Что такое виброакустическое воздействие

Технология акустического воздействия заключается в обработке пластов коллекторов (в открытом стволе, в интервале фильтра или перфорации) мощным ультразвуковым (низкочастотным или тем и другим последовательно) полем с целями восстановления их фильтрационных свойств. Обработка осуществляется поточечно либо с медленным колебательным перемещением в интервале), избирательно по принципу «профиль притока – профиль стимуляции» (места и количество стоянок излучателя). Подготовка скважины, оборудование и др. практически не отличаются от таковых для производства стандартных геофизических исследований на скважине. При этом обеспечивается сохранение целостности эксплуатационной колонны и цементного камня за ней, процесс воздействия является технически и физиологически безопасным и экологически чистым.Виброобработка скважин- способ увеличения проницаемости пород в призабойной зоне эксплуатац. и нагнетат. скважин c помощью гидравлич. вибраторов. Oснован на ударном действии импульсов давления, генерируемых в жидкости, заполняющей ствол скважины или циркулирующей через насосно-компрессорные трубы и затрубное пространство. Гидравлич. удар c мгновенным многократным увеличением давления создаётся при перекрытии клапана или золотника в вибраторе соответствующего типа, установленном в призабойной зоне на колонне насосно-компрессорных труб (стационарно или временно). B результате в пористой среде раскрываются естественные или создаются новые трещины, очищаются межпоровые каналы. Частота генерируемых импульсов от 7-10 до 500 Гц, величина давления при гидравлич. ударах от 25-30 до десятков МПa, оптим. время B. c. около 1 ч. B. c. проводится как однократно, так и периодически. B. c, как правило, осуществляется c промывкой скважины и последующим нагнетанием или отбором жидкости, a также при непрерывном нагнетании жидкости в продуктивный пласт (через вибратор). B. c. существенно снижает давление гидроразрыва.

Что такое вибросейсмическое воздействие

Одним из перспективных методов повышения нефтеотдачи для обводнённых месторождений, находящихся на поздней стадии выработки, является вибросейсмическое воздействие (ВСВ) на нефтегазовые пласты. В течение последних десяти лет, по данным научно-технической литературы, ВСВ применялось на 12 месторождениях, и всегда обеспечивалась дополнительная добыча нефти на участке, охваченном воздействием [1].

Известно, что остаточная нефть в пластах удерживается главным образом в трёх видах:
- плёночная нефть на стенках капилляров и трещин;
- нефть в виде рассеянных ганглий, защемлённых в породе;
- нефть в виде не вовлечённых в разработку нефтенасыщенных зон (целиков), обтекаемых со всех сторон вытесняющим агентом (водой) или запертых в тупиках контура нефтеносности.

Одним из немногих методов, воздействующих на все три вида остаточной нефти, является ВСВ. Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что флюидонасыщенный пласт можно рассматривать как блочно-иерархическую структуру с различными размерами геоблоков (для карбонатных коллекторов до 30 см, для терригенных до 1–3 м).Геоблоки разделены трещинами, заполненными флюидом, и находятся в напряжённом состоянии из-за горного давления. При работе сейсмоисточника на доминантной частоте пласта, уровень смещения породы составляет ~ 10 Нм, а мощность сейсмического сигнала, доведённого до пласта, составляет 10^-3 – 10^-4 Вт/м², что обеспечивает максимальную амплитуду колебаний геоблоков Поле упругих колебаний столь малой интенсивности само по себе не может вызвать таких больших изменений в структуре пласта, которые существуют в реальности и подтверждаются практикой ВСВ и приводят к повышению нефтеотдачи. Единственное объяснение этому несоответствию состоит в том, что источником энергии для изменения структуры пласта является горное давление, а сейсмическое поле малой интенсивности играет роль своеобразного «спускового крючка» для высвобождения энергии напряжённого состояния геоблоков. по утверждению академика РАН А. С. Алексеева, технология ВСВ – это нанотехнологии для нефтедобычи.

При этом происходят следующие физические явления:

Ι. Излучение от источника на доминантной частоте (7–20 Гц) вызывает резонансные колебания геоблоков из-за наличия аномально низкого трения, деформационных и маятниковых волн, «самонапряженности» блоков, связанных упругими элементами. Колебания геоблоковпереизлучают в межблочное пространство сейсмическую энергию с плотностью большей, чем плотность подводимой энергии, при этом горное давление играет роль источника питания, обеспечивающего возможность увеличения плотности переизлучаемой энергии. По сути, это явление и есть сейсмическая эмиссия пласта. (На этом явлении разработана методика разведки углеводородного сырья «Анчар»). В процессе колебаний геоблоков происходит их притирка; расширение макротрещин; рост микротрещин до размеров макротрещин, расчленяющих блоки на подблоки. Этот процесс длительный по времени и составляет 1,5–2 месяца (полупериод длительной «памяти» пласта), в это время происходит структурная перестройка коллектора, изменение его зональной и послойной неоднородности и путей фильтрации жидкости, что повышает охват пласта заводнением и способствует вовлечению в разработку ранее недренируемых зон пласта

ΙΙ. Колебания геоблоков на доминантных частотах приводят к пульсациям давления жидкости в щелях и неравномерности её движения, что, учитывая высокое начальное давление, приводит к появлению ультразвуковых колебаний в диапазоне 1–5 кГц (аналогия с гидродинамическими ударами и гудением водопроводных труб при высоком давлении и неравномерном течении, т. е. появлении кавитационных явлений). В результате этого явления происходит облучение пласта в зоне радиусом до 7 км высокочастотной сейсмической энергией, объёмная плотность которой много больше, чем объёмная плотность доведённая до пласта от поверхностного источника – это явление и есть акустоэмиссия. Следствием этих процессов является разрушение вязких нефтяных плёнок на стенках капилляров и трещин, инициирование капиллярной пропитки блоков, изменение физико-химических свойств нефти, что в целом обеспечивает дополнительную добычу.

ΙΙΙ. Кроме описанных выше процессов, которые в настоящее время представляются нам основными при объяснении факта повышения добычи нефти при ВСВ, имеются ещё ряд явлений, сопровождающих колебания геоблоков: проявляется сейсмоэлектрический эффект 1-го рода, приводящий к возникновению разности электрических потенциалов между двумя соседними точками капиллярно-пористой горной породы при прохождении через неё упругой волны, что, в свою очередь, может способствовать извлечению остаточной нефти ввиде ганглий и отдельных капель, запертых в порах за счёт возбуждения собственных колебаний осцилляторов «капля-нефти-вода-пора».