RU2309247C1 - Method and device to apply acoustic action to productive well zone in perforation intervals - Google Patents
Method and device to apply acoustic action to productive well zone in perforation intervals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2309247C1 RU2309247C1 RU2006100428/03A RU2006100428A RU2309247C1 RU 2309247 C1 RU2309247 C1 RU 2309247C1 RU 2006100428/03 A RU2006100428/03 A RU 2006100428/03A RU 2006100428 A RU2006100428 A RU 2006100428A RU 2309247 C1 RU2309247 C1 RU 2309247C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic
- frequency
- input
- control
- output
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 230000009471 action Effects 0.000 title description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 27
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 18
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 18
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 2
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 2
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012731 temporal analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, может быть использовано для восстановления фильтрационных свойств коллектора среднедебитных скважин, повышения дебита малопродуктивных скважин и для ввода в действие скважин, считающихся неперспективными.The invention relates to the oil and gas industry, can be used to restore the filtration properties of a medium-well reservoir, increase the flow rate of unproductive wells and to commission wells that are considered unpromising.
В технологии обработки продуктивной зоны нефтяных и газовых скважин с целью восстановления фильтрационных свойств, повышения добычи и увеличения извлекаемости углеводородного сырья все большую область применения находят методы акустического воздействия (АВ), различные по диапазону частот, совокупности действий по контролю и управлению акустической отработкой, обеспечивающие улучшение притока нефти и газа из продуктивного пласта в зону выработки [2-8].In the technology of processing the productive zone of oil and gas wells in order to restore filtration properties, increase production and increase the recoverability of hydrocarbons, acoustic impact (AB) methods, different in the frequency range, and a set of actions for monitoring and control of acoustic testing, are improving, providing an improvement the influx of oil and gas from the reservoir into the production zone [2-8].
Известны способы высокочастотного акустического воздействия на продуктивную зону скважины в технологическом диапазоне до 30 кГц, реализуемые с помощью пьезоэлектрических или магнитострикционных скважинных излучателей, опускаемых к интервалам перфорации на геофизическом кабель-тросе [2, 4, 5, 6]. При воздействии высокочастотных (ВЧ) колебаний обеспечивается очистка перфорационных отверстий и ближней зоны выработки, чем достигается восстановление фильтрационных свойств призабойной зоны скважины [2]. Однако ВЧ-колебания быстро затухают и их воздействие на среднюю и дальнюю зоны, обеспечивающие связь зоны выработки с продуктивным пластом, малоэффективно.Known methods of high-frequency acoustic impact on the well production zone in the technological range up to 30 kHz, implemented using piezoelectric or magnetostrictive downhole emitters, lowered to the perforation intervals on the geophysical cable-rope [2, 4, 5, 6]. Under the influence of high-frequency (HF) oscillations, the perforation holes and the near working zone are cleaned, which ensures the restoration of the filtration properties of the bottomhole zone of the well [2]. However, the HF oscillations quickly decay and their effect on the middle and far zones, providing a connection between the production zone and the reservoir, is ineffective.
Известны способы возбуждения низкочастотных колебаний в продуктивной зоне скважины посредством ударного, взрывного и гидродинамического воздействий [6], вызывающих вибрации в диапазоне частот десятки и сотни Герц. Низкочастотные (НЧ) акустические колебания воздействуют на среднюю и дальнюю зоны продуктивного пласта, восстанавливая связь с зоной выработки, вовлекая в работу застойные зоны пласта. Вместе с тем НЧ-акустические колебания малоэффективны для очистки перфорационных отверстий и восстановления фильтрационных свойств ближней зоны выработки.Known methods of exciting low-frequency vibrations in the productive zone of the well through shock, explosive and hydrodynamic effects [6], causing vibrations in the frequency range of tens and hundreds of Hertz. Low-frequency (LF) acoustic vibrations affect the middle and far zones of the reservoir, restoring communication with the development zone, involving stagnant zones of the reservoir. At the same time, low-frequency acoustic vibrations are ineffective for cleaning perforations and restoring the filtration properties of the near production zone.
Наибольшая эффективность акустического воздействия достигается на частотах в ВЧ-диапазоне, близких к резонансным частотам коллектора скважины, а в НЧ-диапазоне - совпадающими с доминантными частотами, определяемыми геофизическими характеристиками пласта [1].The greatest efficiency of acoustic exposure is achieved at frequencies in the HF range close to the resonant frequencies of the well collector, and in the LF range coinciding with dominant frequencies determined by the geophysical characteristics of the formation [1].
Однако совокупность действий известных способов [2, 3, 4] не обеспечивает выделения информации о резонансных и доминантных частотах, что значительно понижает эффективность акустического воздействия в ВЧ- и НЧ-диапазонах.However, the set of actions of the known methods [2, 3, 4] does not provide the selection of information about resonant and dominant frequencies, which significantly reduces the effectiveness of acoustic exposure in the high and low ranges.
Известен способ [5], основанный на возбуждении в продуктивной зоне ВЧ-акустических колебаний. Согласно этому способу в скважинном излучателе выделяется знакопостоянный сигнал, пропорциональный амплитуде механических колебаний, который через тракт контроля поступает к наземному генераторному устройству.The known method [5], based on the excitation in the productive zone of high-frequency acoustic vibrations. According to this method, an alternating signal is proportional to the amplitude of mechanical vibrations in the borehole radiator, which is transmitted through the control path to a ground-based generating device.
В результате обеспечивается настройка на резонансную частоту акустического излучателя по максимальной амплитуде механических колебаний. Предложенный способ настройки, направленный на повышение эффективности электроакустического преобразования в ВЧ-диапазоне, не обеспечивает возбуждение резонансных частот ближней зоны и не позволяет повысить эффективность восстановления фильтра коллектора.The result is tuning to the resonant frequency of the acoustic emitter according to the maximum amplitude of mechanical vibrations. The proposed tuning method, aimed at increasing the efficiency of electro-acoustic conversion in the high-frequency range, does not provide excitation of the resonant frequencies of the near field and does not improve the recovery efficiency of the collector filter.
Известен способ воздействия на нефтяной пласт [7], основанный на предварительном прослушивании интенсивности акустических шумов и выделении периодов наибольшей интенсивности, во время которых предлагается проводить акустическое воздействие. Однако отсутствие данных о резонансных и доминантных частотах не позволяет определить эффективные частоты ВЧ- и НЧ-диапазона, что понижает результативность акустической обработки по этому способу.A known method of exposure to an oil reservoir [7], based on preliminary listening to the intensity of acoustic noise and the allocation of periods of greatest intensity, during which it is proposed to conduct acoustic exposure. However, the lack of data on resonant and dominant frequencies does not allow us to determine the effective frequencies of the HF and LF ranges, which reduces the effectiveness of acoustic processing using this method.
Согласно способу [7] в результате ВЧ-акустического воздействия предлагается проводить измерения интенсивности сейсмоакустической эмиссии (САЭ). В результате оценки интенсивности САЭ до и после АВ производится оценка характера насыщенности коллектора. В лучшем случае, применение известного способа обеспечивает контроль результативности применения ВЧ АВ. При этом показатели интенсивности САЭ не дают возможность выбрать частоту максимально эффективного воздействия на коллектор ближней зоны скважины.According to the method [7] as a result of RF acoustic exposure, it is proposed to measure the intensity of seismic acoustic emission (SAE). As a result of assessing the intensity of SAE before and after AB, the character of the saturation of the reservoir is estimated. In the best case, the application of the known method provides control of the effectiveness of the use of HF AB. At the same time, the intensity indicators of the SAE do not make it possible to choose the frequency of the most effective impact on the reservoir of the near zone of the well.
Общими недостатками известных способов является отсутствие комплексного ВЧ- и НЧ-воздействия на ближнюю и дальнюю продуктивные зоны скважины, а также отсутствие информации по настройке на резонансные и доминантные частоты.Common disadvantages of the known methods is the lack of complex RF and LF effects on the near and far productive zones of the well, as well as the lack of information on tuning to resonant and dominant frequencies.
Выделенные недостатки, связанные с отсутствием комплексного ВЧ- и НЧ-воздействия, устранены в способе, описанном в [9]. Известный способ акустической обработки продуктивной зоны скважины по интервалам перфорации является наиболее близким к предлагаемому способу акустического воздействия.Highlighted disadvantages associated with the lack of complex RF and LF exposure are eliminated in the method described in [9]. The known method of acoustic processing of the productive zone of the well at intervals of perforation is the closest to the proposed method of acoustic exposure.
Способ-прототип основан на возбуждении скважинного акустического преобразователя импульсными электрическими сигналами ряда частот технологического диапазона, преобразовании энергии импульсных электрических сигналов в энергию импульсов излучения акустических колебаний ВЧ-диапазона, воздействующих на ближнюю продуктивную зону, и в энергию акустических колебаний комбинационных, разностных частот, воздействующих на дальнюю продуктивную зону скважины.The prototype method is based on the excitation of a downhole acoustic transducer by pulsed electrical signals of a number of frequencies of the technological range, the conversion of the energy of pulsed electrical signals into the energy of radiation pulses of acoustic vibrations of the HF range, affecting the near productive zone, and into the energy of acoustic vibrations of Raman, difference frequencies, affecting far productive zone of the well.
Реализация способа-прототипа осуществляется с помощью устройства, описанного в [9] и содержащего последовательно включенные задающий генератор, многоканальное генераторное устройство и согласующее устройство, соединенное через геофизический кабель со скважинным акустическим преобразователем, а также устройство силового электропитания, включенное между шинами электропитания и входом электропитания многоканального генераторного устройства (см. фиг.1).Implementation of the prototype method is carried out using the device described in [9] and containing a serially connected master oscillator, a multichannel generator and a matching device connected via a geophysical cable to a downhole acoustic transducer, as well as a power supply device connected between the power buses and the power input multi-channel generating device (see figure 1).
В соответствии с известным способом и устройством его реализации очистка перфорационных отверстий и восстановление фильтра коллектора ближней зоны осуществляется одновременно совокупностью ряда ВЧ-акустических колебаний, частоты которых лежат в диапазоне (10-60) кГц, а средняя и дальняя продуктивные зоны обрабатываются комбинационными разностными НЧ-колебаниями в диапазоне (20-4000) Гц. Колебания комбинационных разностных частот формируются в результате нелинейного взаимодействия акустических колебаний ряда частот ВЧ технологического диапазона.In accordance with the known method and device for its implementation, the perforation holes are cleaned and the near-field collector filter is restored at the same time as a combination of a number of HF acoustic oscillations, the frequencies of which lie in the range (10-60) kHz, and the middle and far productive zones are processed by combination differential LF oscillations in the range (20-4000) Hz. Oscillations of Raman difference frequencies are formed as a result of nonlinear interaction of acoustic vibrations of a number of frequencies of the HF technological range.
Недостатком известного способа и устройства является отсутствие настройки на резонансные частоты коллектора ближней зоны и доминантные частоты средней и дальней зон, что приводит к недостаточной эффективности восстановления фильтрационных свойств коллектора и связи зоны выработки с продуктивным пластом.A disadvantage of the known method and device is the lack of tuning to the resonant frequencies of the near-field collector and dominant frequencies of the middle and far zones, which leads to insufficient efficiency of restoration of the filtration properties of the collector and communication of the production zone with the reservoir.
Задачей настоящего изобретения является повышение дебита скважины при восстановлении фильтрующих свойств коллектора и улучшении связи зоны выработки с продуктивным пластом путем настройки комбинированного ВЧ- и НЧ-воздействия в диапазоне резонансных частот ближней зоны и доминантных частот дальней зоны по максимальному акустическому отклику в ВЧ- и НЧ-диапазонах.The objective of the present invention is to increase the flow rate of the well when restoring the filtering properties of the reservoir and improving the connection between the production zone and the reservoir by adjusting the combined RF and LF effects in the range of resonant frequencies of the near zone and dominant frequencies of the far zone according to the maximum acoustic response in the RF and LF ranges.
Для решения поставленной задачи в известном способе акустического воздействия на продуктивную зону скважины по интервалам перфорации, основанном на возбуждении скважинного акустического преобразователя импульсными электрическими сигналами ряда частот технологического диапазона, преобразовании энергии импульсов излучения акустических колебаний технологического диапазона частот, воздействующих на ближнюю зону скважины, и в энергию акустических колебаний комбинационных частот, воздействующих на дальнюю продуктивную зону скважины, дополнительно осуществляют следующие операции:To solve the problem in the known method of acoustic impact on the productive zone of the well at intervals of perforation, based on the excitation of the downhole acoustic transducer by pulsed electrical signals of a number of frequencies in the technological range, converting the energy of the radiation pulses of acoustic vibrations of the technological frequency range affecting the near zone of the well and into energy acoustic vibrations of Raman frequencies affecting the far productive zone of wells s, additionally carry out the following operations:
- Акустическое воздействие производят последовательным чередованием контрольных и рабочих этапов.- The acoustic effect is produced by the sequential alternation of the control and working stages.
- На контрольных этапах в паузах между импульсами излучения акустических колебаний принимают акустический отклик ближней и дальней продуктивных зон скважины скважинным акустическим преобразователем, преобразующим энергию акустического отклика в энергию электрического сигнала.- At the control stages, in the pauses between the radiation pulses of the acoustic vibrations, the acoustic response of the near and far productive zones of the well is received by the borehole acoustic transducer that converts the energy of the acoustic response into the energy of an electrical signal.
- По результатам амплитудно-частотной обработки сигнала в режиме приема определяют ряд частот технологического диапазона, соответствующий максимальному уровню электрического сигнала в ВЧ- и НЧ-диапазонах.- Based on the results of the amplitude-frequency signal processing in the reception mode, a series of frequencies of the technological range is determined that corresponds to the maximum level of the electric signal in the HF and LF ranges.
- Определенный ряд частот используют для возбуждения скважинного акустического преобразователя в следующем за контрольным рабочем этапе акустического воздействия.- A certain number of frequencies are used to excite the downhole acoustic transducer in the next acoustic control step following the control working stage.
Акустическое воздействие на контрольном и рабочем этапах обеспечивается чередованием тонального и двухчастотного режимов работы.The acoustic effect at the control and working stages is provided by the alternation of tonal and dual-frequency modes of operation.
Наибольший эффект от использования предлагаемого способа достигается при акустическом воздействии на контрольном этапе на пониженном уровне энергии 0,01-0,1 от номинального уровня электрического сигнала возбуждения скважинного акустического преобразователя сначала в диапазоне технологических частот 0,2-1,0 октавы с длительностью импульсов излучения в диапазоне (1-100) мс при скважности 10-100, изменяя частоты с шагом 0,01-0,05 октавы для определения максимально эффективного рабочего поддиапазона частот акустического воздействия на ближнюю зону. Затем в пределах рабочего поддиапазона частот в двухчастотном режиме с изменением разностной частоты от 0,01 до 0,2 от средней частоты рабочего поддиапазона в контрольном режиме определяют комбинации разностной частоты максимально эффективного диапазона воздействия на дальнюю продуктивную зону скважины.The greatest effect from the use of the proposed method is achieved with acoustic exposure at the control stage at a reduced energy level of 0.01-0.1 from the nominal level of the electrical signal of the excitation of the downhole acoustic transducer, first in the range of technological frequencies of 0.2-1.0 octaves with a duration of radiation pulses in the range (1-100) ms with a duty cycle of 10-100, changing the frequencies in increments of 0.01-0.05 octaves to determine the most effective working sub-band of frequencies of acoustic impact on the near zone. Then, within the operating frequency sub-band in the dual-frequency mode with a difference in the frequency from 0.01 to 0.2 from the average frequency of the working sub-band in the control mode, combinations of the difference frequency of the maximum effective range of influence on the far productive zone of the well are determined.
Технико-технологические показатели предлагаемого способа являются наиболее эффективными при рабочем этапе акустического воздействия. Для обеспечения наибольшей эффективности возбуждение скважинного акустического преобразователя дополнительно сначала в тональном режиме в поддиапазоне частот эффективного воздействия на ближнюю зону длительностью импульса (10-200) мс, скважностью 2-4, затем в двухчастотном режиме с разностной частотой эффективного воздействия на дальнюю продуктивную зону длительностью импульсов (100-2000) мс, скважностью 1-3.Technical and technological indicators of the proposed method are most effective at the working stage of acoustic exposure. To ensure the greatest efficiency, the excitation of the downhole acoustic transducer is additionally first in the tonal mode in the frequency subband of the effective impact on the near zone with a pulse duration of (10-200) ms, the duty cycle of 2-4, then in the dual-frequency mode with a difference frequency of effective impact on the far production zone with a pulse duration (100-2000) ms, with a duty cycle of 1-3.
Технический результат от использования предложенного способа состоит в повышении эффективности восстановления зоны выработки в интервалах перфорации при одновременном восстановлении связи зоны выработки скважины с продуктивным пластом, совместно обеспечивающих повышение дебита скважины. Технический эффект от использования предложенного способа состоит в следующем:The technical result from the use of the proposed method is to increase the efficiency of recovery of the production zone in the perforation intervals while reconnecting the connection between the well development zone and the reservoir, which together provide an increase in the production rate of the well. The technical effect of using the proposed method is as follows:
Петрофизические и химикореалогические параметры коллектора ближней зоны имеют значительный диапазон изменения, а физико-химические механизмы, определяющие режим акустического воздействия (микротечения, кавитационные эффекты, диссипативные процессы тепловыделения на неоднородностях, эффекты уменьшения гидродинамического сопротивления в капиллярах), обладают явно выраженными локальными ВЧ-резонансами, настройка на частоту которых значительно повышает эффективность восстановления фильтра зоны выработки в интервалах перфорационных отверстий.The petrophysical and chemical-rheological parameters of the near-field reservoir have a significant range of changes, and the physicochemical mechanisms that determine the regime of acoustic exposure (microflows, cavitation effects, dissipative heat generation processes on inhomogeneities, effects of reducing hydrodynamic resistance in capillaries) have pronounced local RF resonances, tuning to the frequency of which significantly increases the efficiency of filter recovery in the production zone at perforation intervals x apertures.
При одновременном излучении высокочастотных акустических колебаний двух и более частот их взаимодействие вследствие нелинейности среды распространения вызывает формирование НЧ-акустических колебаний разностных частот, затухающих значительно меньше первичных ВЧ-колебаний и проникающих в дальнюю продуктивную зону, содержащую напряженные петрофизические структуры с выраженными доминантными частотами. Настройка разностной частоты на НЧ-диапазон доминантных частот обеспечивает инициирование физических механизмов, восстанавливающих связь зоны выработки скважины с продуктивным пластом.With the simultaneous emission of high-frequency acoustic oscillations of two or more frequencies, their interaction due to the nonlinearity of the propagation medium causes the formation of low-frequency acoustic oscillations of difference frequencies, which are damped significantly less than the primary high-frequency oscillations and penetrate into the far productive zone containing stressed petrophysical structures with pronounced dominant frequencies. Setting the difference frequency to the LF range of dominant frequencies provides the initiation of physical mechanisms that restore the connection between the well production zone and the reservoir.
Использование контрольных этапов акустического воздействия позволяет по акустическому отклику определить резонансные частоты физико-химических механизмов эффективной очистки ближней зоны и установить НЧ-диапазон доминантных частот дальней зоны, повышающий результативность восстановления связи зоны выработки с продуктивным пластом.The use of control stages of acoustic exposure makes it possible to determine the resonant frequencies of the physicochemical mechanisms of effective cleaning of the near zone from the acoustic response and to establish the low-frequency range of dominant frequencies of the far zone, which increases the efficiency of reconnecting the production zone with the reservoir.
Чередование контрольных и рабочих этапов акустического воздействия обеспечивает настройку частот первичных колебаний технологического диапазона и вторичных (разностных) частот соответственно на резонансные и доминантные частоты ближней и дальней продуктивных зон с учетом их изменения в процессе воздействия, сохраняя максимальную эффективность акустического воздействия для восстановления фильтрационных свойств коллектора в каждом интервале перфорации, чем достигается выравнивание профиля притока и повышения дебита скважин.The alternation of control and working stages of acoustic exposure provides tuning of the frequencies of the primary oscillations of the technological range and secondary (difference) frequencies, respectively, to the resonant and dominant frequencies of the near and far productive zones, taking into account their changes in the process of exposure, while maintaining maximum acoustic impact efficiency to restore the filtering properties of the collector in each perforation interval, thereby achieving equalization of the inflow profile and increasing well production.
Поскольку при акустических колебаниях большой мощности и значительной длительности реверберационные процессы препятствуют выделению информационного акустического отклика НЧ- и ВЧ-диапазонов, обеспечение контрольного этапа акустического воздействия на пониженном уровне энергии в расширенном диапазоне частот и уменьшенной длительности импульсов излучения повышает достоверность определения резонансных и доминантных частот ближней и дальней зон выработки скважины.Since reverberation processes hinder the release of the acoustic information response of the LF and HF ranges during acoustic vibrations of high power and significant duration, providing a control stage of acoustic exposure at a reduced energy level in an extended frequency range and a reduced duration of radiation pulses increases the reliability of determining the resonant and dominant frequencies of near and far zones of well production.
Повышение эффективности АВ для инициирования физико-химических механизмов очистки фильтра продуктивной зоны, особенно на резонансных и доминантных частотах, возрастает при увеличении номинальной мощности возбуждения скважинного акустического преобразователя до (1-8) кВт, уровень которой ограничен геофизическим кабелем и максимальной мощностью скважинного акустического преобразователя. Последовательное формирование дополнительных тональных и двухчастотных сигналов возбуждения скважинного акустического преобразователя при максимальном уровне мощности обеспечивает наибольшую результативность последовательной очистки ближней и дальней зон выработки скважины.The increase in the efficiency of AB for initiating the physicochemical mechanisms for cleaning the filter of the productive zone, especially at resonant and dominant frequencies, increases with an increase in the nominal excitation power of the downhole acoustic transducer to (1-8) kW, the level of which is limited by the geophysical cable and the maximum power of the downhole acoustic transducer. The sequential formation of additional tonal and two-frequency excitation signals of the borehole acoustic transducer at the maximum power level provides the greatest success in sequential cleaning of the near and far zones of well production.
Таким образом, совокупность вновь введенных действий предлагаемого способа, а именно чередование контрольных и рабочих этапов АВ с последовательной установкой многочастотного и двухчастотного сигнала возбуждения скважинного акустического преобразователя при оптимальной мощности электрического сигнала на контрольном и рабочем этапах, обеспечивает повышение результативности акустической обработки интервалов перфорации для повышения дебита при очистке ближней зоны фильтра коллектора и восстановлении связи зоны выработки скважины с продуктивным пластом.Thus, the set of newly introduced actions of the proposed method, namely, the alternation of the control and operating stages of AB with the sequential installation of a multi-frequency and two-frequency excitation signal of the borehole acoustic transducer with optimal power of the electrical signal at the control and working stages, provides increased efficiency of acoustic processing of perforation intervals to increase the flow rate when cleaning the near zone of the reservoir filter and restoring the communication of the well production zone with the producing formation.
Заявляемое устройство для реализации предлагаемого способа акустической обработки продуктивной зоны скважины на интервалах перфорации, как и известное устройство [9], содержит последовательно включенные задающий генератор, многоканальное генераторное устройство и согласующее устройство, содержит геофизический кабель, соединенный со скважинным акустическим преобразователем, также содержит устройство силового электропитания, подключенное входом к шинам электропитания. В заявленное устройство дополнительно введены новые признаки, а именно: устройство контроля, коммутатор приема-передачи, устройство синхронизации, коммутатор электропитания и устройство дополнительного электропитания, вход которого подключен к шинам электропитания, а выход - к первому входу коммутатора электропитания, второй вход которого соединен с выходом устройства силового электропитания и выход подключен к входу электропитания многоканального генераторного устройства, между согласующим устройством и геофизическим кабелем включен коммутатор приема-передачи, выход контроля которого подключен ко входу устройства контроля, соединенного выходом со входом управления задающего генератора, вход синхронизации которого подключен к первому выходу устройства синхронизации, второй выход которого соединен со входом управления коммутатора приема-передачи и третий выход - со входом управления коммутатора электропитания.The inventive device for implementing the proposed method of acoustic processing of a productive zone of a well at perforation intervals, like the known device [9], contains a serially connected master oscillator, a multi-channel generator device and a matching device, contains a geophysical cable connected to the downhole acoustic transducer, and also contains a power device power supply connected to the input power bus. New features are additionally introduced into the claimed device, namely, a control device, a receive-transmit switch, a synchronization device, a power switch and an additional power device, the input of which is connected to the power buses, and the output is to the first input of the power switch, the second input of which is connected to the output of the power supply device and the output is connected to the power input of the multi-channel generator device, between the matching device and the geophysical cable on The receive-transmit switch is accessible, the control output of which is connected to the input of the control device connected by the output to the control input of the master oscillator, the synchronization input of which is connected to the first output of the synchronization device, the second output of which is connected to the control input of the receive-transmit switch and the third output to the input power switch management.
Совокупность вновь введенных блоков и связей в предлагаемом устройстве позволяет следующие технические результаты:The set of newly introduced blocks and links in the proposed device allows the following technical results:
- обеспечить последовательно контрольный и рабочий этапы АВ при поочередном возбуждении скважинного акустического преобразователя тональными и двухчастотными сигналами. При этом в контрольном этапе АВ определяются резонансные частоты ВЧ-диапазона первичных колебаний и доминантные частоты НЧ-диапазона колебаний разностных частот;- to provide sequentially the control and working stages of the AB with alternate excitation of the borehole acoustic transducer with tonal and two-frequency signals. Moreover, in the control stage AB, the resonant frequencies of the high-frequency range of the primary oscillations and the dominant frequencies of the low-frequency range of the difference frequency oscillations are determined;
- обеспечить настройку на резонансные и доминантные частоты в рабочем этапе АВ при максимальной мощности сигналов возбуждения скважинного акустического преобразователя обеспечивает максимальную эффективность АВ для повышения дебита скважин при очистке фильтра ближней и дальней зоны выработки;- to ensure tuning to resonant and dominant frequencies in the operating stage of the AV at the maximum power of the excitation signals of the downhole acoustic transducer provides maximum efficiency of the AV to increase the flow rate of wells when cleaning the filter near and far production zones;
- обеспечить контрольные измерения в оптимальном режиме пониженной мощности путем применения коммутатора электропитания и устройства дополнительного электропитания. При этом использование коммутатора приема-передачи и устройства контроля реализует выделение контрольного сигнала, определяемого акустическим откликом ближней и дальней зон выработки скважины в паузе между импульсами сигналов возбуждения скважинного акустического преобразователя на контрольном этапе АВ.- to provide control measurements in the optimal mode of reduced power by using a power switch and additional power supply devices. At the same time, the use of a receive-transmit switch and a control device realizes the selection of a control signal determined by the acoustic response of the near and far zones of well production in the pause between pulses of the excitation signals of the borehole acoustic transducer at the control stage AB.
Таким образом, предложенное устройство полностью обеспечивает технический результат заявляемого способа.Thus, the proposed device fully provides the technical result of the proposed method.
Сущность изобретения поясняется фиг.1-3. На фиг.1 и 2 приведены структурные схемы устройства прототипа и заявляемого устройства. Фиг.3 иллюстрирует особенности формирования акустических колебаний ВЧ-накачки и НЧ-колебаний разностных частот при комбинированном акустическом воздействии.The invention is illustrated figure 1-3. Figure 1 and 2 shows the structural diagrams of the device of the prototype and the claimed device. Figure 3 illustrates the features of the formation of acoustic vibrations of high-frequency pump and low-frequency oscillations of difference frequencies with combined acoustic exposure.
Устройство для реализации предложенного способа акустического воздействия на продуктивную зону скважины по интервалам перфорации (фиг.2) содержит устройство 1 силового электропитания, многоканальное генераторное устройство 2, согласующее устройство 3, задающий генератор 4, геофизический кабель 5, скважинный акустический преобразователь 6, устройство 7 дополнительного электропитания, коммутатор 8 электропитания, коммутатор 9 приема-передачи, устройство 10 синхронизации и устройство контроля 11.A device for implementing the proposed method of acoustic impact on the productive zone of the well at perforation intervals (Fig. 2) contains a power supply device 1, a
Устройство 1 силового электропитания предназначено для выпрямления напряжения сети электропитания, в качестве которой используется промышленная сеть 3 ф 50 Гц 380 В, и формирования напряжения Ер электропитания многоканального генераторного устройства 2 в рабочем режиме при номинальной мощности возбуждения Pp=1-8 кВт скважинного акустического преобразователя 6. Устройство 7 дополнительного электропитания предназначено для преобразования напряжения сети питания в пониженное напряжение Eк=(0,1-0,3)Ер электропитания многоканального генераторного устройства 2 в контрольном режиме при пониженной мощности Pк=(0,01-0,1)Pp возбуждения скважинного акустического преобразователя 6. Устройство 7 дополнительного электропитания может быть выполнено на трансформаторно-выпрямительном устройстве либо на импульсном источнике вторичного электропитания и коммутатор 8 электропитания обеспечивает подключение номинального либо пониженного напряжения электропитания многоканального генераторного устройства на рабочем и контрольном этапах АВ по команде управления с выхода устройства синхронизации 10. Коммутатор 8 электропитания может быть выполнен на релейной схеме с диодным сумматором.The power supply device 1 is designed to rectify the voltage of the power supply network, which is used as an industrial network 3 f 50 Hz 380 V, and to generate the voltage E p of the power supply of the
Задающий генератор 4 обеспечивает формирование тональных либо двухчастотных сигналов управления многоканальным генераторным устройством на время импульса излучения, формируемого устройством 10 синхронизации. Задающий генератор 4 может быть реализован на цифровых схемах формирования сигналов рабочих частот с управлением частотой тональных и двухчастотных сигналов оператором по результату анализа амплитудно-частотных характеристик контрольного сигнала в устройстве 11 контроля.The master oscillator 4 provides the formation of tonal or dual-frequency control signals of a multi-channel generator device for the duration of the radiation pulse generated by the synchronization device 10. The master oscillator 4 can be implemented on digital circuits for generating working frequency signals with frequency control of tonal and two-frequency signals by the operator based on the analysis of the amplitude-frequency characteristics of the control signal in the control device 11.
Функция управляемого задающего генератора может быть выполнена специальным процессором с управлением от ПЭВМ с программным обеспечением, реализующим алгоритм настройки на резонансные и доминантные частоты по результатам спектрального анализа в ВЧ- и НЧ-области на контрольном этапе АВ.The function of the controlled master oscillator can be performed by a special processor controlled by a PC with software that implements the tuning algorithm for resonant and dominant frequencies according to the results of spectral analysis in the high- and low-frequency regions at the control stage AB.
Многоканальное генераторное устройство 2 может быть реализовано на многоканальном ключевом усилителе мощности, обеспечивающем высокоэффективное усиление импульсных тональных либо двухчастотных сигналов задающего генератора 4.
Ключевые усилители мощности реализуются на полевых транзисторах и импульсных диодах, обеспечивающих номинальную суммарную выходную мощность (8-16) кВт и рассчитанные на номинальное напряжение электропитания Ер=560-600 В от выпрямленного напряжения промышленной сети.Key power amplifiers are implemented on field-effect transistors and pulsed diodes, providing a nominal total output power (8-16) kW and designed for a nominal supply voltage E p = 560-600 V from the rectified voltage of the industrial network.
Согласующее устройство 3 обеспечивает трансформаторное согласование и поддиапазонную фильтрацию выходных сигналов многоканального генераторного устройства 2 с входом геофизического кабеля для возбуждения скважинного акустического преобразователя 6.The
Типовой коэффициент передачи по мощности геофизического кабеля длиной (2,5-4,5) км достигает 0,5-0,15 в технологическом частотном диапазоне.A typical transmission coefficient for the power of a geophysical cable (2.5-4.5) km long reaches 0.5-0.15 in the technological frequency range.
В результате номинальная мощность возбуждения скважинного акустического преобразователя составит (1-8) кВт.As a result, the nominal excitation power of the downhole acoustic transducer will be (1-8) kW.
Устройство 10 синхронизации формирует команду управления коммутатором 8 электропитания на контрольном и рабочем этапах АВ, команду разрешения задающему генератору 4 на время импульса электрического сигнала возбуждения скважинного акустического преобразователя и команду приема коммутатору 9 приема-передачи на время паузы в контрольном этапе АВ. Установка команд управления обеспечивается оператором либо по заданной программе ПЭВМ.The synchronization device 10 generates a command to control the power switch 8 at the control and operating stages AB, a command to enable the master oscillator 4 for the pulse time of the electrical excitation signal of the downhole acoustic transducer, and a command to receive the transmit-receive switch 9 for a pause in the control stage AB. Installation of control commands is provided by the operator or by a given PC program.
Коммутатор 9 приема-передачи предназначен для выделения контрольного сигнала во время паузы на контрольном этапе АВ и блокировки входа устройства контроля при формировании сигналов возбуждения во время импульсов излучения. Коммутатор приема-передачи может быть выполнен на диодно-емкостной схеме с использованием ключевого шунтирующего элемента по входу устройства 11 контроля.The receive-transmit switch 9 is designed to isolate the control signal during a pause at the control stage AB and block the input of the control device when generating excitation signals during radiation pulses. The receive-transmit switch can be performed on a diode-capacitive circuit using a key shunt element at the input of the control device 11.
Устройство 11 контроля предназначено для выделения контрольного сигнала акустического отклика амплитудно-частотного временного анализа и выделения частотного диапазона резонансных и доминантных частот по максимальному уровню спектральных составляющих в ВЧ- и НЧ-диапазонах. Устройство 11 контроля может быть реализовано на селективном вольтметре с управлением оператором либо на ПЭВМ при реализации задачи спектрального анализа по заданной программе выделения максимальных НЧ- и ВЧ-составляющих.The control device 11 is designed to extract a control signal of the acoustic response of the amplitude-frequency temporal analysis and highlight the frequency range of the resonant and dominant frequencies by the maximum level of spectral components in the high and low frequency ranges. The control device 11 can be implemented on a selective voltmeter with operator control or on a PC when realizing the task of spectral analysis according to a given program for extracting the maximum LF and HF components.
Геофизический кабель 5 предназначен для передачи сигналов возбуждения от наземной аппаратуры к скважинному акустическому преобразователю и обратно электрических сигналов, формируемых скважинным акустическим преобразователем по колебаниям акустического отклика от ближней и дальней продуктивных зон.The
В качестве геофизического кабеля 5 предпочтительно использование типового геофизического кабель-троса КГ-3 с пониженным погонным сопротивлением R=(15-20) Ом/км. Скважинный акустический преобразователь 6 предназначен для преобразования тональных и двухчастотных электрических сигналов технологического диапазона в комбинированные акустические колебания, а также для обратного преобразования колебаний акустического отклика среды в контрольный электрический сигнал.As a
Скважинный акустический преобразователь 6 выполняется в виде обтекаемого скважинного снаряда диаметром до 60 мм при спускоподъемных операциях в колонну насосно-компрессорных труб либо диаметром до 110 мм при спускоподъемных операциях через открытое устье скважины по обсадной колонне и интервалам перфорации.Downhole acoustic transducer 6 is performed in the form of a streamlined borehole projectile with a diameter of up to 60 mm during tripping operations in the tubing string or a diameter of up to 110 mm during tripping operations through the open wellhead along the casing and perforation intervals.
Активная часть скважинного акустического преобразователя 6 может быть выполнена на кольцевых преобразователях размещенных соосно, соединенных электрически параллельно и закрепленных конструктивно общей шпилькой через специальные прокладки. Высота активной базы преобразователя составляет (0,8-1,5) м при габаритной длине не более 2000 мм.The active part of the borehole acoustic transducer 6 can be performed on ring transducers placed coaxially, electrically connected in parallel and structurally fixed by a common pin through special gaskets. The height of the active base of the converter is (0.8-1.5) m with an overall length of not more than 2000 mm.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образомThe proposed method is as follows
В скважину на геофизическом кабеле опускают скважинный акустический преобразователь 6 до уровня продуктивной зоны и устанавливают в заданных интервалах перфорации. Интервалы акустической обработки определяют по результатам предшествующих геофизических исследований. На каждом интервале акустическое воздействие производят последовательным чередованием контрольных и рабочих этапов.Downhole acoustic transducer 6 is lowered into the well on a geophysical cable to the level of the productive zone and installed in predetermined perforation intervals. Acoustic processing intervals are determined by the results of previous geophysical studies. At each interval, the acoustic effect is produced by sequential alternation of the control and working stages.
На контрольном этапе устанавливают пониженную мощность сигнала возбуждения скважинного акустического преобразователя (0,01-0,1 от номинального уровня), укороченную длительность импульсов (1-100 мс) и большую скважность (10-100). Установленные параметры сигнала излучения в контрольном режиме обеспечивают наилучшие условия измерения сигнала акустического отклика, формируемого обратным преобразованием акустических колебаний во время паузы между импульсами излучения.At the control stage, a reduced power of the excitation signal of the downhole acoustic transducer (0.01-0.1 from the nominal level), a shortened pulse duration (1-100 ms) and a long duty cycle (10-100) are set. The established parameters of the radiation signal in the control mode provide the best conditions for measuring the acoustic response signal generated by the inverse transformation of acoustic vibrations during a pause between radiation pulses.
Для определения максимально эффективного рабочего поддиапазона частот акустического воздействия формируют тональный сигнал возбуждения скважинного акустического преобразователя. Последовательно изменяя частоту сигнала с шагом 0,01-0,05 октавы в полосе частот 0,2-1,0, октавы производят анализ уровня сигнала акустического отклика в технологическом диапазоне первичных частот ƒ. По максимальному уровню сигнала отклика определяют максимально эффективный поддиапазон частот акустического воздействия на ближнюю зону.To determine the most effective working sub-frequency range of acoustic exposure, a tone signal is generated for the downhole acoustic transducer. By sequentially changing the frequency of the signal in increments of 0.01-0.05 octaves in the frequency band 0.2-1.0, octaves analyze the level of the acoustic response signal in the technological range of primary frequencies ƒ. By the maximum level of the response signal, the maximum effective frequency subband of the acoustic impact on the near zone is determined.
Затем в пределах определенного поддиапазона частот устанавливают первую ƒ1 и вторую ƒ2 частоту двухчастотного режима и осуществляют изменение разностной частоты от 0,01 до 0,2 от средней частоты поддиапазона. По наибольшему уровню акустического отклика в низкочастотном диапазоне определяют диапазон комбинаций разностной частоты F=|ƒ1-ƒ2|, максимально эффективной для возбуждения на дальнюю продуктивную зону.Then, within a certain frequency sub-range, the first ƒ 1 and second ƒ 2 frequencies of the dual-frequency mode are set and the difference frequency is changed from 0.01 to 0.2 from the average frequency of the sub-range. The highest level of acoustic response in the low-frequency range determines the range of combinations of the difference frequency F = | ƒ 1 -ƒ 2 |, which is most effective for excitation to the far productive zone.
Механизм комбинированного акустического воздействия поясняется схемой (фиг.3) распространения акустических колебаний в ближней и дальней зонах скважины. Скважинный акустический преобразователь 6 через обсадную колонну скважины в интервале перфорации возбуждается двухчастотным импульсным сигналом. Во время импульса излучения в ближней зоне формируются акустические колебания ƒ1 и ƒ2, распространяющиеся в радиальном направлении. Далее, вследствие нелинейности среды распространения в средней зоне формируются комбинации первичных частот ƒ1, ƒ2 и разностной частоты F. В дальней зоне ВЧ-колебания затухают и далее распространяются в основном колебания гармоник разностной частоты.The mechanism of combined acoustic exposure is illustrated by the scheme (figure 3) of the propagation of acoustic vibrations in the near and far zones of the well. Downhole acoustic transducer 6 through the casing of the well in the perforation interval is excited by a two-frequency pulse signal. During a radiation pulse in the near zone, acoustic vibrations ƒ 1 and ƒ 2 are formed , propagating in the radial direction. Further, due to the nonlinearity of the propagation medium, combinations of the primary frequencies перв 1 , ƒ 2 and the difference frequency F are formed in the middle zone. In the far zone, the high-frequency oscillations decay and mainly the harmonics of the difference frequency propagate further.
Распространение комбинированных акустических колебаний инициирует в ближней зоне колебательные процессы на ВЧ-резонансах коллектора, колебания которые определяются сигналом акустического отклика в технологическом диапазоне частот. В результате в паузу между импульсами излучения акустический отклик от ближней зоны на первичных частотах ƒ1 и ƒ2 поступает к скважинному акустическому преобразователю, где преобразуется в контрольный электрический сигнал технологического диапазона частот.The propagation of combined acoustic vibrations initiates in the near zone oscillatory processes at the collector HF resonances, the vibrations of which are determined by the acoustic response signal in the technological frequency range. As a result, in a pause between the radiation pulses, the acoustic response from the near zone at the primary frequencies ƒ 1 and ƒ 2 goes to the downhole acoustic transducer, where it is converted into a control electric signal of the technological frequency range.
В дальней зоне формируется акустический отклик на доминантных частотах геологических структур, совпадающих с гармониками разностной частоты F, 2F. Схема формирования акустического отклика иллюстрируется на фиг.3 (черные стрелки к акустическому преобразователю). Сигнал низкочастотного акустического отклика определяется механизмами нелинейной геоакустики и подчеркивается низкочастотными резонансами в дальней продуктивной зонеIn the far zone, an acoustic response is formed at the dominant frequencies of geological structures that coincide with the harmonics of the difference frequency F, 2F. The acoustic response generating circuit is illustrated in FIG. 3 (black arrows to the acoustic transducer). The low-frequency acoustic response signal is determined by the mechanisms of nonlinear geoacoustics and is emphasized by low-frequency resonances in the far productive zone
В результате анализа уровня контрольного электрического сигнала ВЧ- и НЧ-диапазонах устанавливают резонансные частоты ближней зоны и доминантные частоты дальней зоны выработки.As a result of the analysis of the level of the control electric signal in the high- and low-frequency ranges, the resonant frequencies of the near zone and the dominant frequencies of the far zone of the generation are established.
Данные, полученные на контрольном этапе акустического воздействия, используют для определения параметров тонального и двухчастотного электрического сигнала возбуждения скважинного акустического преобразователя на рабочем этапе АВ. При этом устанавливают номинальную электрическую мощность сигнала 1-8 кВт, длительность импульсов тонального сигнала при воздействии на ближнюю зону 10-200 мс, скважность 2-4. Для двухчастотного сигнала с разностной частотой эффективного воздействия на дальнюю продуктивную зону устанавливают 100-2000 мс скважность 1-3. Параметры импульсов излучения определяются из условий максимально эффективной передачей энергии на резонансных частотах ближней зоны и доминантных частотах дальней зоны. Типичное время инициирования резонансных механизмов в ближней зоне не превышает установленной длительности импульсов излучения тональных акустических колебаний. Для инициирования процессов в дальней зоне на доминантных частотах требуется более длительное время излучения комбинированных акустических колебаний.The data obtained at the control stage of acoustic exposure is used to determine the parameters of the tonal and two-frequency electrical signal of the excitation of the borehole acoustic transducer at the working stage AB. In this case, the nominal electrical power of the signal is set to 1-8 kW, the duration of the pulses of the tone signal when exposed to the near zone 10-200 ms, duty cycle 2-4. For a two-frequency signal with a difference frequency of the effective effect on the far productive zone, 100-2000 ms is set for a duty cycle of 1-3. The parameters of the radiation pulses are determined from the conditions of the most efficient energy transfer at the resonant frequencies of the near zone and the dominant frequencies of the far zone. The typical initiation time of resonant mechanisms in the near field does not exceed the set duration of the pulses of emission of tonal acoustic vibrations. To initiate processes in the far zone at dominant frequencies, a longer emission time of combined acoustic oscillations is required.
Общее время контрольного этапа на заданном интервале АВ, как правило, не превышает 5-10 мин. Время рабочего этапа для обработки ближней зоны тональным сигналом составляет 0,5-1 час. Для рабочего этапа АВ комбинированными акустическими колебаниями для обработки дальней зоны выработки время воздействия устанавливают 1-2 часа.The total time of the control phase at a given interval AB, as a rule, does not exceed 5-10 minutes The time of the working stage for processing the near zone with a tone signal is 0.5-1 hours. For the working stage AB with combined acoustic vibrations for processing the far production zone, the exposure time is set to 1-2 hours.
Для следующего интервала чередование контрольного и рабочего этапов повторяют аналогичным образом, с определением резонансных и доминантных частот с учетом характеристик продуктивного пропластка.For the next interval, the alternation of the control and working stages is repeated in a similar way, with the determination of resonant and dominant frequencies, taking into account the characteristics of the productive layer.
Настройка на резонансные и доминантные частоты для каждого интервала при обеспечении АВ тональными колебаниями в поддиапазоне частот наиболее эффективные воздействия на ближнюю зону и двухчастотными колебаниями с разностными частотами, совпадающими с доминантными частотами дальней зоны, обеспечивает повышение результативности АВ с увеличением дебита скважины и улучшение фильтрационных свойств дальней и ближней зоны выработки.Tuning to resonant and dominant frequencies for each interval, while providing AV tonal vibrations in the frequency sub-band, the most effective effects on the near-field zone and two-frequency vibrations with difference frequencies coinciding with the dominant frequencies of the far zone, provides increased AB performance with an increase in well flow rate and improved filtration properties of the far and the near zone of development.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Вид излучаемых акустических колебаний определяется задающим генератором 4 с учетом режима работы, установленным устройством 10 синхронизации, по результату анализа амплитудно-частотных характеристик сигнала акустического отклика, произведенным устройством 11 контроля. При ручном управлении устройство 10 синхронизации и задающий генератор 4 управляются оператором, обеспечивающим установку рабочих частот с учетом результатов определения максимального уровня ВЧ- и НЧ-акустических откликов в контрольном режиме. В автоматическом режиме управление осуществляется от ПЭВМ по установленной программе с корректировкой алгоритма работы с учетом конкретных параметров аппаратуры АВ и характеристик продуктивной зоны скважины, подлежащей АВ.The proposed device operates as follows. The type of emitted acoustic vibrations is determined by the master oscillator 4, taking into account the operating mode established by the synchronization device 10, based on the analysis of the amplitude-frequency characteristics of the acoustic response signal produced by the control device 11. With manual control, the synchronization device 10 and the master oscillator 4 are controlled by an operator that ensures the setting of operating frequencies, taking into account the results of determining the maximum level of HF and LF acoustic responses in the control mode. In automatic mode, control is carried out from the PC according to the established program with the adjustment of the operation algorithm taking into account specific parameters of the AB equipment and the characteristics of the productive zone of the well to be AB.
Контрольный этап АВ реализуется при пониженном уровне энергии сигнала возбуждения скважинного акустического преобразователя. Устройство 10 синхронизации устанавливает на третьем выходе, соединенном со входом управления коммутатора 8 электропитания, управляющий сигнал низкого уровня, соответствующий пониженному напряжению электропитания многоканального генераторного устройства (ГУ) 2 от устройства 7 дополнительного электропитания.The control stage AB is implemented at a reduced energy level of the excitation signal of the downhole acoustic transducer. The synchronization device 10 sets at the third output connected to the control input of the power switch 8 a low-level control signal corresponding to a reduced voltage of the multi-channel generator device (GU) 2 from the additional power device 7.
На первом выходе устройства 10 синхронизации, соединенном со входом синхронизации задающего генератора 4, формируется импульсный сигнал, соответствующий длительности импульса излучения 1-100 мс при скважности 10-100. Инверсный импульсный сигнал поступает со второго выхода устройства 10 синхронизации на вход управления коммутатора 9 приема-передачи, обеспечивая подключение сигнала, формируемого скважинным акустическим преобразователем 6, по колебаниям акустического отклика во время паузы между импульсами ко входу устройства 11 контроля.At the first output of the synchronization device 10, connected to the synchronization input of the master oscillator 4, a pulse signal is generated corresponding to a radiation pulse duration of 1-100 ms with a duty cycle of 10-100. An inverse pulse signal is supplied from the second output of the synchronization device 10 to the control input of the receive-transmit switch 9, providing a signal generated by the borehole acoustic transducer 6 is connected by the fluctuations of the acoustic response during the pause between pulses to the input of the control device 11.
Задающий генератор 4 в первой фазе этапа контроля формирует тональный сигнал в полосе технологических частот 0,2-1,0 октавы с шагом изменения частоты 0,01-0,05 октавы. Центральная частота технологического диапазона устанавливается равной резонансной частоте скважинного акустического преобразователя. В результате многоканальное ГУ 2 через согласующее устройство 3, коммутатор 9 приема-передачи и геофизический кабель 5 формирует импульсный сигнал возбуждения скважинного акустического преобразователя 6 на установленной технологической частоте. Длительность импульса излучения и значительная скважность между импульсами на этапе контроля обеспечивают достоверный прием колебаний акустического отклика ближней зоны. Во время паузы между импульсами акустические колебания отклика преобразуются скважинным акустическим преобразователем 6 в электрический сигнал приема, который через геофизический кабель 5 поступает на коммутатор 9 приема-передачи. Во время паузы между импульсами сигнал со второго выхода устройства 10 синхронизации обеспечивает подключение входа устройства 11 контроля к геофизическому кабелю 5. В результате электрический сигнал приема поступает на вход устройства 11 контроля, где проходит процедура амплитудно-частотной обработки.The master oscillator 4 in the first phase of the control phase generates a tonal signal in the frequency band of 0.2-1.0 octaves with a frequency step of 0.01-0.05 octaves. The center frequency of the process range is set equal to the resonant frequency of the downhole acoustic transducer. As a result, the
При изменении частоты тонального сигнала осуществляют анализ уровня акустического отклика по сигналу приема в диапазоне технологических частот. По максимальному уровню сигнала приема находят диапазон частот максимально эффективного действия на ближнюю зону выработки скважины.When changing the frequency of the tone signal, an analysis of the level of the acoustic response by the reception signal in the range of technological frequencies is carried out. By the maximum level of the reception signal, the frequency range of the most effective action on the near zone of the well production is found.
На второй фазе этапа контроля задающий генератор 4 формирует двухчастотные сигналы в выбранном поддиапазоне рабочих частот. Выделение и прием акустического отклика осуществляется коммутатором 9 приема-передачи и устройством 11 контроля аналогичным образом.In the second phase of the control phase, the master oscillator 4 generates dual-frequency signals in the selected sub-band of operating frequencies. The selection and reception of the acoustic response is carried out by the receive-transmit switch 9 and the control device 11 in a similar manner.
Причем в устройстве контроля анализируется уровень НЧ-сигнала приема, соответствующий диапазону разностных частот. Изменяя разностную частоту в диапазоне 0,01 до 0,2 от средней частоты рабочего поддиапазона, определяют максимальный уровень сигнала приема в НЧ-области.Moreover, the control device analyzes the level of the receiving low-frequency signal corresponding to the range of difference frequencies. Changing the difference frequency in the range of 0.01 to 0.2 from the average frequency of the working subband, determine the maximum level of the reception signal in the low frequency region.
Таким образом, в результате первой и второй фазы этапа контроля АВ находят под-диапазон технологических частот максимально эффективной обработки ближней зоны коллектора скважины и определяют поддиапазон разностных частот возбуждения физических механизмов очистки фильтра дальней зоны выработки.Thus, as a result of the first and second phases of the AB control stage, a sub-range of technological frequencies of the most effective processing of the near zone of the well collector is found and a sub-range of difference frequencies of excitation of the physical mechanisms for cleaning the filter of the far-field generation is determined.
Полученные данные контрольного этапа АВ используют при установке рабочих частот на первой фазе рабочего этапа АВ при обработке ближней зоны. Для этого частоту тонального сигнала задающего генератора 4 устанавливают в поддиапазоне частот, определенных на первой фазе контрольного этапа.The obtained data of the control stage AB is used when setting the operating frequencies in the first phase of the working stage AB when processing the near zone. To do this, the frequency of the tone signal of the master oscillator 4 is set in the sub-band of frequencies determined in the first phase of the control phase.
Устройство 10 синхронизации формирует на входе управления коммутатор 8 приема-передачи сигнал высокого уровня, соответствующего электропитанию многоканального ГУ 2 номинальным напряжением от устройства 1 силового электропитания.The synchronization device 10 generates a high-level signal at the control input 8 that corresponds to the power supply of the
На первом выходе устройства 10 синхронизации формируется импульсный сигнал длительностью 10-200 мс, скважностью 2-4.At the first output of the synchronization device 10, a pulse signal is generated with a duration of 10-200 ms, a duty cycle of 2-4.
В результате многоканальное ГУ 2 обеспечивает возбуждение скважинного акустического преобразователя 6 тональным электрическим сигналом номинальной мощностью 1-8 кВт, при длительности импульса, скважности и рабочей частоте, оптимальной для АВ на ближнюю зону коллектора скважины для заданного интервала перфорации.As a result, the
После завершения первой фазы рабочего этапа АВ, длительность которой, как правило, не превышает 1 часа, переходят ко второй фазе обработки.After completion of the first phase of the working phase AB, the duration of which, as a rule, does not exceed 1 hour, they proceed to the second phase of processing.
Для этого в задающем генераторе устанавливают двухчастотный сигнал в поддиапазоне рабочих частот, определенных на первой фазе контрольного этапа АВ. Разностную частоту двухчастотного сигнала устанавливают исходя из данных, определенных на второй фазе контрольного этапа АВ.For this, a two-frequency signal is set in the master oscillator in the subband of the operating frequencies determined in the first phase of the control stage AB. The difference frequency of the two-frequency signal is set based on the data determined in the second phase of the control phase AB.
Установку номинального режима обеспечивают аналогично первой фазе рабочего этапа АВ. Параметры импульсов излучения устанавливают по длительности 100-2000 мс, по скважности 1-3, оптимальным для воздействия на физические механизмы очистки дальней зоны выработки скважины.The setting of the nominal mode is provided similarly to the first phase of the working phase AB. The parameters of the radiation pulses are set for a duration of 100-2000 ms, for a duty cycle of 1-3, optimal for affecting the physical mechanisms of cleaning the far zone of a well production.
Введение в состав предлагаемого устройства дополнительных блоков и связей, реализующих контрольный этап АВ с определением резонансных частот ближней зоны коллектора и доминантных частот дальней зоны выработки, обеспечивает реализацию предлагаемого способа АВ на продуктивную зону скважины по интервалам перфорации.Introduction to the composition of the proposed device additional blocks and connections that implement the control phase AB with the determination of the resonant frequencies of the near zone of the collector and the dominant frequencies of the far zone of production, provides the implementation of the proposed method AB to the productive zone of the well at intervals of perforation.
Реализация предлагаемого устройства на основе перспективных схемотехнических решений, пьезоэлектрических материалов и элементной базы обеспечивает высокую энергетическую эффективность и малые габариты передающей аппаратуры. Двухзвенная система электропитания с пониженным напряжением в режиме контроля обеспечивает надежность и эффективность работы аппаратуры при измерении оптимальных режимов обработки ближней и дальней зон. Выделенные преимущества предлагаемого устройства обеспечивают удобство и эффективность применения в экспедиционных, полигонных и промышленных условиях нефтегазодобывающих промыслов при достижении заявленного эффекта.The implementation of the proposed device based on promising circuitry solutions, piezoelectric materials and element base provides high energy efficiency and small dimensions of the transmitting equipment. The low-voltage two-link power supply system in the control mode ensures the reliability and efficiency of the equipment when measuring the optimal processing regimes of the near and far zones. The highlighted advantages of the proposed device provide the convenience and efficiency of the use of oil and gas fields in the expeditionary, proving and industrial conditions when the claimed effect is achieved.
Предлагаемый способ акустического воздействия, реализованный на базе заявляемого устройства, прошел апробацию на нефтяных и газоконденсатных месторождениях Севера России.The proposed method of acoustic exposure, implemented on the basis of the claimed device, has been tested in oil and gas condensate fields of the North of Russia.
Аппаратура АВ нового типа использована для интенсификации и реабилитации 15 скважин. Полученный коэффициент успешности превысил 75% при среднем увеличении дебита нефти более чем на 60-70% и дебита газа более чем на 30%, что выгодно отличает предлагаемый способ от известных, в частности применение способа-прототипа обеспечивает коэффициент успешности менее 70% по нефтедобывающим скважинам при среднем увеличении дебита не более чем на 55%. На газоконденсатных скважинах применение известных способов имеет низкую результативность при коэффициенте успешности не более 50% при среднем увеличении дебита газа менее чем на 20%.A new type of AB equipment was used to stimulate and rehabilitate 15 wells. The obtained success rate exceeded 75% with an average increase in oil production by more than 60-70% and gas production by more than 30%, which distinguishes the proposed method from the known ones, in particular, the use of the prototype method provides a success rate of less than 70% in oil wells with an average increase in flow rate of not more than 55%. In gas condensate wells, the use of known methods has low productivity with a success rate of not more than 50% with an average increase in gas production of less than 20%.
При использовании скважинного акустического преобразователя большой мощности (до 8 кВт) в сочетании с предлагаемым способом АВ обеспечен ввод в действие ряда ранее бездействующих газоконденсатных скважин с выходом на дебит по конденсату более 10 т/сут и по газу более 20000 м3/сут.When using a borehole acoustic transducer of high power (up to 8 kW) in combination with the proposed AB method, a number of previously inactive gas condensate wells were put into operation with a yield of more than 10 t / day for condensate and more than 20,000 m 3 / day for gas.
Таким образом, результаты экспериментального применения предлагаемого способа акустического воздействия и устройства для его реализации подтверждают высокую эффективность заявляемого технического решения, внедрение которого на газо- и нефтедобывающих промыслах позволит сократить фонд бездействующих скважин, увеличить дебит малопроизводительных скважин, восстановить профиль притока и очистить фильтр ближней и дальней зоны выработки скважины, увеличить извлекаемость нефти и газа из существующего фонда скважин при малых затратах и экологической чистоте применяемой технологии.Thus, the results of the experimental application of the proposed method of acoustic exposure and devices for its implementation confirm the high efficiency of the proposed technical solution, the introduction of which in gas and oil fields will reduce the stock of idle wells, increase the flow rate of inefficient wells, restore the flow profile and clean the near and far filter well production zones, increase the recoverability of oil and gas from the existing well stock at low cost and environmental cleanliness of the technology used.
Источники информацииInformation sources
1. Александров В.А. и др. Управляемое параметрическое воздействие на продуктивную зону нефтяных и газовых скважин. «Геофизика» №5, 1999, с.30-391. Alexandrov V.A. etc. Controlled parametric impact on the productive zone of oil and gas wells. "Geophysics" No. 5, 1999, p.30-39
2. Кузнецов О.Л., Ефимова С.А. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. М.: Недра, 1980, 190 с.2. Kuznetsov O. L., Efimova S. A. The use of ultrasound in the oil industry. M .: Nedra, 1980, 190 p.
3. Печков А.А., Шубин А.В. Результаты работ по повышению продуктивности скважин методом акустического воздействия. Геоинформатика, 1998, №3, с.16-23.3. Pechkov A.A., Shubin A.V. The results of work to increase the productivity of wells by the acoustic impact method. Geoinformatics, 1998, No. 3, pp. 16-23.
4. Свалов А.М. О механизме волнового воздействия на продуктивные пласты. - Нефтяное хозяйство, 1996, №7, с.27-29.4. Svalov A.M. On the mechanism of wave action on reservoirs. - Oil industry, 1996, No. 7, p.27-29.
5. Патент России №2026969. Способ акустического воздействия на призабойную зону продуктивного пласта.5. Patent of Russia No. 2026969. The method of acoustic impact on the bottomhole zone of the reservoir.
6. Патент США №5460223. Способ и комплекс оборудования для нефтедобычи.6. US patent No. 5460223. Method and complex of equipment for oil production.
7. Патент России №2187636. Способ определения характера насыщенности коллектора.7. Patent of Russia No. 2187636. A method for determining the nature of reservoir saturation.
8. Патент России №2046236. Способ воздействия на нефтяной пласт.8. Patent of Russia No. 2046236. The method of exposure to the oil reservoir.
9. Патент России №2162519. Способ акустической обработки продуктивной зоны скважины и устройство для его реализации.9. Patent of Russia No. 2162519. A method of acoustic processing of a productive zone of a well and a device for its implementation.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006100428/03A RU2309247C1 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method and device to apply acoustic action to productive well zone in perforation intervals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006100428/03A RU2309247C1 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method and device to apply acoustic action to productive well zone in perforation intervals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2309247C1 true RU2309247C1 (en) | 2007-10-27 |
Family
ID=38955773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006100428/03A RU2309247C1 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method and device to apply acoustic action to productive well zone in perforation intervals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2309247C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2459942C2 (en) * | 2010-11-22 | 2012-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Method of wave processing of productive formations of oil deposits with manifold of fracture type |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2108452C1 (en) * | 1996-05-06 | 1998-04-10 | Орлов Григорий Алексеевич | Method for treating bottom-hole zone of bed |
| RU2133332C1 (en) * | 1998-07-14 | 1999-07-20 | ЗАО НПК "Сибпромэлектроника" | Method for intensification of oil recovery |
| US5950726A (en) * | 1996-08-06 | 1999-09-14 | Atlas Tool Company | Increased oil and gas production using elastic-wave stimulation |
| RU2140337C1 (en) * | 1998-03-02 | 1999-10-27 | Архипов Юрий Александрович | Parachute-type automatic scraper |
| RU2157887C1 (en) * | 1999-08-17 | 2000-10-20 | Плугин Александр Илларионович | Method of recovery of operating characteristics of oil and gas-condensate wells |
| US6405796B1 (en) * | 2000-10-30 | 2002-06-18 | Xerox Corporation | Method for improving oil recovery using an ultrasound technique |
| RU2190762C2 (en) * | 2000-01-26 | 2002-10-10 | Общественная организация "Фонд содействия горному искусству" | Process of treatment of critical area of formation |
-
2006
- 2006-01-10 RU RU2006100428/03A patent/RU2309247C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2108452C1 (en) * | 1996-05-06 | 1998-04-10 | Орлов Григорий Алексеевич | Method for treating bottom-hole zone of bed |
| US5950726A (en) * | 1996-08-06 | 1999-09-14 | Atlas Tool Company | Increased oil and gas production using elastic-wave stimulation |
| RU2140337C1 (en) * | 1998-03-02 | 1999-10-27 | Архипов Юрий Александрович | Parachute-type automatic scraper |
| RU2133332C1 (en) * | 1998-07-14 | 1999-07-20 | ЗАО НПК "Сибпромэлектроника" | Method for intensification of oil recovery |
| RU2157887C1 (en) * | 1999-08-17 | 2000-10-20 | Плугин Александр Илларионович | Method of recovery of operating characteristics of oil and gas-condensate wells |
| RU2190762C2 (en) * | 2000-01-26 | 2002-10-10 | Общественная организация "Фонд содействия горному искусству" | Process of treatment of critical area of formation |
| US6405796B1 (en) * | 2000-10-30 | 2002-06-18 | Xerox Corporation | Method for improving oil recovery using an ultrasound technique |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2459942C2 (en) * | 2010-11-22 | 2012-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Method of wave processing of productive formations of oil deposits with manifold of fracture type |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2162519C2 (en) | Method of acoustic treatment of well producing zone and device for method embodiment | |
| RU2630012C1 (en) | Method and for ultrasonic intensification of oil production and device for its implementation | |
| CN102322258B (en) | Drill-following acoustic logging method and device capable of reducing and insulating sound on drill collar | |
| RU99108565A (en) | METHOD FOR ACOUSTIC TREATMENT OF A PRODUCTIVE WELL ZONE AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| US20070030762A1 (en) | Borehole telemetry system | |
| US6390191B1 (en) | Method for stimulating hydrocarbon production | |
| US9988877B2 (en) | Device for cleaning water wells | |
| CN102889079B (en) | Acoustic logging transmitting transducer driving system | |
| NO20110737A1 (en) | EMAT Acoustic signal painting from EMAT using modulated wavelet and Hilbert demodulation | |
| US4715019A (en) | Borehole logging method for determining the damping of acoustic tube waves in subsurface formations along a borehole wall | |
| CN102354501A (en) | Unidirectional echo and noise suppression method used in drill string acoustic transmission technology | |
| GB2604059A (en) | Bi-directional acoustic telemetry system | |
| RU2309247C1 (en) | Method and device to apply acoustic action to productive well zone in perforation intervals | |
| CA2616575C (en) | Oil recovery enhancement method | |
| US20150218911A1 (en) | Device for decolmatation of the critical area of exploitation and injection wells | |
| CN201274210Y (en) | Multipolar array acoustic transmission transformer assembly | |
| RU2140534C1 (en) | Method for acoustically affecting oil-and-gas-bearing formation | |
| RU2152513C1 (en) | Device for acoustic action on face zone of productive pool | |
| RU2193655C2 (en) | Method of well electric logging in course of drilling and device for method embodiment | |
| RU2053604C1 (en) | METHOD OF ACOUSTIC INFLUENCE ON THE PRODUCTIVE ZONE OF OIL AND GAS WELLS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2312980C1 (en) | Method and device for oil recovery increase | |
| Kumar et al. | Optimization of acoustic communication for industrial drilling | |
| SU812914A1 (en) | Method of transmitting information along drill string in borehole | |
| RU95114542A (en) | METHOD AND DEVICE OF ACOUSTIC IMPACT ON THE PRODUCTIVE ZONE OF OIL AND GAS WELLS | |
| RU238300U1 (en) | Downhole ultrasonic unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090111 |