Plasma-impulspåvirkning ( PIP ) er en af metoderne til at intensivere olie- og gasproduktion, baseret på brugen af reservoirets resonansegenskaber . Metoden består i at øge permeabiliteten og piezokonduktiviteten af reservoiret ved at skabe et omfattende system af mikrorevner og ændre væskens dynamiske egenskaber (olie, gas, kondensat, vand). Påvirkningen af produktionsbrøndene forårsager væsketilstrømning til brønden, og påvirkningen af injektionsbrøndene fører til en stigning i deres injektivitet.
Metoden gør det muligt at genoprette produktionen ved boringer, hvor olie- eller gasproduktion ved traditionelle metoder af forskellige årsager er umulig eller urentabel. Det er også teoretisk muligt at anvende metoden til udvikling af svært genvindelige reserver, herunder højviskositet, skifer osv. [1]
En elektrisk højspændingsstrøm (3000 V ) føres gennem aflederens elektroder i området for arbejdsintervallet inde i brønden . En elektrisk lysbue, karakteriseret ved en høj grad af nedbrydning af molekyler og ionisering , fører til dannelsen af et plasma med en øjeblikkelig temperaturstigning (i størrelsesordenen 20.000 - 40.000 ° C). På grund af dette udvikles et højt tryk (i størrelsesordenen 10³ MPa) inden for få mikrosekunder. Den øjeblikkelige ekspansion af plasmaet skaber en stødbølge, og den efterfølgende afkøling og kompression af plasmaet forårsager en kompressionsbølge og væskestrømning tilbage i brønden gennem perforeringerne i foringsrørstrengen. Spreder sig i brøndnære zone og ødelægger tilstopningsformationer. Med flere gentagelser af udladningen forplanter energien fra stødbølgen sig gennem formationens faste skelet og ind i væsken, hvorefter den bliver til langsgående (elastiske) bølger . [2] De vigtigste parametre for elektrohydraulisk behandling, der bestemmer dens effektivitet, er trykket fra stødbølgen og antallet af genererede impulser langs perforeringsintervallet.
Som følge af påvirkninger dannes der bølger af elastiske deformationer i massivet, som forplanter sig over lange afstande fra brønden og giver betydelige effekter både i selve den spændende brønd og i brønde placeret inden for en radius af flere hundrede meter fra denne. [3]
Jordskælvsobservationer tjente som en impuls til systematiske undersøgelser af indflydelsen af vibrations-seismiske processer på olie- og gasforekomster . Det blev fundet, at reservoirtryk og brøndstrømningshastigheder ændrer sig under jordskælv . Jordskælvet i det sydlige Californien i 1952 forårsagede således nogle steder en tidobling af trykket ved mundingen af strømmende brønde, som varede i mere end to uger. På Novogroznenskoye-feltet var der under jordskælvene i 1950 og 1955, hvis intensitet nåede 6 - 7 point, en stigning i reservoirtryk og olieproduktion. Under jordskælvet i Dagestan i 1970 steg olieproduktionen i olieforekomster inden for en radius af mere end 200 km fra epicentret. Så ved en af brøndene i Eldarovskoye-feltet, der ligger 220 km fra jordskælvets epicenter, var stigningen i strømningshastigheden mere end 900 tons/dag [4] .
For at betegne påvirkningen på bundhulsdannelseszonen (BFZ) af elastiske vibrationer er der mange forskellige udtryk: "vibrerende", "akustisk", "hydroakustisk", "bølge", "hydrobølge" osv. [5] Ifølge litteraturen er PPP'ets maksimale respons på påvirkningen af elastiske vibrationer i det selektive lavfrekvente område på 20-300 Hz, og dybden af det effektive stød, bestemt af den rumlige energifordeling af elastiske vibrationer og energitærsklerne for indtræden af effekter, når fra flere til 10 meter eller mere. . Disse er afstandene i dannelsesmediet for de betragtede frekvenser i størrelsesordenen af bølgelængden. Eksperimenter viser [6] , at under påvirkning af lavfrekvente tryksvingninger med høj amplitude i en væske af størrelsesordenen 0,3 MPa sker der en irreversibel stigning i den absolutte permeabilitet af mættede porøse medier. Relative ændringer i permeabiliteten af kunstigt cementerede kerner når 30 % og er forbundet med dannelsen af nye filtreringskanaler i et porøst medium, en ændring i porøsitet, revneåbning, ompakning og en ændring i orienteringen af kornene, der udgør porøst medium.
Eksistensen af resonanstilstande til excitation af vibrationer i brønden, forbundet med parametrene for det omsluttende porøse medium, bekræftes af nogle akustiske eksperimenter [7] , der viser, at hvis en modtager af lydvibrationer sænkes ned i borehullet fyldt med væske og støjens energispektrum måles, så på niveauet for forekomsten af formationen mættet med væske, kan man fremhæve resonansfrekvensen.
Resonant excitation af brønden kan opnås både i modusen for højfrekvente radiale resonanser af væskelaget [4] og i modusen for longitudinelle resonanser af væskesøjlen ved lave frekvenser [6] . Ved at variere generatorens tekniske parametre inden for brøndens produktive interval er det muligt at vælge resonansexcitationsfrekvenserne og opnå matchning af excitationsfrekvensen med reservoirets resonansegenskaber.
Hvis der kræves en meget betydelig energi fra en ekstern handling for at overføre et system fra en ligevægtstilstand til en ny tilstand, så hvis det er i en metastabil tilstand, kan en ekstern handling af selv lav intensitet forårsage en kvalitativt ny tilstand af miljøet [ 4] . Påvirkningen af miljøet, under hensyntagen til den mulige metastabilitet af dets karakteristiske parametre, er energimæssigt den mest gavnlige.
Betydelig indledende termodynamisk ikke-ligevægt af bundhulszonen som et objekt for indflydelse [7] , muligheden for manifestation af naturkræfter i feltudviklingsprocesserne, for eksempel forekomsten af mætningsspring, ikke-ligevægtstilstande af kapillærer kræfter ved kontakterne af forskelligt mættede zoner, som kan nå værdier på 0,003 - 0 i små porer i det produktive medium ,05 MPa [4] og eksistere i lange perioder [8] , samt muligheden for eksistensen af andre metastabile tilstande i bundhulszonen - alt dette antyder muligheden for en "respons" af BFZ'en under vibrationspåvirkning [9] med ret lave intensiteter af det oscillerende felt.
For første gang blev metoden til behandling af bundhulszoner af injektions- og produktionsbrønde ved hjælp af vibrationsbølgepåvirkning testet i oliefelter tilbage i 60'erne, og ganske opmuntrende data om dens teknologiske effektivitet blev straks opnået. Ikke desto mindre har yderligere erfaring vist, at for at opnå høj succes og rentabilitet af metoden, når den anvendes under komplicerede geologiske og feltmæssige forhold for brønddrift, er det nødvendigt at udføre en række teoretiske, laboratorie- og feltundersøgelser, design og teknologiske undersøgelser.
Sammen med dette begyndte de i 60'erne i USSR 's oliefelter at anvende effekten af elastiske vibrationer på bundhulsdannelseszonen ved hjælp af forskellige borehullsanordninger sænket ned i brøndene. Det var i denne retning, at de mest imponerende forudsætninger for udviklingen af vibrowve-metoden blev opnået. De mest udbredte er generatorer, der bruger det hydrodynamiske hoved af procesvæsken, der pumpes ind i brønden (vand, overfladeaktive opløsninger , olie, opløsningsmidler, syrer osv.) til drift.
På trods af de vellykkede resultater er den udbredte brug af puls-påvirkningsmetoder baseret på brug af sprængstoffer i felter under geologiske og feltforhold begrænset af deres lave effektivitet, utilstrækkelige pålidelighed og meget betydelige sikkerhedsproblemer.
Puls-impact metoderne omfatter også den elektrohydrauliske [10] (EHV) metode til brøndbehandling, hvor effekten af elektrisk nedbrydning af brøndvæsken mellem elektroderne i borehulsanordningen bruges til at opnå trykimpulser. Ud over den elektromagnetiske stråling fra udledningen og den frigivne varme dannes en trykimpuls, et gasdamphulrum og dets efterfølgende pulserende sammenbrud i brøndvæsken. EGW-metoden er ikke udbredt på grund af dens lave effektivitet, især når den bruges i dybe brønde.
Teknologien til plasma-puls eksponering, som dukkede op i 2007, er en videreudvikling af teknologien til elektrisk eksplosion , tidligere udviklet af et team af forfattere fra St. Petersburg Mining University og Federal State Unitary Enterprise "NIIEFA" opkaldt efter D.V. Efremov.
En omfattende undersøgelse af de processer, der forekommer under vibrationspåvirkning i mættede reservoirer, lagde grundlaget både for skabelsen af nye pålidelige, højeffektive oscillationsgeneratorer og andre tekniske midler og for udviklingen af rationelle teknologier ved hjælp af videnskabeligt underbyggede driftsparametre.
Påvirkningen af elastiske vibrationer under omvendte forhold fører til en skarp intensivering af rengøringen af et porøst medium forurenet med forskellige brodannelsesmidler. I denne henseende er kombinationen af vibrationsbølgevirkning med skabelsen af nedskæringer i brøndens produktive interval en af de nødvendige betingelser for effektiv rensning af bundhulszonen, især for brønde med lavt reservoirtryk.
På grund af pålæggelsen af oscillerende elastiske deformationer intensiveres dannelsen af yderligere revner, mens der opstår omfordeling og svækkelse af de resterende elastiske spændinger, hvilket reducerer deres lukning efter trykudløsning. Fortegnsvariable elastiske deformationer af formationen i brøndboringsområdet og på perforeringskanalerne fører til fremkomsten af et netværk af mikrorevner både på overfladen af perforeringskanalerne og langs radius fra dem ind i formationens dybde, hvilket øger antallet af åbne kanaler for væsketilstrømning.
PIP-teknologi har følgende sæt karakteristika: