Стенд для исследования волнового резонансного воздействия на газоконденсатный пласт

Предлагаемая полезная модель относится к области добычи газового конденсата и может быть использована при разработке методов повышения газоконденсатоотдачи разрабатываемых месторождений. Предлагаемый стенд для исследования процессов фильтрации углеводородных флюидов, включает 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, кроме того, в состав стенда включен дополнительный 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. В качестве генератора высокого давления в настоящем стенде используется узел, состоящий из нагнетательного насоса и регулирующего крана. Нагнетательный насос увеличивает давление на выходе экспериментального участка, регулирующий кран уменьшает это давление. Процесс изменения давления происходит по заданному (например, синусоидальному) закону. Предлагаемая полезная модель позволяет моделировать резонансные волновые методы воздействия на пласты, содержащие углеводородные флюиды. Ил.1.

Предлагаемая полезная модель относится к области нефте- и газодобычи и может быть использована при разработке методов повышения газоконденсатоотдачи газоконденсатных месторождений.

Известен стенд, предназначенный для исследования пластовых процессов и включающий блоки: модели пласта, создания рабочего давления, заполнения рабочими флюидами, контрольно-регулирующую и запорную аппаратуру, систему сепарации исследуемых флюидов.

Недостатком этого стенда является отсутствие блока, создающего волновое воздействие на исследуемый объект [Р.И.Вяхирев, А.И.Грищенко, P.M.Тер-Сакисов. Разработка и эксплуатация газовых месторождений. М: Недра, 2002. 880 с.].

Наиболее близким к предлагаемой модели является стенд для исследования процессов фильтрации углеводородных флюидов, 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 (Патент РФ 72347 МПК G09B 23/06 от 10.04.2008 - прототип.). Недостатком этого стенда является отсутствие возможности воздействия на исследуемый объект волнами давления с заранее заданными частотой и амплитудой.

Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу определения результатов воздействия на исследуемый объект волнами давления, имеющими регулируемые частоту и амплитуду и изменяющимися во времени по заданному закону.

Поставленная техническая задача решается тем, что в стенд, 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, введен дополнительный 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.

Задачи по изучению такого рода воздействий возникают при проведении физического моделирования газоконденсатных пластов.

Жидкостную пробку, возникающую в призабойной зоне газоконденсатных добывающих скважин при работе скважины в режиме истощения, можно разрушить с помощью резонансного воздействия волнами давления, создаваемыми в устье скважины, причем частота, амплитуда и время воздействия, обеспечивающие минимальное время разрушения газоконденсатной пробки, выбираются исходя из термодинамических и массообменных свойств пласта и теплофизических свойств флюида.

Предлагаемое техническое решение дает возможность моделировать резонансное волновое воздействие на пласт, что способствует обоснованию выбора резонансной частоты и амплитуды воздействия, и позволяет разработать новый метод повышения конденсатоотдачи.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется схемой, представленной на фиг.1.

Стенд содержит экспериментальный участок 1, предназначенный для термостатирования экспериментального участка нагреватель 2, тензодатчики 3 и термопары 4 служат для измерения распределения давления и температуры по длине модели, датчики давления 5, краны 6, расходомер 7, редуктор 8 являются элементами запорно-регулирующей системы стенда, разделительный цилиндр 9, насос-дозатор 10, кран 11 с электроприводом обеспечивают необходимое давление в экспериментальном участке, детонационная камера сгорания 12 служит для генерации ударных волн в исследуемом флюиде, измерение расхода исследуемого флюида производится газовым счетчиком 13 и расходомером 14, генератор высокого давления 15 обеспечивает регулируемый по времени и амплитуде перепад давления на экспериментальном участке.

В качестве одномерной модели пласта использовалась труба длиной 2,2 м и внутренним диаметром 10 мм, изготовленная из нержавеющей стали Х18Н10Т и заполненная предварительно промытым кварцевым песком фракции 0,09-0,125 мм.

Новым по отношению к описанному прототипу элементом экспериментальной установки является генератор высокого давления 15, который обеспечивает регулируемый по времени и амплитуде перепад давления на экспериментальном участке. В качестве генератора высокого давления в настоящей установке используется узел, состоящий из нагнетательного насоса и регулирующего крана. Нагнетательный насос увеличивает давление на выходе экспериментального участка, регулирующий кран уменьшает это давление. Процесс изменения давления происходит по заданному (например, синусоидальному) закону.

Предлагаемый стенд работает следующим образом:

При проведении экспериментов по разрушению конденсатной пробки, возникающей в процессе фильтрации модельной смеси метан-н-бутан в экспериментальном участке, после приготовления в блоке разделительных цилиндров 9 смеси с необходимыми концентрациями компонентов насос-дозатор 10 повышает давление в блоке и в экспериментальном участке до закритического для данной смеси. Затем поддерживается постоянный перепад давления на экспериментальном участке, при этом расход смеси контролируется расходомерами 7 и 14. Резкое уменьшение расхода смеси и изменение концентраций компонентов в выходящем из экспериментального участка газе сигнализирует об образовании жидкостной пробки. В этот момент генератор высокого давления 15 с помощью заданной программы изменяет давление смеси таким образом, чтобы это изменение по амплитуде, частоте и времени воздействия соответствовало резонансной частоте системы. В результате резонансного воздействия конденсатная пробка разрушается, при этом время разрушения пробки минимально.

Таким образом, предлагаемое техническое решение расширяет возможности исследований при моделировании процессов газоконденсатодобычи и при поиске оптимальных методов увеличения коэффициента извлечения пластового сырья.

Стенд для исследования волнового резонансного воздействия на газоконденсатный пласт, 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, отличающийся тем, что в состав стенда включен дополнительный 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.