CC BY
47
Полученные подстановкой в (10) комплексной частоты х-ехр(]о)Т)% годографы ЛФХ (рис. 6) позволяют оценить влияние варьируемых параметров 7),, Кф на устойчивость рассматриваемого контура. Видно, что потерю устойчивости может вызвать увеличение коэффициента форсировки К9!—»/(см. рис. 6,а) или уменьшение некомпенсируемой постоянной времени (см. рис. 6,6). Оба фактора
вполне согласуются с физическими представлениями, так как первое означает, что работа ПЧ происходит при малых отклонениях угла управления от начального значения а-п/2% когда искажения ")ДС наиболее велики, а второе - возможную потерю устойчивости, вследствие уменьшения демпфирующего влияния инерционных звеньев.
Рис. 6
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Сидоров, С. Н. Дискретная модель непосредственного преобразователя частоты в системе уп-рвления электроприводом / С. Н. Сидоров // Тр. Международ, науч.-техн. конференции но автоматизированному электроприводу «АЭП-2007». - Санкт-Петербург, 2007.
обвеоооооооовооовово
Сидоров Сергей Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электропривод и АПУ». Имеет ряд разработок и статей в области преобразования техники.
Шириев Анатолий Реиатович, студент энергетического факультета. область интересов - программирование цифровых систем управления электрическим приводом.
УДК 622.276
А. А. ЦЫНАЕВА, Н. Н. КОВАЛЬНОГОВ, Л. М. МАГАЗИННИК, Е. А. ЦЫНАЕВА
ПРОБЛЕМЫ КОМБИНИРОВАННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕФТЯНОЙ ПЛАСТ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО НЕФТЕОТДАЧИ
ч.
Рассмотрены существующие методы комбинированного воздействия на нефтяной пласт, проанализированы возможности различных методов повышения нефтедобычи.
Ключевые слова: нефтяной пласт, добыча, воздействия, скважина.
В мире в настоящее время наблюдается устойчивая тенденция роста цен на нефть с постоянным увеличением объёмов её потребления, особенно в странах с растущей экономикой.
По объёмам экспорта нефти Россия занимает одну из лидирующих позиций, при этом выра-ботанность разведанных крупных и уникальных
© А. А. Цынаева, Н. Н. Ковальногов, Л. М. Магазинник, Б. А. Цынаева, 2008
месторождений в Тимано-Печорском районе достигает свыше 30%, в Поволжье - около 84%, на Северном Кавказе более 90%, на Урале свыше 60% [1]. Таким образом, поддержание необходимого для рынка уровня добычи нефти требует введения в эксплуатацию трудноизвлекаемых запасов, составляющих до 60% от общего объёма текущих запасов [ 1 ].
По стадиям разработки методы извлечения нефти разделяются на первичные (естественные режимы разработки), вторичные (при
поддержании пластового давления заводнением). третичные (с использованием химических реагентов, газов, гидродинамических воздействий, физических полей) [2, 3, 4].
Выделяется заводнение трёх типов: законтурное. приконтурное и внутриконтурное [2. 3, 4]. Нефтеотдача при заводнении возрастает до 2 раз по сравнению с разработкой в естественных режимах [2, 4|. К недостаткам заводнения можно 01 нести необходимость одновременного ввода в -эксплуатацию нефтеносной площадки [3], ухудшение качества добываемой нефти (повышение обводнённости продукции в процессе эксплуатации) [4], достаточно большие величины остаточных трудноизвлекаемых запасов от 50 до 70%, находящихся в пласте на заключительной стадии разработки в виде пленки на зёрнах породы или в виде скоплений между зёрнами [2, 3]. Для снижения негативных последствий заводнения применяются следующие методы: изменение системы разработки; гидродинамические, технические; химические; газовые; тепловые; биологические; физические и комбинированные. Изменение системы разработки связано с уплотнением сетки скважин, применением 5-, 7-точечных схем их группировки [2, 4, 5] и т. д. Недостатком метода изменения системы разработки может быть значительное удорожание добычи нефти [1].
Гидродинамические методы [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] включают в себя изменения направления потоков и режимов эксплуатации, добывающих и нагнетательных скважин [2, 3, 4, 8], разработку скважин после длительной консервации [9], гидроударное воздействие [20 ] и т. д. Гидродинамические методы способствуют увеличению текущего уровня нефтедобычи и конечной нефтеотдачи [3, 4]. При использовании гидродинамических методов необходимо учитывать график изменения температуры окружающей среды в течение года [3], так как не рекомендуется остановка добывающих скважин в зимний период.
Гидроразрыв пласта (ГРП) позволяет повысить дебит скважин до 2-8 раз, увеличить коэффициент охвата пласта [3, 6, 10]. Условия проведения ГРП зависят от проницаемости коллектора , обводнённости продукции. Для повышения эффективности ГРП необходимо иметь наиболее полную информацию о структуре пласта для правильного подбора расклинивающих материалов необходимой прочности [6].
Использование горизонтальных и наклонных скважин позволяет повысить дебит в 2-4 раза и более [6]. При этом стоимость прохождения, эксплуатации горизонтальной скважины в 3-9 раз выше вертикальной [6|.
Технический метод интенсификации нефтеотдачи с помощью форсированного отбора жидкости (ФОЖ) позволяет повысить добычу нефти [10, 11], увеличить дебит нефти до 4 раз, в чом числе, на заключительной стадии разработки (1()| при периодических режимах эксплуатации ¡7, 8| или при повторном пуске после консервации скважины [9]. Эффективность ФОЖ зависит от начальной (до ФОЖ) обводнённости продукции [4, 10]. Однако длительность рентабельной разработки скважины в режиме ФОЖ в 1,27 раза ниже, чем для скважин, работающих при пониженных (по сравнению с форсированными) де-битах жидкости [9]. Объём добытой нефти при реализации ФОЖ возрастает до 21% при росте средней обводнённости до 6,9% [9]. Продолжительность эффекта от проведения интенсификации скважин оказывается небольшой (до нескольких месяцев) [10].
Применение х и м и ч ее к и х мето до в воз де й ст-вия на пласт (поверхностно-активные вещества (ПАВ), полимеры, щелочи, кислоты, смолы и др.) совместно с заводнением позволяет изменить свойства пластовой воды и повышает нефтеотдачу на 20 % и более в зависимости от группы трудноизвлекаемых запасов [2, 3, 4, 6. 12, 13, 14]. При этом расход используемых реагентов достаточно велик: ПАВ - не менее 2...3 объёмов пор, щелочных растворов - от 0,1 до 0,25 объёмов пор, мицеллярных растворов - до 60% от объёма пор и т.д. [3, 4]. Применение химических реагентов зачастую вызывает разрушение структуры коллектора, ведёт к коррозии оборудования, снижая его ресурс [3, 4], использование мицеллярных растворов ограничивается их достаточно высокой стоимостью [3, 4, 6].
Вытеснение нефти газом высокого давления даёт хороший коэффициент вытеснения (до 90-...95%), однако из-за низкой вязкости растворителей коэффициент охвата пласта ниже, чем при использовании заводнения [3, 4]. При закачке в пласт газа высокого давления изменяется состав пластовой нефти и добываемого газа [ 15], что требует дополнительных затрат на её переработку.
К тепловым методам повышения нефтеотдачи относится организация горения в пласте [16, 17, 18], использование внешнего теплоносителя [3, 17, 21, 22], электронагрева [17, 19], генераторов сверхвысокочастотной электромагнитной энергии магнетронного типа, лазеров [23. 24] и т. д. При использовании плазмы дугового разряда в добыче трудноизвлекаемых запасов нефти [22, 24] температура плазменной струи в различных устройствах достигает 7000...30 000 К в зависимости от мощности плазмобуров, свойств нефтяного коллектора. При этом
элементы конструкции плазмобуров подвергаются воздействию высокотемпературных потоков рабочею тела. Для тепловой защиты элементов конструкции, обтекаемых высокотемпературным потоком рабочего тела, широко используется внутреннее охлаждение, реализуемое путём создания низкотемпературной пристенной завесы. Эффективность тепловой защиты, системы газодинамического удержания плазмы [34, 35] напрямую влияет на производительность и рабочий ресурс плазмобуров. Выработка ресурса элементов плазмобуров требует замены изнашиваемых частей, поднятия плазмобура на поверхность, что значительно увеличивает затраты на разработку месторождения. При нагнетании в пласт теплоносителей и терморастворителей имеются трудности с созданием надёжных забойных генераторов тепла, поверхностные генераторы имеют существенные потери тепла в поверхностных коммуникациях и стволе скважины, что ведёт к перерасходу тепловой энергии (горячая вода должна иметь температуру на 30...50°С выше проектной забойной температуры) [3, 6]. При паротепловой обработке тяжёлых и высоковязких нефтей происходит их загрязнение солями различных металлов, что требует создания эффективных технологий их обессоли-вания [25]. При организации внутрипластового горения происходит выгорание от 5 до 15% запасов нефти с образованием коксоподобных остатков наиболее тяжёлых фракций [3, 16], однако нефтеотдача возрастает в 2...3 раза по сравнению с другими методами [3].
Бактериальные методы, заключающиеся во введении в пласт углеродоокисляющих и газообразующих микроорганизмов с питательными субстанциями для них, позволяют снизить вязкость нефти, повысить её подвижность за счёт образования значительного количество метана, углекислого газа, азота и водорода в коллекторе. Это приводит к увеличению нефтеотдачи.
Различия при наличии акустического поля в воздействии на коэффициент извлечения, коэффициент охвата, дебит скважины, скорее всего, объясняются отсутствием критериев выбора параметров ультразвуковых колебаний. При этом известно, что фильтрация жидкости (водоэмульсионного состава) при наложении ультразвуковых колебаний зависит от следующих условий: пористости материала, его структуры, давления фильтрующейся жидкости, расхода фильтрующейся жидкости, радиуса воздействия колебаний [32, 33]. При комбинации этих условий в использование ультразвуковых волн можно как увеличивать,-так и снижать расход фильтрующейся жидкости [32, 33].
Для оптимизации различных воздействий па нефтяной пласт и выбора наилучшей их комбинации в конкретных условиях представляется актуальной разработка соответствующих математических моделей и проведения численного исследования. В настоящее время такие работы развертываются на кафедре «Теплоэнергетика» УлГТУ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Попов, В. В. Проблемы развития и эффективного использования минерально-сырьевой базы России / В. В. Попов, Ю. Г. Сафонов. - M : ИГЕМ РАИ, 2003. - 202 с.
2. Сургучев, М. Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов / М. Л. Сургучев. - М. : Недра, 1985. - 313 с.
3. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин : учебник для техникумов / А. И. Акульшин. В. С. Бойко, В. М. Дорошенко. - М. : Недра. 1989.-480 с.
4. Бойко, В. С. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений / В. С. Бойко. - М. : Недра, 1990.-427 с.
5. Аристов, В. А. Разработка гидродинамических методов воздействия на сложнопостроен-ные залежи с нефтями повышенной вязкости для повышения их нефтеотдачи на поздних стадиях эксплуатации: Дисс. ... канд. техн. наук / В. А. Аристов. - Ижевск, 2002. - 173 с.
6. Нефтяная промышленность. Приоритеты научно-технического развития / под общ. ред. Шафраника Ю. К. - M., 1996. - 240 с.
7. Крылов, А. П. О некоторых вопросах проблемы нефтеотдачи в связи с её обсуждением // Нефт. хозяйство. - 1974. - № 8. - С. 33.
8. Зиякаев, 3. Н. Повышение эффективности эксплуатации и сбора продукции малодебитных скважин : Дисс. ... канд. техн. наук / 3. Н. Зиякаев. - Бугульма, 2002. - 158 с.
афаров, 11!. А. Об эффективности работы предельно обводнённого фонда скважин после пуска из консервации в повторную эксплуатацию // Нефтегазовое дело. - 2005. - Элёктронное издание, http://www.ogbus.ru.
10. Пасынков, А. Г. Системное применение методов интенсификации добычи нефти (на примере месторождений Юганского региона) : Автореф. ... канд. техн. наук / А. Г. Пасынков. -Уфа, 2005.-23 с.
11. Дьячук; И. А. Применение форсированного отбора жидкости на заключительной стадии разработки / И. А. Дьячук, Ш. А. Гафаров // Проблемы нефтегазового комплекса России. Международная науч.-техн. конференция. - Уфа,
1998. - С. 139-140.
г\ г У. 1
12. Шсвкунов, С. I I. Исследование комплексного действия КПЛВ в процессах нефтедобычи : Дисс. ... канд. техн. наук / С. П. Шевкунов. - М., 2003.- 161 с.
13. Мазмиев, И. М. Научное обоснование применения и прогнозирования эффективности методов увеличения нефтеотдачи по геолого-промысловым данным (на примере месторожде-
. ний северо-запада Башкортостана) : Дисс. ... канд. геол.-минер, наук / И. М. Ыазмиев. - Уфа, 2003.- 182 с.
14. С ал а матов а, Т. В. Отечественные реаген-гы-деэмулыаторы для подготовки высоковязких нефтей Удмуртии / 'Г. В. С ал а матова, Е. А. Яч-менева // Совершенствование эксплуатации нефтяных месторождений на поздних стадиях раз-работки / под ред. Ибатуллина Р. X. - Бугульма : Татниринефть, 1989. - С. 110-1 13.
15. Изменение состава пластовой нефти и добываемого газа высокого давления / И. М. Амер-ханов, Р. А. Шаймарданов, И. И. Амерханов // Совершенствование эксплуатации нефтяных месторождений на поздних стадиях разработки / под ред. Ибатуллина Р. X. - Бугульма: Татиири-нефть, 1989. - С. 119-121.
16. Амелин, Н. Д. Эксплуатация и технология разработки нефтяных и газовых месторождений / Н. Д. Амелин и др. - М. : Недра. -1978. -С.147.
17. Байбаков, Н. К. Тепловые методы разработки нефтяных месторождений / Н. К. Байбаков, А. Р. Гарушев. - 3-е изд.- М. : Недра, 1988. - 342 с.
18. Уголев, В. С. Термические методы в добыче нефти / В. С. Уголев и др. - М. : Гостоп-гехиздат, 1959.-С. 44-48.
19. Патент США №2757738, Кл. 166-39, опубл.1956.
20. Сучков, Б. М. Изменение забойного давления при гидроударном воздействии на пласт газожидкостной смесью / Б. М. Сучков, А. П. Панков // Совершенствование эксплуатации нефтяных месторождений на поздних стадиях разработки / под ред. Ибатуллина Р.Х. - Бугульма : Татниринефть, 1989. - С. 91-97.
21. Шейнман, А. В. Воздействие на пласт теплом при добыче нефти / А. В. Шейнман и др. -М. : Недра, 1968. - С. 235-238.
22. Чекалюк, Э. Б. Тепловые методы повышения отдачи нефтяных залежей / Э. Б. Чекалюк, К. А. Оганов. - Киев : Наукова думка, 1979. -С. 82-87.
23. Патент США №3133592, Кл. 166-60, опубл. 1959.
24. Копылов, В. Е. Бурение? Интерес но / В. Гл. Копылов. - М. : Недра, 1981. -160 с.
25. Некоторые особенности подготовки тяжёлых и высоковязких нефтей / В. X. Шаймарда-нов, И. М. Башаров, Л. J1. Кардапольцева. С). II. Кузнецова // Совершенствование жсплуатации нефтяных месторождений па поздних с гадиях разработки / под ред. Ибатуллина Р.Х. Бугульма : Татниринефть. 1989.- С. 106— 109.
26. Мерсон, М., Возможности ультразвука в нефтедобыче / М. Мерсон. В. Митрофанов, Д. Сафин // Нефть России. - 1999. - №1. Электронное издание, h ttр://vvww. о i I ги. соm /п г/66/4 5 7У
27. Хавкин, А. Я., Экспериментальные исследования особенностей изменения вибровоздействием в глиносодержащих нефтяных пластах / А. Я. Хавкин, Э. М. Симкин, А. Б. Погосян, Э. В. Стремовский // Нефтепромысловое дело. - 1992. -№ ю.
28. Носов, В. Н. Интенсификация притока нефти акустическим воздействием на продуктивные пласты / В. Н. Носов, Г. С. Зайцев // Нефтепромысловое дело. - 1987. - № 5.
29. Музипов, X. Н. Интенсификация притоков нефти с помощью звуковых волн / X. Н. Музипов : Авгореф. дисс. ... канд. техн. наук. -Тюмень, 2005. - 24 с.
30. Батырбаев, М. Д. Анализ влияния гео-лого-физических факторов на эффективность обработки продуктивных скважин методом электровоздействия : Дисс. ... канд. техн. наук / М. Д. Батырбаев. - М., 2003. - 193 с.
31. Шешенин, С. Ф. Разработка модели управления процессом нефтеотдачи на основе вибровоздействий и методов акустической диагностики технологических систем : Дисс. ... канд. техн. наук / С. Ф. Шешенин. Нижний Новгород, 2003. - 125 с.
32. Фильтрация смазочно-охлаждающей жидкости во вращающемся шлифовальном круге при наложении ультразвуковых колебаний давления / Н. Н. Ковальногов и др. // Изв. вузов. Авиационная техника. - 1997. - №1. - С. 53-57.
33. Фильтрация жидкости в пористой среде при воздействии центробежных массовых сил и ультразвуковых колебаний давления / Н. Н. Ко-вальногови др.//Тезисы докладов XXXI научно-технической конференции. Ч. 4. - Ульяновск : УлГТУ, 1997.
34. Газодинамическая ловушка. http://vvww.inp.nsk. su/activity/hw/odl/index.ru.htm^ modem.
35. Семёнов, В. Ф. Исследование влияния диафрагмы и закрутки газа на стабилизацию дуги в канале плазмотрона / В. Ф. Семёнов, Р. Ф. Гельпизов //Вестник КРСУ. - 2002. - №2.
.krsu.edu.kg/vestri¡к/2002/\-2/а I 1.1Пт1
эооооооооооооооооооо
Цыпаева Анна Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Теплоэнергетика» УлГТУ. Имеет статьи, патенты и учебные пособия в области теплоэнергетики.
Котшышгов // иколан Н иколаевич. Оокпюр технических наук, профессор, uieeOyiouiuii кафедрой «Теплоэнергетика» УлГТУ. Имеет статьи, монографии и учебные пособия в области теплофизики, теплотехники и тепло энергетики. Магазшшик Лев Максимович, аспирант кафедры «Теплоэнергетика» УлГТУ. Имеет статьи в облает и теплоф тики.
Цыпаева Екатерина Александровна, аспирант кафедры «Теплоэнергетика» Ул1 ТУ. Имеет статьи и патенты в области теплофи шки и теплоэнергетики.
t
