Координаторы: акад. Алексеев А. С., акад. Курленя М. В.
Исполнители: ИГД, ИВМиМГ, ИМ, ИГ, ИГФ СО РАН
Один из относительно новых методов интенсификации нефтедобычи — сейсмоакустическое (волновое) воздействие на нефтеносные пласты с помощью источников, расположенных либо в скважинах, либо на поверхности в зоне эксплуатируемого месторождения. Приоритет в применении этой технологии принадлежит нашей стране, однако в последние годы значительный интерес проявляется со стороны целого ряда крупных зарубежных компаний (Shell, Amoco и др.), которые финансируют соответствующие исследования лабораторий в Лос-Аламосе, а также в университетах штатов Оклахома, Айова и Мичиган (США). Наряду с теоретическими исследованиями проводятся дорогостоящие полевые эксперименты, но до сих пор отсутствует полное понимание физических механизмов повышения проницаемости пластов при внешнем волновом воздействии, не говоря уже о математических моделях этого явления. Актуальной теоретической проблемой является формирование концепции, способной исчерпывающим образом объяснить суть эффектов, наблюдаемых при волновой стимуляции месторождений.
 |
Схема метода вибросейсмического воздействия. 1 - виброисточник, 2 - трансформатор, 3 - скважины, 4 -сейсмический прибор, 5 - излучаемый сигнал, 6 - система управления, 7 - геофизическая станция, 8 - контрольная скважина, 9 - продуктивный пласт, 10 - подушка вибратора. Figure. The scheme of the vibroseismic action method. 1 - vibrosource, 2 - transformer, 3 - borehole, 4 - seismic de-vice, 5 - emitted signal, 6 - control system, 7 - geophysical station, 8 - control borehole, 9 - oil-bearing bed, 10 - vibrator's cushion. |
В 1980-х годах ИГД и СКБ ПГ СО РАН провели уникальные по научному и технологическому содержанию опытно-промышленные работы на обводненных месторождениях Сибири с использованием мощных вибраторов, созданных в кооперации ВЦ, СКБ ПГ, ИГД, ИГиГ, ИГиЛ СО РАН. Отработано восемь месторождений. В работе еще четыре. Получено более 100 тыс. т добавочной нефти (около 10 млн долларов США прибыли). Выявлено несколько базовых для развития теории и технологии эмпирических закономерностей волновой стимуляции: критичность к выбору частоты вибросейсмического воздействия (ВСВ); существование порога по длительности ВСВ (2—2,5 мес., ежедневно 10—12 раз, сеансами более 30 мин); большая длительность периода повышения продуктивности после ВСВ (12—15 мес.); сейсмоакустическая люминесценция в обводненном слое залежи с доминантными частотами в диапазоне 2—10 кГц и медленной релаксацией после сеансов ВСВ (20—30 мин); увеличение выхода газа и полярных компонент водонефтяной смеси после начала ВСВ.
Теоретический анализ проведенных наблюдений и математическое моделирование экспериментальных закономерностей позволило сформулировать ряд гипотез о физических механизмах волнового воздействия на нефтяные пласты, определивших направление дальнейших исследований. В процессе многолетней эксплуатации обводненных месторождений на поверхностях контакта твердого скелета коллектора с перемещающейся по порам и трещинам смесью воды, нефти и газа образуются устойчивые облитерационные пленки макроскопической толщины, составленные из полярных компонент водонефтяной смеси. Пленки блокируют поровые каналы, выводя из эксплуатации значительные пространственные объемы. Низкочастотное вибросейсмическое воздействие малой интенсивности индуцирует вторичное ультразвуковое излучение непосредственно в каждом пространственном элементе пласта, обладающего блочной структурой. Это приводит к разрушению облитерационных слоев, а проницаемость каналов частично восстанавливается.
Обоснование приведенных гипотез базируется на гидродинамической теории слоистых структур, разработанной в ходе выполнения проекта. Эти структуры образованы полярными молекулами и в присутствии газовой фазы обладают чрезвычайно высокой устойчивостью, процесс диффузии газа в них зависит от их деформированного состояния. Установлено, что при периодическом механическом воздействии на границу слоистой системы в ней возможен параметрический резонанс, т. е. экспоненциальное нарастание амплитуды колебаний, способное привести к потере устойчивости и разрушению всей системы. Одновременно увеличивается и выход газа. Были проанализированы также некоторые механизмы трансформации сейсмических колебаний в колебания килогерцового диапазона. Тем самым сформирована целостная точка зрения на природу эффектов, наблюдаемых при волновых воздействиях на нефтепродуктивные пласты, и заложена теоретическая основа для дальнейшей разработки промышленных технологий. На этой же базе возможно исследование гидроударного способа обработки призабойной зоны эксплуатационных скважин.
Список основных публикаций
 Оглавление |
Далее 
|