Ультразвук в газо- нефте- добывающей промышленности

«Макрозвук» в газо и нефтедобывающей промышленности

Ультразвуковые технологии в газонефтедобыче

Попытки применения мощного ультразвука в нефтегазовой отрасли показали перспективность применения акустических технологий. Ученые доказали эффективность ультразвуковых технологий в приготовлении буровых растворов, в обработке призабойных зон скважины, в процессах экстракции вязкой нефти, процессах разделения в системе песок-тяжелая нефть, в повышении жидкотекучести тяжелых нефтепродуктов, рекуперации нефтяных скважин и т.д.

Специалистам, работающим в нефтегазовой промышленности, давно известны эти работы, но им также известна причина, по которой эти технологии не находят широкого применения в производстве. Основной причиной до настоящего времени являлось отсутствие надежной и экономичной ультразвуковой техники. Например, установка УАВ–1,5–20 для обработки призабойной зоны скважины, состоящая из наземного высокочастотного генератора ПВГ–10–22, блока поляризации БПИ–300–9 и погружного ультразвукового преобразователя ИАВП–1,5–20 диаметром 42 мм, потребляет 10 кВт мощности при выходной акустической мощности 1,5 кВт (и то еще не факт, что эти 1,5 кВт акустики есть в наличии). Ультразвуковой преобразователь опускают в скважину на каротажном кабеле (например, КТ–7–70–180). При глубине скважины более 200 метров потери на кабеле сводят на нет все усилия, поскольку для предотвращения потерь и эффективной передачи высокочастотной (ВЧ) энергии генератора длина кабеля между ним и излучателем должна быть минимальной.

Развитие импульсной техники и наличие современной элементной базы микроэлектроники позволило создать новое поколение ультразвуковых генераторов. Научно-Производственная Лаборатория "Ультра Звуковые Технологии" разрабатывает и изготавливает ультразвуковые генераторы, способные работать в довольно жестких эксплуатационных условиях. Современные ультразвуковые генераторы имеют ряд защит и микропроцессорное управление параметрами. Но самое главное то, что концепция конструкции генератора позволяет изготовить его в интегрированном варианте, т.е. дает возможность изготовить специальный глубинный "инструмент" в виде "снаряда", совмещающего в своей конструкции ультразвуковой преобразователь и генератор, что дает возможность опускать "инструмент" для работы в скважину на любую глубину, исключая, при этом, потери ВЧ энергии ввиду отсутствия кабеля между генератором и преобразователем, а потери на силовом кабеле питающей сети напряжением 380 В переменного тока промышленной частоты несущественные. Такая конструкция "инструмента" открывает возможность активного ультразвукового воздействия на обрабатываемую среду и значительно увеличить эффективную акустическую мощность преобразователя ультразвуковой энергии.

Теперь рассмотрим те возможности, которые нам открываются при использовании погружной ультразвуковой системы.

Создание моделей образования залежей нефти, газа и конденсата оказывает существенную помощь при решении важнейшей научно-технической проблемы – повышения коэффициента нефте- и конденсатоотдачи пластов. Существующими сегодня методами добычи из недр извлекается обычно не более 25 % содержащейся в них нефти, а нередко и меньше. Реже это значение повышается до 33–35 % и лишь в очень редких случаях превышает 50 %. Остальная часть нефти остается в пластах неизвлеченной.

Актуальность решения этой проблемы очевидна и не нуждается в комментариях. Повышение коэффициента нефтеотдачи равносильно открытию новых месторождений. При этом "открытие" таких месторождений в технико-экономическом плане несоизмеримо более выгодно, чем открытие и разработка фактически новых месторождений: ведь отпадает необходимость в проведении дорогостоящих геологоразведочных работ, бурении эксплуатационных скважин, обустройстве промыслов и т.д. Особенно это актуально для Украины, с ее огромным количеством старых малодебитных скважин. Мы не будем сейчас детально останавливаться на "физике" процесса, а лишь акцентируем внимание на уникальной возможности значительно увеличить добычу.

Второй вопрос, который хотелось бы рассмотреть в этой статье, - газовые месторождения. Результаты исследований, связанных с выявлением условий образования нефти и углеводородных газов, говорят нам об имеющемся огромном количестве углеводородных газов, растворенных в подземных водах. По подсчетам специалистов, количество таких газов поистине огромно и исчисляется сотнями триллионов кубических метров. Только в Западной Сибири в подземных водах растворено углеводородных газов на два порядка больше (в сотни раз), чем их содержится в залежах. Совершенно очевидно, что по мере завершения разработки газовых месторождений возникнет острая потребность в извлечении газов, растворенных в воде.

Научно-Производственной Лабораторией "Ультра Звуковые Технологии" разработан достаточно экономичный метод повышения дебитности нефтяных скважин, уникальный метод извлечения газа из подземных вод, а также ультразвуковые технологии для технологических процессов по добыче, транспортировке и переработке нефти и газа. Хочется особо отметить, что все эти технологии экологически чистые, безопасные и требуют лишь затрат электроэнергии. Для активного применения этих технологий необходимо выявить закономерности распространения в недрах таких газов, условия их накопления, т.е. вывести теоретическое обоснование распространения газонасыщенных подземных вод, и, естественно, необходимо тесное сотрудничество с профильными институтами.

Исследуя прибрежный шельф Черного моря, с целью разработки газовых месторождений, ученые Украины и Германии сделали необычное открытие. Оказывается, донные иловые отложения Черного моря представляют собой, по большей части, кристаллогидраты, содержащие значительное количество метана, и являющиеся перспективными для промышленной разработки. Но эффективной технологии такой добычи газа пока нет.

Научно-Производственной Лабораторией "Ультра Звуковые Технологии" разработан уникальный "Метод разрушения кристаллогидратов на ГРС магистральных газопроводов". Этот метод является эффективным и экономически оправданным, основан на воздействии мощных ультразвуковых колебаний на кристаллогидратные пробки, которые разрушаются под действием кавитации и акустических течений. Объединение метода разрушения кристаллогидратов с методом дегазации воды открывает возможность разработки газа, находящегося в донных иловых отложениях Черного моря. Ультразвуковая погружная система, разработанная Научно-Производственной Лабораторией "Ультра Звуковые Технологии", позволит разрушать кристаллогидраты иловых отложений, дегазируя при этом воду, т.е. осуществлять экономически оправданную и экологически безопасную добычу газа.

Использование ультразвуковых технологий в газо- и нефтедобывающей отрасли и, особенно, дегазация подземных вод, а также разрушение кристаллогидратов донных иловых отложений позволит осуществлять экономически оправданную и экологически безопасную добычу газа, т.е. обеспечит новый мощный источник энергии для экономики Украины, тем самым открывая путь к ее энергетической независимости.

29.01.2009

Зав. Лаборатории Валерий Буряков

Техн. директор Александр Кореневич