[go: up one dir, main page]

RU2610045C2 - Method and device for alignment of steam assisted gravity drainage with vibration-wave effect on productive formation in horizontal wells - Google Patents

Method and device for alignment of steam assisted gravity drainage with vibration-wave effect on productive formation in horizontal wells Download PDF

Info

Publication number
RU2610045C2
RU2610045C2 RU2015123226A RU2015123226A RU2610045C2 RU 2610045 C2 RU2610045 C2 RU 2610045C2 RU 2015123226 A RU2015123226 A RU 2015123226A RU 2015123226 A RU2015123226 A RU 2015123226A RU 2610045 C2 RU2610045 C2 RU 2610045C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
steam
casing
tubing
horizontal section
Prior art date
Application number
RU2015123226A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015123226A (en
Inventor
Алексей Алланович Абдрашитов
Алия Ринатовна Галимзянова
Рустем Наилевич Гатауллин
Яков Исаакович Кравцов
Евгений Александрович Марфин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук
Priority to RU2015123226A priority Critical patent/RU2610045C2/en
Publication of RU2015123226A publication Critical patent/RU2015123226A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2610045C2 publication Critical patent/RU2610045C2/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B28/00Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/003Vibrating earth formations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: group of inventions relates to oil industry and can be used for increasing oil recovery of productive formations in development of deposits of high-viscosity oil and industrial bitumen using steam assisted gravity drainage. Method of combining steam assisted gravity drainage with vibration-wave effect on productive formation in horizontal well conditions, which comprises laying in an interval of productive formation a pair of two-head horizontal wells, one above other, each consisting of two vertical shafts interconnected by horizontal section and including casing, laid from one head to other and perforated within horizontal section. Furthermore, wells comprise two oil-well tubing (OWT), laid inside casing pipe within vertical shafts and ending with shanks in beginning of horizontal section of well, before perforated section of casing pipe. Upper well is injection well and serves for feeding steam into productive formation, and lower well is a producer well and serves for pumping product. Horizontal section of casing pipe is insulated on both sides by packers installed on ends of OWT. Injection well is mounted on both ends with OWT, immediately behind packers, flow generators of pressure fluctuations, front surface to each other. Volume half-wave resonator is formed from horizontal section of casing pipe, enclosed between flow generators. Steam is pumped into injection well via OWT and all steam is pumped via flow generators. Pressure fluctuations are generated in steam flow. Frequency of generating pressure for steam supply via each OWT is controlled separately. System of waves travelling towards each other is generated in volume resonator. Pressure fluctuations are directed to productive formation through perforations in casing.
EFFECT: technical result is intensification filtration of formation fluid in pore channels due to formation of pressure oscillations of certain frequency in formation interval with developed liquid communication when pumping steam via oil-well tubing into injection well.
4 cl, 4 dwg

Description

Способ и устройство для совмещения парогравитационного дренажа с виброволновым воздействием на продуктивный пласт в условиях горизонтальных скважин.Method and device for combining steam-gravity drainage with a microwave exposure to the reservoir in horizontal wells.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено при разработке месторождений высоковязкой нефти двухустьевыми горизонтальными скважинами с использованием метода парогравитационного дренажа (SAGD) для повышения текучести нефти. Обеспечивает интенсификацию фильтрации пластовой жидкости за счет формирования поля упругих колебаний в интервале продуктивного пласта с развитой жидкостной коммуникацией.The invention relates to the oil industry and can be applied in the development of high-viscosity oil fields by double-well horizontal wells using the method of steam gravity drainage (SAGD) to increase the fluidity of the oil. It provides intensification of formation fluid filtration due to the formation of a field of elastic vibrations in the interval of a productive formation with developed fluid communication.

Известен способ генерирования волн давления на забое скважины (см. патент №96118034) при их промывке техническими жидкостями, при котором устанавливают на конце насосно-компрессорных труб (НКТ) проточный генератор (ПГ), закачивают жидкость в НКТ, прокачивают жидкость через ПГ, генерируют колебания давления внутри ПГ и формируют упругие волны давления за ПГ внутри обсадной трубы.A known method of generating pressure waves at the bottom of the well (see patent No. 96118034) when washing with technical fluids, in which a flow generator (PG) is installed at the end of tubing (tubing), fluid is pumped into the tubing, fluid is pumped through the steam generator, generated pressure fluctuations inside the GHG and form elastic pressure waves behind the GHG inside the casing.

Добывающие нефтяные скважины периодически прочищают от твердых отложений на стенках и в отверстиях перфорации обсадной трубы и устраняют засорение призабойной зоны (декольматируют), закачивая различные технические жидкости. При этом замечено, что наличие колебаний давления в закачиваемой жидкости способствует достижению лучшего результата.Oil production wells are periodically cleaned from solid deposits on the walls and in the perforation holes of the casing and eliminate blockage of the bottomhole zone (decolmate) by pumping various technical fluids. It was noted that the presence of pressure fluctuations in the injected fluid helps to achieve a better result.

Наиболее эффективны способы создания колебаний давления на забое скважины при помощи ПГ, устанавливаемых непосредственно в том месте, где они наиболее востребованы, т.е. на нижнем конце НКТ. При таком способе генерирования колебаний давления, вся жидкость прокачивается через ПГ, который тем или иным образом создает колебания давления в протекающей через него жидкости, формируя внутри скважины поле упругих волн, распространяя свое воздействие через отверстия перфорации на прилегающую область пласта. Прокачиваемая жидкость затем, по необходимости, или же откачивается обратно по межтрубному пространству, или же поступает в продуктивный пласт.The most effective methods of creating pressure fluctuations at the bottom of the well with the help of steam generators installed directly in the place where they are most in demand, i.e. at the lower end of the tubing. With this method of generating pressure fluctuations, all the fluid is pumped through the GHG, which in one way or another creates pressure fluctuations in the fluid flowing through it, forming a field of elastic waves inside the well, spreading its effect through the perforation holes to the adjacent area of the formation. The pumped liquid is then, if necessary, either pumped back through the annulus, or enters the reservoir.

Жесткая конструкция ПГ и отсутствие движущихся в процессе работы деталей является их достоинством.The rigid construction of the steam generator and the absence of moving parts during operation is their advantage.

Недостаток ПГ вытекает из их достоинства - жесткая конструкция затрудняет их перенастройку на иную резонансную частоту без существенного изменения всей конструкцииThe disadvantage of GHGs stems from their advantage - a rigid structure makes it difficult to reconfigure them to a different resonant frequency without a significant change in the entire structure

Известен способ тепловолнового воздействия на продуктивный пласт, включающий одновременное тепловое и волновое воздействие за счет нагнетания в скважину теплоносителя через ПГ колебаний давления, установленный в скважине (см. патент №2244813).A known method of thermal wave action on a reservoir, including simultaneous thermal and wave action due to injection into the well of the coolant through the SG pressure fluctuations installed in the well (see patent No. 2244813).

Для повышения текучести высоковязкой нефти по одноустьевой горизонтальной скважине в пласт нагнетают водяной пар. Весь пар пропускают через ПГ, установленный на забое скважины. Генерация колебаний давления осуществляется на частоте, соответствующей частоте собственных колебаний продуктивного пласта. Таким образом, совмещают тепловое воздействие на пласт, с целью повышения текучести высоковязкой нефти, с виброволновым воздействием, позволяющим повысить подвижность флюидов в непосредственной близости от источника колебаний давления.To increase the fluidity of high-viscosity oil through a single-mouth horizontal well, water vapor is injected into the formation. All steam is passed through a steam generator installed at the bottom of the well. Pressure oscillations are generated at a frequency corresponding to the natural frequency of the reservoir. Thus, the thermal effect on the formation is combined in order to increase the fluidity of highly viscous oil with a microwave action, which makes it possible to increase fluid mobility in the immediate vicinity of the source of pressure fluctuations.

Недостатком этого способа является незначительная величина области, охватываемой воздействием волнового поля, ограниченной непосредственной близостью к источнику колебаний давления.The disadvantage of this method is the small size of the area covered by the influence of the wave field, limited by the direct proximity to the source of pressure fluctuations.

Известен способ добычи высоковязкой нефти, при котором прокладывают в интервале продуктивного пласта пару двухустьевых горизонтальных скважин, одну над другой, состоящих каждая из двух вертикальных стволов, соединенных между собой горизонтальным участком, и включающих: обсадную трубу, проложенную от одного устья до другого и перфорированную в пределах горизонтального участка; и две насосно-компрессорные трубы (НКТ), проложенные внутри обсадной трубы в пределах вертикальных стволов и заканчивающиеся хвостовиками в начале горизонтального участка скважины перед перфорированным участком обсадной трубы; из которых верхняя скважина является нагнетательной и служит для подачи в продуктивный пласт водяного пара, а нижняя скважина - добывающая, и служит для откачки продукта, причем горизонтальный участок обсадной трубы изолируют с обеих сторон пакерами, установленными на хвостовиках НКТ (см. патент №2287677).A known method of producing highly viscous oil, in which a pair of horizontal wellbore wells are laid in the interval of a productive formation, one above the other, each consisting of two vertical shafts interconnected by a horizontal section, and including: a casing pipe laid from one well to the other and perforated into the limits of the horizontal section; and two tubing (tubing), laid inside the casing within the vertical shafts and ending with shanks at the beginning of the horizontal section of the well in front of the perforated section of the casing; of which the upper well is injection and serves to supply water vapor to the reservoir, and the lower well is producing, and serves to pump the product, and the horizontal section of the casing is isolated on both sides by packers installed on the tubing shanks (see patent No. 2287677) .

Строят вдоль свода продуктивного пласта двухустьевую нагнетательную скважину, а вдоль подошвы пласта - добывающую двухустьевую скважину. Каждая скважина имеет вертикальный, наклонный и горизонтальный участки и состоит из обсадной трубы и двух насосно-компрессорных труб (НКТ). Обсадная труба протянута от одного устья скважины до другого и перфорирована на протяжении горизонтального участка. Две НКТ расположены внутри обсадной трубы на протяжении обоих вертикальных участков и заканчиваются в начале горизонтального участка, со стороны своих устьев, непосредственно перед началом перфорированного участка обсадной трубы.A two-wellhead injection well is built along the arch of the productive formation, and a two-wellhead is produced along the bottom of the formation. Each well has vertical, inclined and horizontal sections and consists of a casing and two tubing (tubing). The casing pipe is stretched from one wellhead to another and is perforated over a horizontal section. Two tubing are located inside the casing along both vertical sections and end at the beginning of the horizontal section, from the mouths, immediately before the start of the perforated section of the casing.

Для первоначального прогрева пласта подают пар по обеим скважинам. Создают проницаемую зону между скважинами, создают паровую камеру над нагнетательной скважиной. После этого, подачу пара по добывающей скважине прекращают и осуществляют по ней извлечение расплавленной нефти. Подачу пара по нагнетающей скважине продолжают в течение периода добычи.For the initial heating of the formation, steam is supplied through both wells. Create a permeable zone between the wells, create a steam chamber above the injection well. After that, the steam supply through the production well is stopped and molten oil is extracted through it. The steam supply through the injection well continues during the production period.

Недостатком этого способа является защемление части нефти в поровых каналах пласта образующимся конденсатом воды и, в результате этого, неполное извлечение нефти.The disadvantage of this method is the pinching of part of the oil in the pore channels of the formation by the resulting water condensate and, as a result, incomplete oil recovery.

Известно устройство для генерирования колебаний давления в потоке пара (см. патент US 6029746), состоящее из камеры, содержащей входное сопло и выходное отверстие, расположенные соосно с некоторым интервалом.A device is known for generating pressure fluctuations in a steam stream (see US Pat. No. 6,029,746), consisting of a chamber containing an inlet nozzle and an outlet located coaxially with a certain interval.

Устройство проточного генератора состоит из двух относительно самостоятельных частей: струйного генератора первичных колебаний давления и камеры-резонатора. Входное сопло, струя пара и выпускное отверстие образуют собой струйный генератор первичных колебаний давления, который является самодостаточной частью устройства и функционирует даже при отсутствии камеры-резонатора, хотя амплитуда генерируемых первичных колебаний давления весьма невелика. Но если установить струйный генератор первичных колебаний давления внутрь настроенной камеры-резонатора, то амплитуда колебаний давления внутри резонатора многократно увеличится.A flow generator device consists of two relatively independent parts: a jet generator of primary pressure oscillations and a resonator chamber. The inlet nozzle, the steam jet and the outlet form a jet generator of primary pressure oscillations, which is a self-contained part of the device and functions even in the absence of a resonator chamber, although the amplitude of the generated primary pressure oscillations is very small. But if you install a jet generator of primary pressure oscillations inside a tuned resonator chamber, then the amplitude of pressure oscillations inside the resonator will increase many times.

Широко распространены различные скважные устройства, преобразующие частично давление подачи в колебания давления в потоке пара, закачиваемого в пласт. Наиболее подходящими устройствами для этой цели являются проточные генераторы колебаний давления, не имеющие подвижных деталей и преобразующие кинетическую энергию потока в колебательную энергию за счет формы канала. Устройство ввинчивается в муфту на нижнем конце насосно-компрессорной трубы и через него прокачивается весь подаваемый в пласт пар.Widespread are various downhole devices that partially convert the supply pressure into pressure fluctuations in the steam stream injected into the formation. The most suitable devices for this purpose are flow generators of pressure fluctuations that do not have moving parts and convert the kinetic energy of the flow into vibrational energy due to the shape of the channel. The device is screwed into the sleeve at the lower end of the tubing and all the steam supplied to the formation is pumped through it.

Известно устройство для виброволнового воздействия на продуктивный пласт (см. патент US 4041984) наиболее близкое по технической сущности и взятое за прототип, состоящее из: цилиндрической камеры с двумя параллельными крышками с обеих сторон; входного сопла, расположенного в центре одной крышки на оси цилиндрической камеры; и выходного отверстия с острой кромкой, расположенного соосно входному соплу на оси цилиндрической камеры в центре другой крышки.A device for vibrating exposure to a reservoir (see US Pat. No. 4,041,984) is closest in technical essence and taken as a prototype consisting of: a cylindrical chamber with two parallel covers on both sides; an inlet nozzle located in the center of one cap on the axis of the cylindrical chamber; and an outlet with a sharp edge, located coaxially with the inlet nozzle on the axis of the cylindrical chamber in the center of the other cover.

На нижнем конце (НКТ) смонтировано устройство, представляющее собой установленный в направлении "по-потоку" проточный генератор колебаний давления. ПГ представляет собой осесимметричное тело и состоит из: полой цилиндрической камеры с двумя крышками, в которых расположены входное сопло (в передней "по-потоку" крышке) и выходное отверстие (в задней "по-потоку" крышке). Устройство генерирует колебания давления в протекающем потоке закачиваемой в пласт жидкости и формирует на выходе систему последовательных колебаний давления или упругих волн (поле упругих колебаний), распространяющихся внутри скважины и далее в призабойной зоне продуктивного пласта.At the lower end (tubing), a device is mounted, which is a flow generator of pressure fluctuations installed in the “downstream” direction. The GHG is an axisymmetric body and consists of: a hollow cylindrical chamber with two caps, in which an inlet nozzle (in the front "downstream" cover) and an outlet (in the rear "downstream" cover) are located. The device generates pressure fluctuations in the flowing fluid injected into the reservoir and generates a system of successive pressure fluctuations or elastic waves (field of elastic vibrations) propagating inside the well and further in the bottom-hole zone of the reservoir.

Недостатком устройства, взятого за прототип, является высокая отражающая способность всей его поверхности, поскольку все детали вытачиваются из стали и без специальной обработки лицевой поверхности обладают высокой отражающей способностью.The disadvantage of the device taken as a prototype is the high reflectivity of its entire surface, since all parts are machined from steel and without special processing of the front surface have a high reflectivity.

Целью настоящего изобретения является увеличение нефтеотдачи продуктивных пластов, содержащих высоковязкую нефть и природный битум.The aim of the present invention is to increase oil recovery in reservoirs containing highly viscous oil and natural bitumen.

Поставленная цель достигается тем, что в способе совмещения парогравитационного дренажа с виброволновым воздействием на продуктивный пласт в условиях горизонтальных скважин, при котором прокладывают в интервале продуктивного пласта пару двухустьевых горизонтальных скважин, одну над другой, состоящих каждая из двух вертикальных стволов, соединенных между собой горизонтальным участком, и включающих: обсадную трубу, проложенную от одного устья до другого и перфорированную в пределах горизонтального участка; и две насосно-компрессорные трубы (НКТ), проложенные внутри обсадной трубы в пределах вертикальных стволов и заканчивающиеся хвостовиками в начале горизонтального участка скважины, перед перфорированным участком обсадной трубы, из которых верхняя скважина является нагнетательной и служит для подачи в продуктивный пласт водяного пара, а нижняя скважина - добывающая, и служит для откачки продукта, причем горизонтальный участок обсадной трубы изолируют с обеих сторон пакерами, установленными на хвостовиках НКТ, в нагнетательной скважине монтируют на обоих хвостовиках НКТ, сразу за пакерами, проточные генераторы упругих колебаний, лицевой поверхностью друг к другу, создают объемный полуволновой резонатор из горизонтального участка обсадной трубы, заключенного между проточными генераторами, закачивают пар в нагнетательную скважину по НКТ и прокачивают весь пар через проточные генераторы, генерируют в потоке пара упругие колебания, регулируют частоту генерации упругих колебаний давлением подачи пара по каждой НКТ отдельно, формируют в объемном резонаторе систему бегущих навстречу друг другу волн, а колебания давления направляют в продуктивный пласт через отверстия перфорации в обсадной трубе.This goal is achieved by the fact that in the method of combining steam gravity drainage with a microwave exposure to the reservoir in horizontal wells, in which in the interval of the reservoir there are a pair of double-mouth horizontal wells, one above the other, each consisting of two vertical shafts connected by a horizontal section and including: casing laid from one mouth to another and perforated within a horizontal section; and two tubing pipes (tubing), laid inside the casing within the vertical shafts and ending with shanks at the beginning of the horizontal section of the well, in front of the perforated section of the casing, of which the upper well is injection and serves to supply water vapor to the reservoir, and the lower well is producing, and serves to pump out the product, and the horizontal section of the casing is isolated on both sides by packers installed on the tubing shanks in the injection well mounted on both shanks of the tubing, immediately behind the packers, flow generators of elastic vibrations, facing each other, create a volumetric half-wave resonator from a horizontal section of the casing enclosed between flow generators, inject steam into the injection well through the tubing and pump all the steam through flow generators generate elastic vibrations in the steam stream, regulate the frequency of generation of elastic vibrations by the steam supply pressure for each tubing separately, form a traveling system in the volume resonator they are facing each other waves, and pressure fluctuations are directed into the reservoir through the perforation holes in the casing.

Или же формируют в объемном резонаторе стоячую волну из двух бегущих навстречу друг другу волн, при этом настраивают генерацию обеих бегущих навстречу волн на одну из высших собственных частот объемного резонатора.Or they form a standing wave in the cavity resonator from two waves traveling towards each other, while setting the generation of both waves traveling towards one another at one of the highest natural frequencies of the cavity resonator.

Или же формируют в объемном резонаторе систему из двух бегущих навстречу друг другу волн с медленно смещающимися по длине резонатора узлами и пучностями, для этого настраивают генерацию обеих бегущих навстречу волн на близкие частоты.Or they form a system in a volume resonator of two waves traveling towards each other with nodes and antinodes slowly moving along the cavity, for this purpose, the generation of both waves traveling towards one another is set to close frequencies.

В устройстве для виброволнового воздействия на продуктивный пласт, состоящем из: цилиндрической камеры с двумя параллельными крышками с обеих сторон; входного сопла, расположенного в центре одной крышки на оси цилиндрической камеры; и выходного отверстия с острой кромкой, расположенного соосно входному соплу на оси цилиндрической камеры в центре другой крышки, крышка с выходным отверстием выполнена с рассеивающей лицевой поверхностью.In a device for vibrating a microwave on a reservoir, consisting of: a cylindrical chamber with two parallel covers on both sides; an inlet nozzle located in the center of one cap on the axis of the cylindrical chamber; and an outlet with a sharp edge, located coaxially with the inlet nozzle on the axis of the cylindrical chamber in the center of the other cover, the cover with the outlet made with a diffusing front surface.

Предложенный способ позволяет совместить парогравитационное воздействие на продуктивный пласт с виброволновым воздействием за счет прокачки всего пара, подаваемого по НКТ в нагнетательную скважину, через проточные генераторы колебаний давления.The proposed method allows you to combine the steam-gravity effect on the reservoir with the microwave action by pumping all the steam supplied through the tubing to the injection well through flow-through generators of pressure fluctuations.

На фиг. 1. изображена схема пространственного расположения пары двухустьевых скважин в продуктивном пласте. Выделен горизонтальный участок нагнетательной скважины. Схематически изображена шестая гармоника стоячей волны внутри обсадной трубы нагнетательной скважины.In FIG. 1. shows a spatial arrangement of a pair of double-well wells in the reservoir. A horizontal section of the injection well is highlighted. The sixth harmonic of a standing wave inside the casing of an injection well is schematically depicted.

На фиг. 2. изображена схема взаимного расположения пары проточных генераторов внутри двухустьевой нагнетательной горизонтальной скважины. Показано, что проточные генераторы установлены в горизонтальном участке скважины.In FIG. 2. shows a diagram of the mutual arrangement of a pair of flow generators inside a two-well horizontal injection well. It is shown that flow generators are installed in a horizontal section of the well.

На фиг. 3. изображена схема установки проточного генератора и пакера в скважине. Показаны элементы конструкции нагнетающей скважины.In FIG. 3. The installation diagram of the flow generator and packer in the well is shown. Shown are the structural elements of the injection well.

На фиг. 4. изображена схема проточного генератора колебаний давления в сборе. Представлены все основные детали устройства: камера-резонатор, входное сопло, струя пара, выходное отверстие.In FIG. 4. The scheme of the flow generator of pressure fluctuations in the assembly is shown. All the main details of the device are presented: a resonator chamber, an inlet nozzle, a steam jet, an outlet.

Сущность предложенного изобретения состоит в следующем.The essence of the proposed invention is as follows.

Рассматривается способ добычи высоковязкой нефти и природного битума с применением технологии парогравитационного дренажа (SAGD) с использованием пары двухустьевых горизонтальных скважин (см. фиг. 1). Нефтенасыщенный продуктивный пласт 1 расположен между непроницаемыми пластами: кровлей 2 и подошвой 3. Нагнетательная скважина 4, так же как и добывающая скважина 5, состоит из двух вертикальных колонн, двух наклонных участков и горизонтального участка в интервале между вертикальными колоннами.A method of producing highly viscous oil and natural bitumen using steam gravity drainage (SAGD) technology using a pair of dual well horizontal wells (see Fig. 1) is considered. Oil-saturated reservoir 1 is located between the impermeable layers: the roof 2 and the bottom 3. Injection well 4, as well as production well 5, consists of two vertical columns, two inclined sections and a horizontal section in the interval between the vertical columns.

На всей протяженности обеих скважин, от одного устья до другого, протянуты обсадные трубы 6 и 7 (см. фиг. 2). На горизонтальных участках скважин обсадные трубы перфорированы 8. Внутри обсадных труб на вертикальных участках скважин установлены насосно-компрессорные трубы (НКТ) 9 и 10. Каждая НКТ обрывается в начале горизонтального участка скважины, со стороны своего устья, перед перфорированным участком обсадной трубы. НКТ 9 нагнетательной скважины 4 заканчиваются хвостовиками (см. патент СА 1304287).Throughout the length of both wells, from one wellhead to the other, casing pipes 6 and 7 are extended (see Fig. 2). On the horizontal sections of the wells, the casing pipes are perforated 8. Inside the casing pipes on the vertical sections of the wells, tubing 9 and 10 are installed. Each tubing breaks off at the beginning of the horizontal section of the well, from its mouth, in front of the perforated section of the casing. The tubing 9 of the injection well 4 ends with shanks (see patent CA 1304287).

В верхней, нагнетательной, двухустьевой скважине 4 монтируют на хвостовиках 12 (см. фиг. 3) обеих НКТ 9 проточные генераторы 11, формирующие колебания давления в потоке жидкости. Пар закачивают в скважину только через НКТ, при этом весь пар проходит через ПГ и далее подается в пласт. В скважине, на концах НКТ, непосредственно перед ПГ, установлены пакеры 13, отделяющие горизонтальный перфорированный участок обсадной трубы от остальной части обсадной трубы. Цилиндрическая камера, ограниченная внутренней поверхностью обсадной трубы и ПГ на торцах, представляет собой объемный полуволновой резонатор, частоты собственных колебаний которого (основная и высшие) определяются только длиной камеры в продольном направлении, т.е. интервалом между генераторами, и не зависят от объема камеры.In the upper, injection, double-well borehole 4, flow generators 11 are mounted on the shanks 12 (see FIG. 3) of both tubing 9 and generate pressure fluctuations in the fluid flow. The steam is pumped into the well only through the tubing, while all the steam passes through the GHG and then fed into the reservoir. In the well, at the ends of the tubing, immediately before the GHG, packers 13 are installed that separate the horizontal perforated section of the casing from the rest of the casing. The cylindrical chamber, bounded by the inner surface of the casing and GH at the ends, is a volumetric half-wave resonator, the natural frequencies of which (main and higher) are determined only by the length of the chamber in the longitudinal direction, i.e. interval between generators, and do not depend on chamber volume.

При прохождении пара через ПГ в потоке генерируются периодические колебания давления, которые формируют на выходе из ПГ систему последовательных упругих волн. Колебания давления распространяются внутри скважины в виде плоской гармонической волны, как по волноводу, поскольку длина волны λ много больше диаметра обсадной трубы скважины.When steam passes through the GHGs, periodic pressure fluctuations are generated in the flow, which form a system of successive elastic waves at the GHG outlet. Pressure fluctuations propagate inside the well in the form of a plane harmonic wave, as in a waveguide, since the wavelength λ is much greater than the diameter of the well casing.

Каждый из двух генераторов формирует в объемном резонаторе плоскую гармоническую волну, бегущую внутри трубы в направлении противоположного генератора. Бегущая волна не отражается от лицевой поверхности противоположного генератора. Таким образом, внутри объемного резонатора распространяются волны, бегущие в противоположных направлениях: прямая волна, непосредственно излучаемая генератором и волна от противоположного генератора. Колебания давления, возбуждаемые волнами внутри объемного резонатора, распространяются через отверстия перфорации в продуктивный пласт в виде повторяющихся толчков, способствуя перемещению флюидов по капиллярам пласта.Each of the two generators forms a plane harmonic wave in the cavity resonator traveling inside the tube in the direction of the opposite generator. A traveling wave is not reflected from the front surface of the opposite generator. Thus, waves traveling in opposite directions propagate inside the cavity: a direct wave directly emitted by the generator and a wave from the opposite generator. Pressure fluctuations excited by the waves inside the cavity resonate through the perforation holes in the reservoir in the form of repeated shocks, facilitating the movement of fluids through the capillaries of the reservoir.

Полуволновой объемный резонатор так устроен, что внутри него всегда размещена половина длины стоячей волны двойной амплитуды: от бегущей волны и отраженной со сдвигом на π; соответствующая основной частоте собственных колебаний резонатора. Но также присутствуют и высшие моды. На лицевых поверхностях генераторов всегда будут располагаться пучности давления стоячей волны при такой конструкции. При этом высшие гармоники будут также кратно располагаться в интервале между генераторами.The half-wave cavity resonator is so arranged that half of the length of a standing wave of double amplitude is always placed inside it: from a traveling wave and reflected with a shift by π; corresponding to the fundamental frequency of the natural oscillations of the resonator. But there are also higher fashions. On the front surfaces of the generators there will always be antinodes of standing wave pressure with such a design. In this case, the higher harmonics will also be multiple located in the interval between the generators.

В пункте 2 формулы заявлен случай, когда внутри объемного резонатора образована стоячая волна из двух прямых волн, бегущих от генераторов навстречу друг другу. В этом случае для первого генератора отраженной будет являться волна, бегущая от второго генератора и, наоборот, для второго генератора отраженной будет являться волна, бегущая от первого генератора. При этом проводят фазировку волн, т.е. настраивают генерацию по фазе так, чтобы смещение по фазе отсутствовало или же составляло величину 2π (360°). Такие волны называются синфазными. Амплитуда колебаний в такой волне равна сумме амплитуд двух волн.Paragraph 2 of the formula states the case when a standing wave of two direct waves running from the generators towards each other is formed inside the cavity resonator. In this case, the wave traveling from the second generator will be reflected for the first generator, and, conversely, the wave traveling from the first generator will be reflected for the second generator. In this case, phasing of the waves, i.e. adjust the phase generation so that there is no phase displacement or is 2π (360 °). Such waves are called in-phase. The amplitude of the oscillations in such a wave is equal to the sum of the amplitudes of the two waves.

В пункте 3 заявлен случай, когда внутри объемного резонатора образована синфазная стоячая волна из двух прямых волн, бегущих от генераторов навстречу друг другу. При этом частота их генерации отличается на малую величину. Это приводит к медленному перемещению узлов и пучностей стоячей волны вдоль оси резонатора и позволяет оказывать воздействие на всю протяженность пласта. Амплитуда колебаний по длине обсадной трубы, при этом, также медленно изменяется по величине от разности до суммы амплитуд обеих волн.In clause 3, the case is stated when an in-phase standing wave of two direct waves running from the generators towards each other is formed inside the cavity resonator. Moreover, the frequency of their generation differs by a small amount. This leads to a slow movement of the nodes and antinodes of the standing wave along the axis of the resonator and allows you to affect the entire length of the formation. The amplitude of the oscillations along the length of the casing, however, also slowly varies in magnitude from the difference to the sum of the amplitudes of both waves.

Устройство проточного генератора для виброволнового воздействия на продуктивный пласт путем генерирования волн давления в объеме горизонтального участка обсадной трубы двухустьевой нагнетательной скважины (см. фиг. 4) состоит из камеры-резонатора 14, представляющей собой стальную трубу, заглушенную с обоих торцов плоскими крышками, установленными параллельно друг другу и перпендикулярно оси камеры-резонатора. В первой (по-потоку) крышке камеры установлено входное сопло 15, представляющее собой небольшой кусок трубы определенного проходного сечения с плавной входной кромкой и острой выходной кромкой плоского торца. Во второй (по-потоку) крышке камеры выполнено выходное отверстие 16, представляющее собой просто сверление в плоской крышке. Устройство такой конструкции называется струйным генератором Гельмгольца (СГГ) или же струйным резонатором Гельмгольца (в англоязычной литературе JDRH - jet drive Helmholts resonator). Лицевая поверхность крышки с выходным отверстием выполнена с мелким рифлением. Мелкие бороздки на поверхности рассеивают падающую волну.The device of the flow generator for vibrating microwave effects on the reservoir by generating pressure waves in the volume of the horizontal section of the casing of the double-well injection well (see Fig. 4) consists of a resonator chamber 14, which is a steel pipe that is muffled at both ends by flat covers installed in parallel to each other and perpendicular to the axis of the resonator chamber. An inlet nozzle 15 is installed in the first (downstream) chamber lid, which is a small piece of a pipe of a certain bore with a smooth inlet edge and a sharp outlet edge of the flat end. An outlet 16 is formed in the second (downstream) chamber lid, which is simply drilling in a flat lid. A device of this design is called a Helmholtz inkjet generator (SGH) or a Helmholtz inkjet resonator (in the English language literature JDRH - jet drive Helmholts resonator). The front surface of the lid with the outlet is made with small corrugation. Small grooves on the surface scatter the incident wave.

Устройство установлено на нижнем конце НКТ и его входное сопло соединено с каналом НКТ, а выпускное отверстие направлено внутрь обсадной трубы скважины.The device is installed on the lower end of the tubing and its inlet nozzle is connected to the tubing channel, and the outlet is directed inside the casing of the well.

Работает устройство для генерирования волн давления следующим образом. При подаче пара в НКТ двухустьевой горизонтальной нагнетательной скважины подаваемый пар протекает через камеру-резонатор 14 (см. фиг. 4). Пар прокачивается через входное сопло 15 устройства, и при этом на выходе из устройства формируется осесимметричная струя с возмущенной периферией. От острой выходной кромки входного сопла отрываются с равными интервалами вихреподобные кольцевые структуры, увлекаются струей и ударяются в своем движении об острую входную кромку выходного отверстия 16, формируя слабые первичные возмущения давления в области острой кромки. Внутренний диаметр выходного отверстия составляет 1,2…1,4 диаметра сопла. Далее струя вытекает во внутренний объем обсадной трубы скважины.A device for generating pressure waves as follows. When steam is supplied to the tubing of a two-mouth horizontal injection well, the supplied steam flows through the resonator chamber 14 (see Fig. 4). Steam is pumped through the inlet nozzle 15 of the device, and in this case an axisymmetric jet with a perturbed periphery is formed at the outlet of the device. Vortex-like ring structures are torn off from the sharp outlet edge of the inlet nozzle at equal intervals, are carried away by the jet and hit in their motion against the sharp inlet edge of the outlet 16, forming weak primary pressure disturbances in the region of the sharp edge. The inner diameter of the outlet is 1.2 ... 1.4 of the diameter of the nozzle. Further, the jet flows into the inner volume of the well casing.

Частота генерации первичных возмущений давления на острой кромке настроена на частоту собственных колебаний камеры-резонатора 14. В камере-резонаторе первичные возмущения давления многократно усиливаются, камера резонирует и колебания распространяются наружу через выходное отверстие 16 во внутренний объем обсадной трубы, формируя в объеме обсадной трубы систему бегущих волн.The frequency of the generation of primary pressure perturbations on the sharp edge is tuned to the natural frequency of the resonator chamber 14. In the resonator chamber, the primary pressure perturbations are amplified many times, the chamber resonates and vibrations propagate outward through the outlet 16 into the inner volume of the casing, forming a system in the volume of the casing running waves.

Добежав до противоположного генератора, бегущая волна рассеивается рифленой лицевой поверхностью противоположного ПГ. Обратно бежит волна от второго ПГ, характеризующаяся той же частотой ω и фазой ϕ. Это порождает в объеме обсадной трубы стоячую волну. Их амплитуда может быть различной. При интерференции амплитуда колебаний складывается.Having reached the opposite generator, the traveling wave is scattered by the corrugated front surface of the opposite GHG. The wave runs back from the second SG, characterized by the same frequency ω and phase ϕ. This generates a standing wave in the volume of the casing. Their amplitude can be different. With interference, the amplitude of the oscillations is added.

При необходимости, существует возможность перестроить оборудование на другую частоту колебаний, кратную основной частоте, путем изменения давления подачи пара. При этом положение узлов и пучностей в обсадной трубе изменится, также изменится положение локальных областей воздействия на продуктивный пласт колебаниями давления.If necessary, it is possible to rebuild the equipment at a different oscillation frequency, a multiple of the main frequency, by changing the steam supply pressure. In this case, the position of nodes and antinodes in the casing will change, and the position of local areas of impact on the reservoir with pressure fluctuations will also change.

Claims (4)

1. Способ совмещения парогравитационного дренажа с виброволновым воздействием на продуктивный пласт в условиях горизонтальных скважин, при котором прокладывают в интервале продуктивного пласта пару двухустьевых горизонтальных скважин, одну над другой, состоящих, каждая, из двух вертикальных стволов, соединенных между собой горизонтальным участком и включающих: обсадную трубу, проложенную от одного устья до другого и перфорированную в пределах горизонтального участка; и две насосно-компрессорные трубы (НКТ), проложенные внутри обсадной трубы в пределах вертикальных стволов и заканчивающиеся хвостовиками в начале горизонтального участка скважины, перед перфорированным участком обсадной трубы, из которых верхняя скважина является нагнетательной и служит для подачи в продуктивный пласт водяного пара, а нижняя скважина - добывающая и служит для откачки продукта, причем горизонтальный участок обсадной трубы изолируют с обеих сторон пакерами, установленными на хвостовиках НКТ, отличающийся тем, что в нагнетательной скважине монтируют на обоих хвостовиках НКТ, сразу за пакерами, проточные генераторы колебаний давления, лицевой поверхностью друг к другу, создают объемный полуволновой резонатор из горизонтального участка обсадной трубы, заключенного между проточными генераторами, закачивают пар в нагнетательную скважину по НКТ и прокачивают весь пар через проточные генераторы, генерируют в потоке пара колебания давления, регулируют частоту генерации давлением подачи пара по каждой НКТ отдельно, формируют в объемном резонаторе систему бегущих навстречу друг другу волн, а колебания давления направляются в продуктивный пласт через отверстия перфорации в обсадной трубе.1. A method of combining steam-gravity drainage with a microwave exposure to a productive formation in horizontal wells, in which a pair of double-mouth horizontal wells is laid in the interval of the productive formation, one above the other, each consisting of two vertical shafts connected by a horizontal section and including: casing laid from one mouth to another and perforated within a horizontal section; and two tubing pipes (tubing), laid inside the casing within the vertical shafts and ending with shanks at the beginning of the horizontal section of the well, in front of the perforated section of the casing, of which the upper well is injection and serves to supply water vapor to the reservoir, and the lower well is producing and serves to pump out the product, and the horizontal section of the casing is insulated on both sides by packers installed on the tubing shanks, characterized in that in In the production well, on both shanks of the tubing, immediately behind the packers, flow generators of pressure fluctuations, face to each other, are mounted, a volume half-wave resonator is created from the horizontal section of the casing enclosed between the flow generators, steam is pumped into the injection well through the tubing and all steam is pumped through flow generators, generate pressure fluctuations in the steam stream, regulate the frequency of generation by the steam supply pressure for each tubing separately, form a system in the volume resonator eguschih waves towards each other, and pressure fluctuations are directed into the reservoir through perforations in the casing. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формируют в объемном резонаторе стоячую волну из двух бегущих навстречу друг другу волн, при этом настраивают генерацию обеих бегущих навстречу волн на одну из высших собственных частот объемного резонатора.2. The method according to p. 1, characterized in that a standing wave is formed in the cavity resonator from two waves traveling towards each other, while the generation of both waves traveling towards one another is tuned to one of the highest natural frequencies of the cavity resonator. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формируют в объемном резонаторе систему из двух бегущих навстречу друг другу волн с медленно смещающимися по длине резонатора узлами и пучностями, для этого настраивают генерацию обеих бегущих навстречу волн на близкие частоты.3. The method according to p. 1, characterized in that they form a system in the cavity resonator of two waves traveling towards each other with nodes and antinodes slowly moving along the length of the resonator, for this, the generation of both waves traveling towards one another at close frequencies is tuned. 4. Устройство для виброволнового воздействия на продуктивный пласт для осуществления способа по п. 1, состоящее из: цилиндрической камеры с двумя параллельными крышками с обеих сторон; входного сопла, расположенного в центре одной крышки на оси цилиндрической камеры; и выходного отверстия с острой кромкой, расположенного соосно входному соплу на оси цилиндрической камеры в центре другой крышки, отличающееся тем, что крышка с выходным отверстием выполнена с рассеивающей лицевой поверхностью.4. A device for vibrating a wave on a reservoir for implementing the method according to claim 1, consisting of: a cylindrical chamber with two parallel covers on both sides; an inlet nozzle located in the center of one cap on the axis of the cylindrical chamber; and an outlet with a sharp edge, located coaxially with the inlet nozzle on the axis of the cylindrical chamber in the center of another cover, characterized in that the cover with an outlet is made with a diffusing front surface.
RU2015123226A 2015-06-16 2015-06-16 Method and device for alignment of steam assisted gravity drainage with vibration-wave effect on productive formation in horizontal wells RU2610045C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015123226A RU2610045C2 (en) 2015-06-16 2015-06-16 Method and device for alignment of steam assisted gravity drainage with vibration-wave effect on productive formation in horizontal wells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015123226A RU2610045C2 (en) 2015-06-16 2015-06-16 Method and device for alignment of steam assisted gravity drainage with vibration-wave effect on productive formation in horizontal wells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015123226A RU2015123226A (en) 2017-01-10
RU2610045C2 true RU2610045C2 (en) 2017-02-07

Family

ID=57955523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015123226A RU2610045C2 (en) 2015-06-16 2015-06-16 Method and device for alignment of steam assisted gravity drainage with vibration-wave effect on productive formation in horizontal wells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2610045C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674354C1 (en) * 2017-03-24 2018-12-07 Виктор Владимирович Варакута Set of equipment for vibration wave impact on hydrocarbons containing formation

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120175277B (en) * 2025-05-20 2025-07-29 东营百华石油技术开发有限公司 A thermal insulation expansion device for heavy oil injection and production

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4041984A (en) * 1976-07-01 1977-08-16 General Motors Corporation Jet-driven helmholtz fluid oscillator
RU2085715C1 (en) * 1994-07-18 1997-07-27 Гамбар Закиевич Закиев Method for development of high-viscous oil and bitumen deposits
RU2418161C1 (en) * 2010-01-11 2011-05-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Device for oil displacement from horizontal well

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4041984A (en) * 1976-07-01 1977-08-16 General Motors Corporation Jet-driven helmholtz fluid oscillator
RU2085715C1 (en) * 1994-07-18 1997-07-27 Гамбар Закиевич Закиев Method for development of high-viscous oil and bitumen deposits
RU2418161C1 (en) * 2010-01-11 2011-05-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Device for oil displacement from horizontal well

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А.В. ПЕТУХОВ и др. Месторождения высоковязких нефтей и битумов Тимано-Печерской провинции и перспективы их освоения с использованием современных комплексных технологий. Материалы 8-й Межрегиональной геологической конференции. 17-18 ноября 2010 г. Редкол. А.М. Шаммазов и др. Науч. ред. и сост. А.В. Петухов. Уфа. 2010. С.192-194. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674354C1 (en) * 2017-03-24 2018-12-07 Виктор Владимирович Варакута Set of equipment for vibration wave impact on hydrocarbons containing formation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015123226A (en) 2017-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7909094B2 (en) Oscillating fluid flow in a wellbore
US10267128B2 (en) Pulsing pressure waves enhancing oil and gas extraction in a reservoir
US8863835B2 (en) Variable frequency fluid oscillators for use with a subterranean well
EP2473704B1 (en) Process and apparatus for enhancing recovery of hydrocarbons from wells
CN107152265B (en) Low-frequency hydraulic pulsation coupling hydraulic ultrasonic generating system for injection enhancement of low-permeability reservoir
RU2175718C2 (en) Equipment to treat face zone of pool and hydrodynamic generator of flow rate variations for it
RU2610045C2 (en) Method and device for alignment of steam assisted gravity drainage with vibration-wave effect on productive formation in horizontal wells
WO2016057768A1 (en) Pulsing pressure waves enhancing oil and gas extraction in a reservoir
Marfin et al. Acoustic stimulation of oil production by a downhole emitter based on a jet-driven Helmholtz oscillator
RU2542016C1 (en) Method of well bore zone treatment for productive formation
WO2014046560A1 (en) Device for decolmatation of the critical area of exploitation and injection wells
RU2490436C1 (en) Well operation method
RU2161237C1 (en) Downhole hydraulic vibrator
US10018024B2 (en) Steam operated injection and production device
RU2544201C2 (en) Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency
RU2456438C2 (en) Method for increasing amplitude of wave action on productive formations
RU2312980C1 (en) Method and device for oil recovery increase
Escobar-Remolina et al. An Effective Accelerated Pulsing Injection Method for Restoring Injectivity in Waterflood Fields with Selective Injection Systems with Side-Pocket Mandrels and Control Flow Valves
RU2789492C1 (en) Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation
RU2399746C1 (en) Device for wave processing of productive formations
RU2653205C2 (en) Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole
RU2670623C9 (en) Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well
RU2637008C2 (en) Method and device for jet honeycomb parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole
RU2460869C1 (en) Down-hole installation for effect on bottomhole formation zone
RU2607563C2 (en) Method of intensification of hydrocarbons production using horizontal wells

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170617