, тем большее количество максимумов существует. Как следует из рис. 2, а, ширина отдельных максимумов составляет (0.002 . . .0.01) с. Следу- ет отметить, что в реальном устьевом устройстве скорость срабатывания задвижки не превышает 0.01 с, так что в этих диапазонах может оказа- ться невозможным сгенерировать волну с перио- дом, попадающим в резонансную полосу. Поэто- му наиболее интересны для практики случаи, ко- гда ширина резонансного максимума больше 0.05 с (см. рис. 2, б) и ошибка на 0.01 с в периодичности генерации импульсов не будет критичной. Это по- зволяет эффективно использовать полученные те- оретические результаты в процессах гидроимпуль- сного воздействия на призабойную зону пласта в нагнетательных скважинах. На рис. 3 показаны эпюры распределения давле- ния вдоль скважины проекта SR-146 разветвлен- ного трубопровода на его отдельных участках для периода T =3.174 с. Из графика следует, что узел стоячей волны в этом случае проходит через сере- дину ответвления горизонтальной скважины. Это значит, что обработка призабойной зоны при та- ком периоде следования импульсов будет осуще- ствляться весьма интенсивно, а амплитуда коле- баний внутри разветвленного трубопровода может превышать величину первоначального импульса в несколько сотен раз. На рис. 4 представлены аналогичные эпюры для периода следования импульсов T =0.513 c. Из гра- фиков следует, что вдоль скважины возникает не- сколько зон стоячих волн спадающей величины. Первая из них образуется в обсаженной колонне до глубины 1131 м между устьем и пакером, где ам- плитуда стоячей волны максимальна. Вторая зо- на наблюдается между пакером и основным забо- ем горизонтальной скважины. Видно, что первая стоячая волна имеет меньшую длину, чем после- дующие, поскольку, согласно формуле Жуковско- го, скорость в обсаженной трубе меньше скорости звука в жидкости. Амплитуды стоячих волн во всех ответвлениях, кроме последнего, приблизительно одинаковы. Это объясняется близостью данного ответвления к узлу стоячей волны, что приводит к существен- ному ослаблению волнового воздействия в нем. Полученные результаты показывают, что чем сложнее структура ветвления, тем богаче набор резонансных частот трубопровода, чего и следо- вало ожидать. Выбранная форма построения ре- шения позволяет учитывать в полном объеме пе- реотражение волн внутри системы. ВЫВОДЫ В результате проведенных исследований ги- дроимпульсного воздействия ударной волны на призабойную зону пласта разветвленной скважи- ны показано, что в разветвленных скважинах су- ществуют резонансные частоты, при которых ве- личина давления может на несколько порядков превышать амплитуду исходного импульса. Полу- ченные теоретические результаты дают возмож- ность существенно улучшить обработку призабой- ной зоны пласта гидроимпульсным воздействием за счет надлежащего выбора резонансных частот. 1. Дыбленко В. П. Волновые методы воздействия на нефтяные пласты с трудноизвлекаемыми запасами. Обзор и классификация.– М.: ВНИИОЭНГ, 2008.– 300 с. 2. Дыбленко В. П., Туфанов И. А., Сулейманов Г. А., Лысенко А. П. Фильтрационные явления и процес- сы в насыщенных пористых средах при виброволно- вом воздействии // Пути интенсификации добычи нефти.– Уфа: Баш-НИПИнефть, 1989.– С. 45–51. 3. Сулуташ К. К. Исследование применения виброаку- стического метода воздействия на призабойную зо- ну пласта // Современные тенденции технических наук. Мат. III межд. науч. конф.– Казань: БУК, 2014.– С. 94–97. 4. Черемисин А. Н., Черемисин Н. А. Проектирование необходимого спектра частот и оптимальной интен- сивности волновых воздействий на пласт // Нефт. хоз.– 2007.– № 6.– С. 61–65. 5. Ганиев Р. Ф., Украинский Л. Е., Андреев В. Е., Ко- тенев Ю. А. Проблемы и перспективы волновой те- хнологии многофазных систем в нефтяной и газо- вой промышленности.– С-Пб.: Недра, 2008.– 214 с. 6. Тимошенко В. И., Кнышенко Ю. В. Неустановив- шиеся течения жидкости в сложных разветвлен- ных трубопроводных системах // Авиа.-косм. тех. технол.– 2012.– № 5(92).– С. 47–57. Т. Б. Гончаренко, В. В. Яковлев, В. В. Бондарь 9

Исследование виброакустического воздействия на призабойную зону пласта

Репозитарії

Схожі ресурси