«Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина»

Разработка струйного оборудования для очистки ствола скважины и призабойной зоны в условиях кавитации

УДК: 622.276.6:532.525
DOI: -

Авторы:

¹ Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Российская Федерация

Ключевые слова: кавитация, нефтяные скважины, очистка призабойной зоны пласта, струйная установка, генератор кавитации, песчано-глинистые пробки

Аннотация:

Очистку ствола скважины и призабойной зоны необходимо проводить перед всеми операциями ремонта. Из года в год растет количество ремонтных работ на скважинах истощенных месторождений, таких, например, как месторождения Краснодарского края. Однако известные устройства часто неэффективны для разрушения сцементированных и глинисто-песчаных пробок из-за недостаточного гидродинамического воздействия. С некоторых пор обращено внимание на возможность полезного использования кавитации для очистки ствола и стенок скважин от кольматанта. В статье представлена новая методология проектирования кавитационных систем струйной очистки призабойной зоны пласта (ПЗП), разработанная на основе анализа современных достижений теории и практики кавитационных технологий. Показано, что для разрушения под действием кавитации минеральных агрегатов, из которых сложены скважинные пробки, требуется подвод энергии в пределах не менее 12–60 кДж/л, а генератор гидродинамической кавитации обеспечивает создание устойчивого эффективного облака кавитационных пузырьков при числе кавитации в диапазоне 0,7–1,7. Оптимальные генераторы кавитации имеют форму трубки Вентури с углом расхождения конического выкидного участка 6–7°. Разработан ряд погружных струйных компоновок, реализующих кавитационное истечение. Новизна и уникальность разработанных устройств подтверждаются патентами на изобретение. Устройства прошли опытно-промышленные испытания на скважинах.

Список литературы:

1. Кабдешева Ж.Е. Разработка технологий эксплуатации скважин и обработки призабойной зоны струйными насосами: дис. … канд. техн. наук: 25.00.17. – М., 2003. – 171 с.
2. Пахлян И.А. Анализ современных представлений о процессе схлопывания кавитационного пузырька с точки зрения применимости к расчету струйных установок для нефтегазовых технологий // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2024. – № 2 (315). – С. 114–128.
3. Dynamics of laser-induced bubble pairs / B. Han, K. Kohler, K. Jungnickel [et al.] // J. Fluid Mech. – 2015. – Vol. 771. – P. 706–742.
4. Plesset M.S., Chapman R.B. Collapse of an initially spherical vapor cavity in the neighbourhood of a solid boundary // J. Fluid Mech. – 1971. – Vol. 47, part 2. – P. 283–290.
5. Jing Luo, Zhipan Niu. Jet and Shock Wave from Collapse of Two Cavitation Bubbles // Nature: Scientific Reports. – 2019. – 04 Feb. – Vol. 9.
6. Delmas H., Barthe L. Ultrasonic mixing, homogenization, and emulsification in food processing and other applications // Power Ultrasonics: Applications of High-Intensity Ultrasound. – Elsevier, 2015. – P. 757–791.
7. Visualisation of acoustic cavitation effects on suspended calcite cristals / R.M. Wagterveld, L. Boels, M.J. Mayer, G.J. Witkamp // Ultrasonics Sonochemistry. – 2011. – Vol. 18. – P. 216–225.
8. Kaiser M., Berhe A.A. How does sonification affect the mineral and organic constituents of soil aggregates? A review // Journal Plant Nutrient Soil Science. – 2014. – Vol. 177. – P. 479–495.
9. Scale-up disaggregation of palygorskite crystal bundles via ultrasonic process for using as potential drilling fluid / J. Xu, W. Wang, Y. Lu [et al.] // Ultrasonic Sonochemistry. – 2022. – Vol. 89. – P. 106–128.
10. Mancuso G., Langone M., Andreottola G. A critical review of the current technologies in wastewater treatment plants by using hydrodynamic cavitation process: principles and applications // Journal of Environmental Health Science and Engineering. – 2020. – Vol. 18. – P. 311–333.
11. The issue of cavitation number value in studies of water treatment hydrodynamic cavitation / A. Sarc, T. Stepisnic-Perdih, M. Petcovsek, M. Dular // Ultrasonics Sonochemistry. – 2017. – Vol. 34. – P. 51–59.
12. Омельянюк М.В., Пахлян И.А. Исследования генераторов кавитации для процессов виброволновой раскольматации добывающих скважин // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2022. – № 5. – С. 15–19.
13. Омельянюк М.В., Пахлян И.А. Повышение эффективности освоения и эксплуатации добывающих скважин за счет применения импульсно-ударного, кавитационного воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта // Нефтепромысловое дело. – 2014. – № 11. – С. 19–23.
14. Пат. 2563896 Рос. Федерация, МПК Е21В 37/00. Погружная эжекционная установка для очистки забоя скважин от песчаных пробок в условиях аномально низкого пластового давления / И.А. Пахлян. – № 2014141096; заявл. 10.10.2014; опубл. 27.09.2015, Бюл. № 27.