Результат интеллектуальной деятельности: Комплекс для моделирования кольматации и декольматации призабойной зоны скважины

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для моделирования процессов кольматации и декольматации призабойной зоны скважины в лабораторных условиях.

Известен стенд для исследования процессов фильтрации углеводородных флюидов [Патент РФ №72347, G09B 23/06 (2006.01), опубл. 10.04.2008, бюл. №10], включающий модель пласта, помещенную в термостатирующий блок, датчики давления и температуры, систему заполнения исследуемыми газами и жидкостями, блок создания рабочего давления и блок разделительных цилиндров, регулятор давления, газовый счетчик, вакуумный насос, систему регулирования и контроля параметров процессов фильтрации, детонационную камеру сгорания для исследования результатов теплового и ударно-волнового воздействия на модели нефтяных и газовых пластов.

Известен стенд для исследования волнового резонансного воздействия на газоконденсатный пласт [Патент РФ №95425, G09B 23/06 (2006.01), опубл. 27.06.2010, бюл. №18], включающий модель пласта, помещенную в термостатирующий блок, датчики давления и температуры, систему заполнения исследуемыми газами и жидкостями, блок создания рабочего давления и блок разделительных цилиндров, регулятор давления, газовый счетчик, вакуумный насос, систему регулирования и контроля параметров процессов фильтрации и генератор высокого давления, который обеспечивает изменение во времени давления на выходе экспериментального участка по заданному закону и дает возможность регулировать это давление по частоте и амплитуде.

Недостатком приведенных аналогов является отсутствие возможности моделирования процессов кольматации и декольматации призабойной зоны скважины, в частности ультразвуковым и сонохимическим воздействием.

Наиболее близким по технической сущности, выбранным в качестве прототипа, является стенд для создания волнового воздействия на керновый материал коллекторов нефтегазоконденсатных месторождений [Патент РФ №139629, G09B 25/00 (2006.01), опубл. 20.04.2014, бюл. №11], включающий модель пласта, нагревательную ленту, поверхностную теплоизоляцию, автоматический двухплунжерный насос высокого давления, рекомбинатор, соединенный с двухплунжерным насосом высокого давления, термодатчик, датчики перепада давления на входе и на выходе, датчик горного давления. При этом модель пласта представляет собой образцы керна в цилиндрической манжете, содержащей приемник для определения параметров волнового воздействия, размещенной в цилиндрическом корпусе камеры гидрообжима, присоединенной на входе с помощью соединительной пластины к излучателю, соединенному с генератором, при этом значения создаваемых давлений и температуры контролируются через связь датчиков перепада давления на выходе и входе, датчика горного давления, термодатчика с аналого-цифровым преобразователем, управляемых с помощью персональной электронно-вычислительной машины в автоматическом режиме.

Недостатком прототипа является низкая вариативность возможных типов воздействия на керновый материал, в том числе отсутствие возможности сонохимического воздействия.

Задачей изобретения является создание комплекса для моделирования кольматации и декольматации призабойной зоны скважины, устраняющего недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала технических средств для исследования кернового материала с увеличением вариативности возможных типов воздействия на керновый материал.

Поставленная задача и технический результат в комплексе для моделирования кольматации и декольматации призабойной зоны скважины, включающий физическую модель призабойной зоны скважины, выполненную с возможностью размещения в ней образца керна, подвергающегося обжиму линией обжима физической модели призабойной зоны скважины, соединенной с манометром, лабораторный насос, причем физическая модель призабойной зоны скважины установлена на стойках, решается тем, что комплекс дополнительно оснащен головкой-излучателем физической модели призабойной зоны скважины, содержащей фильтрационный канал для подвода рабочей жидкости и ультразвуковой излучатель, установленной на одном конце физической модели призабойной зоны скважины, головкой-приемником физической модели призабойной зоны скважины, содержащей ультразвуковой приемник, установленной на другом конце физической модели призабойной зоны скважины, поршневыми контейнерами с промывочной жидкостью, поршневым контейнером с разбавленной кислотой, поршневым контейнером с кислотой, соединенными посредством линии подачи рабочих жидкостей с головкой-излучателем физической модели призабойной зоны скважины, а также с линией высокого давления, поршневым контейнером большого объема, установленным в паре с лабораторным насосом, связанным с линией высокого давления, ловушкой жидкости и твердой фазы и лабораторным газометром, соединенными продувочной линией с замерным узлом, источником газа, связанным с линией подачи газа и регулирующей линией подачи газа.

Комплекс для моделирования кольматации и декольматации призабойной зоны скважины поясняется с помощью фиг., где представлено схематическое изображение комплекса для моделирования кольматации и декольматации призабойной зоны скважины.

Комплекс для моделирования кольматации и декольматации призабойной зоны скважины состоит из физической модели призабойной зоны скважины 3, включающей сбрасывающий кран 1 для приема рабочих жидкостей (промывочные жидкости, разбавленная кислота, кислота), запорное устройство 2 для отсекания физической модели призабойной зоны скважины 3, головку-излучатель 13, содержащую ультразвуковой излучатель (на фиг. не показан) и фильтрационный канал (на фиг. не показан), в качестве прибора контроля за давлением установлен манометр 5, давление обжима образца керна 14 поступает через линию обжима керна 4, а вся конструкция установлена на стойки 6. Посредством линии подачи газа 16 и регулирующей линии подачи газа 22, физическая модель призабойной зоны скважины 3 соединена с источником газа 21 любым доступным и безопасным способом (на фиг. не показан). Рабочие жидкости, такие как промывочная из поршневых контейнеров 8, 11, разбавленная кислота из поршневого контейнера 9, а также кислота из поршневого контейнера 10 подаются в головку-приемник 15, содержащую приемник волнового воздействия (на фиг. не показано), физическую модель призабойной зоны скважины 3, посредством линии подачи рабочих жидкостей 12, соединенной с поршневыми контейнерами 8, 9, 10, 11 и головкой-приемником 15 любым доступным и безопасным способом (на фиг. не показан), через выход на замерный узел 7. Поршневой контейнер большого объема 20 установлен в паре с лабораторным насосом 19 с целью создания расчетного давления масла и его подачи к поршневым контейнерам 8, 9, 10, 11. При этом взаимодействие поршневого контейнера большого объема 20, лабораторного насоса 19 и поршневых контейнеров 8, 9, 10, 11 осуществляется через линию высокого давления 23. Соединение контейнера большого объема 20, лабораторного насоса 19, поршневых контейнеров 8, 9, 10, 11 и линии высокого давления 23 может быть реализовано любым доступным и безопасным способом (на фиг. не показан). В схеме также предусмотрена продувочная линия 24, соединенная любым доступным и безопасным способом (на фиг. не показан) с лабораторным газометром 17, ловушкой 18 и замерным узлом 7. Лабораторный газометр 17 фиксирует объем продуваемого газа, а ловушка 18 предохраняет лабораторный газометр 17 от возможного попадания твердой и жидкой фазы.

Заявленный комплекс работает следующим образом.

В физическую модель призабойной зоны скважины 3 устанавливают заранее подготовленный образец керна 14. Лабораторные насосы 19 создают необходимое давление масла и посредством линии высокого давления 23 нагнетают его в контейнер большого объема 20. Оттуда давление воздействует на поршневые контейнеры 8, 9, 10, 11 и в зависимости от технического задания происходит закачка рабочих жидкостей (промывочные жидкости, разбавленная кислота, кислота) через линию подачи рабочих жидкостей 12 в физическую модель призабойной зоны скважины 3, посредством выхода на замерный узел 7. Контроль за давлением и режимом осуществляется манометром 5. Далее производится несколько циклов воздействия на образец керна 14, в зависимости от фазы экспериментальных исследований. Помимо воздействия рабочими жидкостями, через фильтрационный канал (на фиг. не показан) головки-излучателя 13 физической модели призабойной зоны скважины 3 также происходит и волновое воздействие ультразвуковым излучателем (на фиг. не показан), размещенным в головке-излучателе 13 физической модели призабойной зоны скважины 3. Регистрация амплитуды, а также результатов волнового воздействия, осуществляется приемником волнового воздействия (на фиг. не показан), размещенным в головке-приемнике 15 физической модели призабойной зоны скважины 3. По окончании воздействия происходит продувка физической модели призабойной зоны скважины 3 с помощью источника газа 21, который представляет собой стальной баллон высокого давления, оснащенный регулируемым редуктором (на фиг. не показан), через регулирующую линию подачи газа 22, линию подачи газа 16 и продувочную линию 24. Объем продуваемого газа фиксируется лабораторными газометрами 17, а после этот объем используется для расчета проницаемости горной породы, его изменение показывает эффективность воздействия. Для предотвращения загрязнения лабораторных газометров 17 в схеме предусмотрены ловушки жидкой и твердой фазы 18.

Применение в конструкции комплекса головки-излучателя, включающей фильтрационный канал для подвода рабочей жидкости и ультразвуковой излучатель, головки-приемника, включающей ультразвуковой приемник, поршневых контейнеров с промывочной жидкостью, поршневого контейнера с разбавленной кислотой, поршневого контейнера с кислотой, поршневого контейнера большого объема, ловушки жидкости и твердой фазы, источника газа, лабораторного газометра, а также трубной комплексной обвязки, представленной линией подачи газа, регулирующей линией подачи газа, линией высокого давления, линией подачи рабочих жидкостей, продувочной линией, обеспечивает возможность реализации моделирования процессов кольматации и декольматации призабойной зоны скважины, как ультразвуковым, так и сонохимическим методом, в результате чего увеличивается вариативность возможных типов воздействия на керновый материал.

Достигается комплексное воздействие на керновый материал в процессе лабораторного моделирования воздействия на призабойную зону скважины, сокращаются временные затраты, за счет возможности поэтапного воздействия на призабойную зону скважины как ультразвуковым, так и сонохимическим методом в рамках единого лабораторного комплекса. Минимизируются внешние воздействия, соблюдается идентичность условий эксперимента за счет отсутствия необходимости замены и/или дополнения конструктивных элементов комплекса, позволяющих выполнять различные виды моделирования, в результате чего повышается точность и достоверность результатов моделирования.