Разработка технологических приемов увеличения проницаемости коллекторов тяжелой нефти с ядерно-физическим контролем

В настоящее время углеводороды являются основными топливно- энергетическими источниками, как в России, так и за рубежом. Их запасы ограничены и не являются восполнимыми. При этом более 50% отечественных запасов нефти на данный момент формируется за счет месторождений с коллекторами, структура которых затрудняет извлечение флюида. К ним, в частности, относятся месторождения с тяжелой нефтью. Она характеризуется, в отличие от обычной нефти, большой вязкостью и плотностью в диапазоне (917 – 1022) кг/м3, содержит в своем составе кластерные образования, состоящие из атомов серы и различных металлов. Поэтому призабойная зона скважин (ПЗС) с тяжелой нефтью обладает низкой проницаемостью и для ее извлечения следует применять специальные методы (см., например, Ибрагимов Л.Х., Мищенко И.Т., Челоянц Д.К. Интенсификация добычи нефти, М., Наука, 2000, 414с.), например, воздействие на ПЗС химическими реагентами, нагретым паром, гидроразрыв пласта (ГРП) при сильном увеличении статического давления в ПЗС и методы воздействия на ПЗС интенсивными акустическими волнами в ультразвуковом диапазоне. Указанные технологии обладают рядом недостатков. Методы реагентного воздействия имеют много существенных недостатков, связанных с высокой стоимостью используемых реагентов и самого технологического процесса, большой длительностью его временного цикла, а также с вредными условиями труда и высокой потенциальной опасностью для окружающей среды. Большой длительностью временного цикла характеризуется и технология воздействия на пласт нагретым паром. Технология ГРП также характеризуется высокой стоимостью и сравнительно большой длительностью временного цикла. Успешность ее применения должна обеспечиваться наличием достоверных данных о структуре коллектора, которые не всегда являются полными. При неудачной реализации технологии возможны катастрофические последствия, приводящие к выходу из строя скважины в результате спровоцированного обводнения или ухода нефти из зоны скважины по образуемым трещинам. Поэтому в условиях современной России метод нельзя считать соответствующим общепринятым требованиям рационального природопользования. Перечисленных недостатков лишены методы акустического воздействия на ПЗС ультразвуком. Однако для коллекторов с тяжелой нефтью его применение не приводит в достаточной степени к уменьшению ее вязкости. Таким образом, поиск более эффективных методов воздействия на пласт с тяжелой нефтью является актуальной задачей. Его решение авторы проекта видят на пути комплексирования методов ультразвукового и термодинамического воздействия на пласт с последующим контролем состояния пласта методами импульсного нейтронного каротажа с управляемым генератором нейтронов ( см. Богданович Б.Ю., Нестерович А.В., Ильинский А.В. и др. Патент РФ № 2517824, от 03.04.2014 г.). При этом для создания необходимого температурного поля можно использовать индукционный нагрев ОТС переменным электрическим током в кольцевом индукторе с частотой ~ 10 кГц ( см. Диденко А.Н., Зверев Б.В., Коляскин А.Д., Пономаренко А.Г. Патент РФ № 2157883, от 20.10.2000 г.). Для реализации предлагаемой технологии предполагается разработать специальный аппаратурно- методический комплекс (АМК). При этом скважинный снаряд АМК должен содержать генератор ультразвуковых колебаний с внешним вибратором, индуктор, запитываемый переменным электрическим напряжением, нейтронный излучатель и систему регистрации тепловых нейтронов, гамма- квантов радиационного захвата, неупругого рассеяния или нейтронной активации ( см. Богданович Б.Ю., Нестерович А.В., Шиканов А.Е. Патент РФ № 2356036, от 19. 11. 2008 г.). Питание скважинного прибора должно осуществляться от наземного генератора постоянного тока с погружным преобразователем в электрические колебания с частотой ~ 10 кГц (блок энергетического обеспечения АМК). В процессе выполнения работы над проектом должна быть разработана математическая модель воздействия акустических и температурных полей на пласт с тяжелой нефтью, а на ее основе выполнены расчеты отдельных узлов АМК, а также проведена соответствующая адаптация компьютерной программы обработки данных регистрации. В процессе выполнения работы должна быть обоснована модель погружного индукционного нагревателя и высокоэффективного погружного преобразователя энергии, сохраняющего работоспособность в условиях призабойной зоны, изготовлен и испытан в лабораторных условиях макет индукционного нагревателя с питанием от преобразователя 10 кГц. В ходе лабораторных экспериментов предлагается исследовать возможность питания от одного преобразователя одновременно индукционного нагревателя и ультразвукового излучателя. Каротажная система мониторирования состояния коллектора позволяет корректировать режим и время воздействия автоматически путем введения обратной связи от каротажного устройства на компьютер геофизической станции. Такой подход к решению проблемы, как показал предварительный анализ литературных и патентных источников, предлагается впервые и не имеет прямых аналогов.