ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

УДК 662.276.6

ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТЕХНОЛОГИЯХ ИНТЕНСИФИЦИРУЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРОДУКТИВНЫЙ ПЛАСТ

Дубинский Геннадий Семенович

к.т.н., доцент, с.н.с.

Чибисов Александр Вячеславович

к.т.н., с.н.с.

ФГБУН «Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук» (ИМАШ РАН)

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» (УГНТУ)

Аннотация: В статье сделан краткий обзор проблемы интенсификации добычи с применением инноваций. Рассмотрены вопросы волнового воздействия на пористый пласт. Представлены некоторые исследования волнового воздействия на пористую среду. Сделан вывод о перспективности волновой технологии.

Ключевые слова: призабойная зона пласта, волновая технология, интенсификация, дополнительная добыча нефти

WAVE PROCESSES IN TECHNOLOGIES OF INTENSIFYING IMPACT

ON THE PRODUCTIVE LAYER

Dubinsky Gennady Semenovich

Chibisov Aleksandr Veacheslavovich

Abstract: The article provides a brief overview of the problem of intensification of oil production with the use of innovations. The issues of wave action on a porous formation are considered. Some studies of the wave effect on a porous medium are presented. The conclusion is made about the prospects of wave technology.

Key words: bottomhole formation zone, productivity of well, wave technology, intensification, additional oil production

340

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Последние 15-20 лет во всем мире, в том числе и в России, растет внимание к освоению трудноизвлекаемых запасов (ТрИЗ) углеводородов, особенно если они локализованы в районах с развитой инфраструктурой и расположены вблизи с уже разрабатываемыми традиционными месторождениями нефти и газа. В связи с этим актуальной задачей ученых и практиков является разработка и внедрение инновационных технологий интенсификации добычи нефти и увеличения коэффициента извлечения нефти (КИН). При этом необходимо научно обоснованно предлагать новые методы и способы воздействия на продуктивные пласты с целью интенсификации фильтрационных процессов и увеличения добычи углеводородов. Среди инновационных методов воздействия на продуктивный пласт есть группа технологий и методов, основанная на применении волновых

ирезонансных процессов возбуждаемых в системе коллектор-флюид.

Воснове волновых методов интенсификации добычи лежат физические явления и процессы, возникающие в пористом продуктивном пласте при действии на него волновых полей различной направленности в определенных частотных диапазонах. Часть методов ориентированы на очистку фильтрационных каналов коллектора, другие вызывают дополнительные градиенты давления и течение флюидов [1, 2, 3, 4, 5]. Перспективно развитие волнового воздействия на призабойную зону пласта (ПЗП), на участки продуктивных пластов и в целом на залежи в комплексе с другими способами интенсификации добычи нефти (ИДН), кислотными, реагентными, тепловыми

идр.[1, 6, 7, 8, 9, 10]. Для развития технологий естественно необходимо проведение дополнительных исследований и опытных работ, для обеспечения корректного стимулирующего воздействия на продуктивные пласты.

Было проведено моделирование процессов, соответствующих разному состоянию системы «продуктивный пласт – насыщающий флюид» при волновом воздействии на основе уравнений описывающих плоскорадиальную фильтрацию при стационарном и нестационарном процессах фильтрации флюидов через пористый коллектор. Это позволило представить модель трехкомпонентной системы «забой скважины – призабойная зона пласта – удаленная зона пласта» и провести численное моделирование динамики величины скин-фактора (S) для различающихся распределений величины проницаемости пористой среды вдоль радиуса условной круговой зоны от стенки скважины вглубь пласта. Сделано предположение, что проницаемость распределяется по следующему закону (при соблюдении условия Rw < r < Rc,):

341

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Здесь , kw , kr – проницаемость соответственно на расстоянии r от оси скважины, в зоне у стенки скважины, в удаленной части продуктивного пласта; r – текущее расстояние от оси скважины (радиальная координата); rр – полярный радиус; rw – радиус скважины.

Были построены графики распределения величины «скин», по которым выявлено, что величина скин-фактора при кольматации ПЗП и в естественном пласте (очищенная или изначально чистая ПЗП) распределяется по разным законам, это соответствует общепринятым представлениям о состояниях и явлениях в продуктивных пластах при различной закольматированности коллектора или повышения его фильтрационных свойств в результате очистки. Конечно же, чем больше радиус зоны кольматации (сильнее загрязнение), тем большее положительное значение достигант «скин-эффект» (S). Очищение ПЗП от кольматантов характеризуется появлением отрицательного «скин-эффекта», в результате растет проницаемость [3] и происходит интенсификация притока.

Исследования показали, что при увеличении частоты импульсов и амплитуды давления [1, 2, 3] или радиуса скважины, или уменьшении коэффициента пъезопроводности дебит скважины постоянно увеличивается, при небольших величинах скин-эффекта наблидается самое интенсивное его увеличение. При «чистой» пористой среде (скин-эффект отрицательный), дебит меняется по-другому: в начале процесса дебит при нарастании частоты имеет тенденцию постоянного увеличения, а затем происходит смещение максимальных величин к диапазонам малых величин волновой частоты. Также исследования показали, что структурное строение ПЗП тоже влияет на изменении «скин» [17]. Анализировалось влияние пластовой структуры и ее особенности обусловленные проницаемостной неоднородностью в ПЗП и формирование однородной по фильтрационно-ёмкостным свойствам (ФЕС) двухфазной упругой пористой среды. Для моделирования использовали двухкомпонентную модель пористой среды.

Выявлено, что прирост дебита скважины, вызванный низкочастотным воздействием импульсов давления, сильно зависит от проницаемости пласта. При снижении проницаемости обрабатываемой пористой среды происходит замедление фильтрации. При действии импульсов звукового диапазона от 0 до 100 Гц происходит быстрый рост дебита, при высокой проницаемости

342

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

пористой среды после достижения ультразвукового диапазона эффект действия импульсного воздействия может упасть.

Результаты моделирования волнового воздействия продемонстрировали, что при увеличении времени обработки пористой среды на малых частотах воздействия радиус зоны движения жидкости увеличивается, а на больших величинах частоты происходит уменьшение этого радиуса и при дальнейшем росте частоты импульсов давления начинается прирост радиуса воздействия.

Результаты применения существующих волновых технологий [1, 6, 7, 8, 9, 10] указывают, что волновые воздействия разной модификации создают достаточный перепад давления эффективно действующий на ПЗП при больших радиусах загрязнения и способствуют значительному увеличению притока нефти и газа в скважины. Волновое воздействие восстановливает и поддерживает гидродинамическую связь между добывающими (нагнетательными) скважинами и продуктивным пластом, интенсифицируется дренаж пласта, особенно в прослоях с повышенной остаточной нефтенасыщенностью, что ведет к более активному вытеснению нефти за счет интенсификации поступления вытесняющего агента через нагнетательные скважины и увеличению притока нефти в добывающие скважины.

Очевидна перспективность применения волновых технологий разных частотных диапазонов адресно адаптированных к конкретным геологическим условиям.

Список литературы

1.Ганиев О.Р., Ганиев Р.Ф., Украинский Л.Е. Резонансная макро- и микромеханика нефтяного пласта. Интенсификация добычи нефти и повышение нефтеотдачи. Наука и практика. – М. – Ижевск: Институт компьютерных исследований. – 2014. – 256 с.

2.Ганиев Р.Ф., Украинский Л.Е., Ганиев О.Р. Приложение эффектов нелинейной волновой механики в процессах нефтегазодобычи // VI Конгресс нефтепромышленников России. Секция В «Проблемы освоения трудноизвлекаемых запасов углеводородов» (Уфа, 25 мая 2005): Научные труды / Уфа: Монография, 2005. С. 10-15.

3.Дубинский Г.С. О влиянии ударных волн на величину коэффициента проницаемости при воздействии импульсами давления на пористую среду // Наукоемкие технологии в решении проблем нефтегазового комплекса в год экологии в России: материалы VII Международной научной конференции (г.

343

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Уфа, 28-29 ноября 2017 г.) / отв. редактор К.Ш. Ямалетдинова. – Уфа: РИЦ БашГУ, 2017. – С. 23-24.

4. Дубинский Г.С. Исследование изменения проницаемости пористотрещинной среды в зависимости от продолжительности волнового воздействия // Инновации и наукоемкие технологии в образовании и экономике: материалы IX Международной научно-практической и методической конференции (г. Уфа, 27–28 мая 2021 г.) / отв. ред. К.Ш. Ямалетдинова. – Уфа: РИЦ БашГУ, 2021. – С.136-139.

5.Dubinsky G.S. About the response of fractal structures of fluid-saturated reservoir rocks under wave impact on them // The Collection of Scientific Papers. The Development of Science in the 21st Century: Natural and Technical Sciences. Ron Bee & Associates. New York 2015. Р.51-56. DOI: 10.17809/06(2015)-06. http://archiv.gpscience.org/wp-content/uploads/2015/07/0415_ny51-56.pdf

6.Ганиев Р.Ф., Украинский Л.Е., Андреев В.Е. Котенев Ю.А. Проблемы и перспективы волновой технологии многофазных систем в нефтяной и газовой промышленности. – СПб.: ООО «Недра», 2008. – 214 с.

7.Дубинский Г.С. и др. Об использовании волновых технологий при освоении трудноизвлекаемых запасов углеводородов / Дубинский Г.С., Андреев В.Е., Хузин Р.Р., Хузин Н.И., Мияссаров А.Ш. // Инновации и наукоемкие технологии в образовании и экономике: Материалы международной молодежной научной конференции. (г. Уфа, 01-02 апреля 2016 г.) – Уфа: РИЦ БашГУ, 2016 г. – С. 9-12.

8.G.S. Dubinskiy, V.E. Andreev, V.V. Mukhametshin, L.S. Kuleshova, I.Sh. Mingulov Wave thermal flooding when designing high-viscosity oil reservoirs

//IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: International Conference on Extraction, Transport, Storage and Processing of Hydrocarbons & Materials (ETSaP 2020) 24-25 August 2020, Tyumen, Russian Federation. – 2020.

– Vol. 952. – 012043. – DOI 10.1088/1757-899X/952/1/012043

9.Дубинский Г.С. и др. Анализ результатов опытно-промысловых работ по интенсификации притока нефти из карбонатов с применением комплексного воздействия / Дубинский Г.С., Андреев В.Е., Котенев Ю.А., Устенко И.Г., Шамов Н.А. Фаттахов И.Г. // Вестник Академии Наук Республики Башкортостан. 2017. Том 25. № 4 (88), – С. 67 – 77.

10.Дубинский Г.С., Чибисов А.В. Опыт применения волновых и ударно-волновых технологий для интенсификации добычи нефти и увеличения нефтеотдачи // Наукоемкие технологии в решении проблем нефтегазового комплекса: материалы X Международной молодежной научной

344

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

призабойной зоны пласта на продуктивность скважины при акустических воздействиях // Третьи Международные Надировские чтения «Научнотехническое развитие нефтегазового комплекса». – Алматы-Шымкент. – 2005.

–с.97-102, // Поиск. – 2006.-№ 1. – с.208-211.

©Г.С. Дубинский, А.В. Чибисов, 2021

345

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

СЕКЦИЯ

СОЦИОЛОГИЧЕСКИЕ

НАУКИ

346

МЦНП «Новая наука»