RU2368765C2 - Method of electric hydraulic pulse action in oil and gas wells and downhole generator for method's realisation - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention refers to oil and gas production and is meant for improving well's productivity; it can also be used in other downhole geotechnologies. Method involves external and internal electrodes located in the working area and isolated from each other. Gap between electrodes is filled with liquid and electric current is supplied to one of them. In order to increase intensity and efficiency of the action, electric current is supplied in the alternating current mode uninterruptedly, then it is passed through the liquid, electrodes are heated, the liquid in the gap is brought to gaseous state, gas is driven away and moved from the gap, and simultaneously, the latter is filled with liquid. Downhole generator consists of a metal housing made in the form of a tube with an attachment head and a nozzle, an internal electrode with a shaped head, an isolator for installing the electrode along the housing axis, a wire and current source. In order to warm-up the working area, internal electrode is equipped with a through axial hole, its surface comprises together with the housing an annular channel the radial value whereof has been determined from the condition of electric voltage impenetrability. The shaped head is made in the form of a cone, and isolator - in the form of a bottom, and a nozzle is installed on the attachment head.

EFFECT: increasing intensity and efficiency of the action in the well, as well as controlling the working process.

5 cl, 1dwg

Description

Изобретение относится к области нефтегазодобычи и предназначено для повышения продуктивности скважин, оно также может быть применено в других скважинных геотехнологиях.The invention relates to the field of oil and gas production and is intended to increase well productivity, it can also be used in other downhole geotechnologies.

Известен способ воздействия на призабойную зону пласта по патенту Российской Федерации №2047729, Е21В 28/00, 1992 г., в котором спускают в скважину на трубах устройство генерирования колебаний, генерируют колебательные процессы давлением и скоростью нагнетания рабочего агента, доводят скорость нагнетания до критических значений, а устройство перемещают со своей скоростью. Недостатками данного способа являются сложность настройки и управления, дороговизна воплощения.There is a method of influencing the bottom-hole formation zone according to the patent of the Russian Federation No. 2047729, ЕВВ 28/00, 1992, in which the device for generating oscillations is lowered into the well on the pipes, oscillatory processes are generated by pressure and injection rate of the working agent, the injection rate is brought to critical values , and the device is moving at its speed. The disadvantages of this method are the complexity of the settings and controls, the high cost of implementation.

Известен способ обработки призабойной зоны пласта скважин по патенту Российской Федерации №2105875, Е21В 43/25, 1998 г., при котором скважина заполняется водой, в нее до продуктивной зоны спускают генератор импульсов с капсулой газа высокого давления, создают газовые пузыри, с помощью которых предполагается очистка призабойной зоны пласта и улучшение его фильтрационных свойств. Недостатком данного способа является низкая производительность ввиду малого объема капсулы, что вызывает необходимость подъема и заправки капсулы.There is a method of processing the bottom-hole zone of a well formation according to the patent of the Russian Federation No. 2105875, ЕВВ 43/25, 1998, in which the well is filled with water, a pulse generator with a high-pressure gas capsule is lowered to the productive zone, gas bubbles are created, with the help of which it is planned to clean the bottom-hole zone of the formation and improve its filtration properties. The disadvantage of this method is the low productivity due to the small volume of the capsule, which makes it necessary to lift and refill the capsule.

Известен способ повышения нефтеотдачи путем прогрева скважин и трубопроводов электронагревателем с теплопроводящим сердечником, размещаемым внутри объекта, например, реализуемый в устройстве по патенту Российской Федерации №2006571, Е21В 36/04, 1992 г. Недостатком данного способа является его невысокая эффективность.A known method of increasing oil recovery by heating wells and pipelines with an electric heater with a heat-conducting core placed inside the object, for example, implemented in the device according to the patent of the Russian Federation No. 20046571, ЕВВ 36/04, 1992. The disadvantage of this method is its low efficiency.

Наиболее близким к заявляемому по назначению и технической сущности является изобретение «Способ электроимпульсного воздействия в нефтегазовых скважинах и устройство для его осуществления» по патенту Российской Федерации №2090747 Е21В 43/25, 28/00, 1992 г., принятое за прототип, которое включает периодическое возбуждение ударной волны в жидкости электрическими разрядами между электродами, в качестве одного из них используют поверхность конуса или скважинной трубы, второй электрод размещают в конусе и направляют отражаемые от конуса волны на поверхность воздействия, предварительно сфокусировав их. К недостаткам данного изобретения следует отнести отсутствие возможности сочетания нескольких факторов воздействия на объект, что снижает его интенсивность и производительность.Closest to the claimed purpose and technical essence is the invention "Method of electric pulse exposure in oil and gas wells and a device for its implementation" according to the patent of the Russian Federation No. 2090747 ЕВВ 43/25, 28/00, 1992, adopted as a prototype, which includes periodic the shock wave is excited in the liquid by electric discharges between the electrodes, the surface of the cone or borehole pipe is used as one of them, the second electrode is placed in the cone and the waves reflected from the cone are directed along erhnost exposure, pre-focusing them. The disadvantages of this invention include the lack of the possibility of combining several factors affecting the object, which reduces its intensity and performance.

Целью изобретения является повышение интенсивности и производительности воздействия в скважине, а также управление рабочим процессом.The aim of the invention is to increase the intensity and productivity of the impact in the well, as well as the management of the workflow.

Это достигается тем, что в отличие от известного в данном способе электрический ток подают непрерывно в режиме переменного, пропускают его через жидкость, разогревают электроды, доводят жидкость в зазоре до газообразного состояния, разгоняют газ, выводят его из зазора и одновременно заполняют последний жидкостью, а также тем, что изменяют мощность электрического тока и давление жидкости.This is achieved by the fact that, in contrast to the known method, the electric current is continuously supplied in alternating mode, it is passed through a liquid, the electrodes are heated, the liquid in the gap is brought to a gaseous state, the gas is accelerated, it is taken out of the gap and the latter is filled with liquid, and also by changing the power of the electric current and the pressure of the liquid.

При прохождении электрического тока от электрода к электроду через жидкость возникает замкнутая электрическая цепь, проводники нагреваются, что приводит к разогреву скважины и переходу жидкости в зазоре между электродами в газообразное состояние. Истечение газа из зазора, как и заполнение освободившегося объема жидкостью, приводит, в свою очередь, к возникновению вибраций, которые передаются на обрабатываемую часть скважины. Подача тока в виде переменного позволяет избежать явления электролиза жидкости. Изменением мощности электрического тока изменяют интенсивность разогрева, изменение давления жидкости приводит к изменению температуры газообразования. Оба этих фактора влияют на амплитудно-частотные характеристики вибраций, что позволяет проводить настройку рабочих режимов и управление процессом.When an electric current passes from an electrode to an electrode through a liquid, a closed electrical circuit appears, the conductors heat up, which leads to a heating of the well and the transition of the liquid in the gap between the electrodes into a gaseous state. The outflow of gas from the gap, as well as filling the vacated volume with liquid, leads, in turn, to the occurrence of vibrations that are transmitted to the treated part of the well. The supply of current in the form of an alternating current avoids the phenomenon of electrolysis of a liquid. By changing the power of the electric current, the heating intensity is changed, the change in the liquid pressure leads to a change in the temperature of gas formation. Both of these factors affect the amplitude-frequency characteristics of vibrations, which allows for the adjustment of operating modes and process control.

Скважинный генератор для реализации способа содержит металлический корпус в виде трубы с крепежной головкой и соплом, внутренний электрод с профилированной головкой, изолятор для установки последнего по оси корпуса, провод, источник тока. Отличие устройства от известного заключается в том, что внутренний электрод снабжен сквозным отверстием, его поверхность образует с корпусом кольцевой канал, радиальная величина которого определяется из условия непробиваемости электрическим напряжением, профилированной головке придают форму конуса, изолятору - форму днища, на крепежной головке установлен штуцер, а также в том, что корпус снабжен металлическим бандажом с ребрами.The downhole generator for implementing the method comprises a metal casing in the form of a pipe with a mounting head and nozzle, an internal electrode with a shaped head, an insulator for installing the latter along the axis of the casing, a wire, a current source. The difference between the device and the known one is that the internal electrode is provided with a through hole, its surface forms an annular channel with the body, the radial value of which is determined from the condition of impenetrability by electrical voltage, the shaped head is shaped like a cone, the insulator is shaped like a bottom, a fitting is installed on the mounting head, and also that the case is equipped with a metal bandage with ribs.

Совокупность существенных признаков заявляемых способа и устройства позволяет улучшать фильтрационные характеристики продуктивного пласта, устранять засоренность скважин парафиновыми отложениями и особенно эффективна для разработки пластов, содержащих тяжелые нефти или находящихся в низкотемпературных климатических районах.The set of essential features of the proposed method and device allows to improve the filtration characteristics of the reservoir, to eliminate clogging of wells with paraffin deposits and is especially effective for the development of formations containing heavy oils or located in low-temperature climatic regions.

Техническая сущность способа и устройства поясняются чертежом, где 1 - скважина; 2 - корпус; 3 - крепежная головка; 4 - штуцер; 5 - профилированная в виде конуса головка внутреннего электрода; 6 - внутренний электрод; 7 - кольцевой канал; 8 - проводник тока; 9 - днище из электроизолятора; 10 - металлический бандаж с ребрами, 11 - радиальная перфорация.The technical essence of the method and device are illustrated in the drawing, where 1 is a well; 2 - case; 3 - mounting head; 4 - fitting; 5 - shaped in the form of a cone head of the inner electrode; 6 - internal electrode; 7 - annular channel; 8 - current conductor; 9 - the bottom of the insulator; 10 - metal bandage with ribs, 11 - radial perforation.

Скважинный генератор осуществляет способ следующим образом.The downhole generator implements the method as follows.

В скважину 1 опускают корпус 2 генератора, который с помощью днища 9 и бандажа 10 располагают в призабойной зоне и ориентируют по оси, так чтобы крепежная головка была направлена к устью скважины. Через штуцер 4 генератор связывают трубопроводом с внешними системами регулирования рабочего режима (не показаны), корпус и внутренний электрод 6 имеют между собой зазор, образующий кольцевой канал 7, конус 5 придает выходу из канала форму диффузора, через перфорацию 11 связывают канал и полость внутреннего электрода. Проводником 8 внутренний электрод связан с источником электрического тока (не показан).A generator housing 2 is lowered into the well 1, which, with the help of the bottom 9 and the band 10, is placed in the bottomhole zone and oriented along the axis, so that the mounting head is directed towards the wellhead. Through the nozzle 4, the generator is connected by a pipeline with external operating mode control systems (not shown), the housing and the internal electrode 6 have a gap between them, forming an annular channel 7, the cone 5 gives the outlet shape of the diffuser, through the perforation 11 the channel and the cavity of the internal electrode are connected . By conductor 8, the inner electrode is connected to an electric current source (not shown).

Внутренний электрод подключают к источнику переменного электрического тока, таким образом получают замкнутую электрическую цепь, разогревают электроды, доводят жидкость в кольцевом канале до перехода в газообразное состояние, благодаря возникающему избыточному давлению газ выводится за канал в полость, заполненную жидкостью, после чего электрическая цепь размыкается, канал снова заполняется жидкостью, таким образом генерируется импульс, электрическая цепь восстанавливается и процесс возобновляется. Наличие конусной головки придает каналу на выходе форму диффузора, что облегчает вывод газа в полость генератора, бандаж с ребрами обеспечивает прогрев обрабатываемого участка скважины. С помощью внешних систем регулирования изменяют давление жидкости в полости генератора и мощность электрическою тока в цени, тем самым настраивают генератор на оптимальный режим обработки скважины.The internal electrode is connected to a source of alternating electric current, thus obtaining a closed electrical circuit, heating the electrodes, bringing the liquid in the annular channel to a gaseous state, due to the overpressure, the gas is discharged outside the channel into the cavity filled with liquid, after which the electric circuit is opened, the channel is again filled with liquid, in this way a pulse is generated, the electric circuit is restored and the process is resumed. The presence of a conical head gives the channel at the outlet a diffuser shape, which facilitates the gas outlet into the generator cavity, the bandage with ribs provides heating of the treated section of the well. Using external control systems, the fluid pressure in the cavity of the generator and the power of the electric current are appreciated, thereby setting the generator to the optimal treatment mode of the well.

Для проверки работоспособности данного технического решения была изготовлена модель скважинного генератора и проведены ее стендовые испытания с измерением вибраций, по результатам которых можно сделать вывод о полезности заявляемого изобретения, направленного на повышение продуктивности нефтегазовых скважин.To test the operability of this technical solution, a well generator model was made and bench tests were carried out with vibration measurements. Based on the results, it can be concluded that the claimed invention is useful in increasing the productivity of oil and gas wells.

Claims (5)

1. Способ электрогидроимпульсного воздействия в нефтегазовых скважинах, включающий размещение в рабочей зоне скважины изолированных друг от друга наружного и внутреннего электродов, зазор между которыми заполняют жидкостью и подают электрический ток на один из них, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности и производительности воздействия, электрический ток подают непрерывно в режиме переменного, пропускают его через жидкость, разогревают электроды, доводят жидкость в зазоре до газообразного состояния, разгоняют газ, выводят его из зазора и одновременно заполняют последний жидкостью.1. The method of electrohydropulse exposure in oil and gas wells, including the placement in the working area of the well of isolated outer and inner electrodes, the gap between which is filled with liquid and supplies electric current to one of them, characterized in that, in order to increase the intensity and productivity of exposure electric current is supplied continuously in the alternating mode, it is passed through a liquid, the electrodes are heated, the liquid in the gap is brought to a gaseous state, the gas is dispersed, emit it from the gap and at the same time filled with liquid last. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью управления рабочим процессом, изменяют мощность электрического тока и давление жидкости.2. The method according to claim 1, characterized in that, in order to control the working process, change the power of the electric current and the pressure of the liquid. 3. Скважинный генератор для электрогидроимпульсного воздействия, содержащий металлический корпус в виде трубы с крепежной головкой и соплом, внутренний электрод с профилированной головкой, изолятор для установки последнего по оси корпуса, провод и источник тока, отличающийся тем, что, с целью разогрева рабочей зоны, внутренний электрод снабжен сквозным осевым отверстием, его поверхность образует с корпусом кольцевой канал, радиальная величина которого определена из условия непробиваемости электрическим напряжением, профилированная головка выполнена в форме конуса, изолятор - в форме днища, а на крепежной головке установлен штуцер.3. A downhole generator for electrohydropulse treatment, comprising a metal casing in the form of a pipe with a mounting head and nozzle, an internal electrode with a shaped head, an insulator for installing the latter along the axis of the casing, a wire and a current source, characterized in that, in order to heat the working area, the inner electrode is provided with a through axial hole, its surface forms an annular channel with the body, the radial value of which is determined from the condition of penetration by electric voltage, profiled agile formed in a cone shape, the insulator - in the bottom of the form, and on the mounting head mounted fitting. 4. Скважинный генератор по п.3, отличающийся тем, что, с целью увеличения частоты импульсного воздействия, на внутреннем электроде выполнена радиальная перфорация.4. The downhole generator according to claim 3, characterized in that, in order to increase the frequency of the pulse action, radial perforation is performed on the internal electrode. 5. Скважинный генератор по пп.3 и 4, отличающийся тем, что, с целью увеличения зоны обогрева, корпус снабжен металлическим бандажом с ребрами. 5. The downhole generator according to claims 3 and 4, characterized in that, in order to increase the heating zone, the casing is equipped with a metal bandage with fins.

Images