Плазма в нефтяной скважине

    Когда-то на уроке географии я представляла, что нефть плещется в эдаких подземных озерах. А добывают ее так: делают дырку в земле и она сама вытекает. Позднее я с удивлением узнала, что нефть частенько «выдавливают» из пористых пород, обогащённых углеводородами, и при добыче нефти используются чуть ли не космические технологии. Так как недавно тема нефтедобычи обсуждалась в подкасте «Опытные на кухне», в этой статье хотелось бы рассказать об одной интересной технологии, при которой в скважине можно искусственно создать… плазму!

    Когда скважина уже дает нефть, с течением времени поток из нее ослабевает. А ослабевает он по разным причинам, в том числе и из-за так называемой кольматации. Это сложный процесс, в котором в большей или меньшей степени протекают различные явления: образование глинистой корки на стенках скважины, набухание глинистых частиц породы, выпадение в осадок химических соединений, и проникновение в пласт твердых частиц. Как же в таком случае прочистить поры? Рабочих в скважину не спустишь- дырка слишком узкая, а закачка химических реагентов не всегда хорошо помогает и может вредить экологии. К тому же, прочищая скважину, желательно было бы не разрушить саму скважину. А в России ко всему вышесказанному надо прибавить тяжёлые климатическкие условия для работы персонала…

    Но в середине 90-х годов был придуман оригинальный метод очистки скважин — это плазменно-импульсное воздействие на пласт. Суть его в подводном искровом разряде, при котором возникают ударные волны, значительные перемещения жидкости, инфра- и ультразвуковое излучение, мощные электромагнитные поля (десятки тысяч эрстед), а также многократная ионизация соединений и элементов, содержащихся в жидкости, и образование низкотемпературной плазмы с температурой до 4000° С. При этом давление достигает 1000 МПа.

    image
    Источник: www.novas-energy.ru

    Как же создаётся такой разряд и почему такие космические условия не разрушают скважину?

    Процесс плазменно-импульсного воздействия происходит следующим образом: в скважину спускают цилиндрический генератор, в разряднике которого находится металлический проводник. После этого через проводник пропускают настолько большой ток, что проводник мгновенно испаряется и превращается в плазму. Так как разряд происходит в воде, при взрыве проходит химическая реакция металлического пара с водой, и ток проходит по продуктам этой реакции, которые тоже взрываются. В результате образуется газовый пузырь. В этих случаях волна сжатия, распространяющаяся в жидкости, превращается в ударную волну.

    Расширение пузыря происходит до тех пор, пока кинетическая энергия растекающегося потока не перейдет полностью в потенциальную энергию пузыря, давление в котором меньше гидростатического. Затем под действием гидростатического давления происходит обратное движение жидкости, потенциальная энергия снова переходит в кинетическую энергию сходящегося потока. При захлопывании полости давление газа в ней резко возрастает. Под действием этого давления жидкость отбрасывается назад и процесс повторяется в виде последующих затухающих пульсаций. Практически вся энергия в таком случае распространяется горизонтально, поочерёдно сжимая и растягивая среду, в результате чего кольматант выносится в ствол скважины. Такие горизонтальные импульсы не нарушают целостность скважины, но при этом распространяются на большие расстояния и даже могут увеличить добычу в соседних скважинах.

    image
    Источник: www.novas-energy.ru

    Установка представляет собой цилиндрический корпус в котором последовательно расположены высокочастотный генератор (создает последовательность импульсов), высоковольтный блок (создает высокое напряжение), блок накопительных конденсаторов, блок управления прибором, электроды излучателя и между ними плазменный канал, а также устройство подачи электродов в плазменный канал. Для создания разряда используют конденсаторы емкостью около 50 — 200 мкФ, заряженные до 3 000 — 6 000 вольт. Так как по спец кабелю (он еще выдерживает высокие механические нагрузки на растяжение) не передать больше 1 000 вольт, то конденсаторы и трансформатор повышающий напряжение расположен в самом приборе, что требует от разработчиков приборов феерической изобретательности.

    Следует заметить, что метод придуман в России в Горном университете (Санкт-Петербург). Так что гордимся российскими инженерами!
    Поделиться публикацией
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 23

      0
      А почему энергия не переходит просто в тепловую?
        +5
        Удивлен… наличием сразу всех этих терминов в одном абзаце:
        «50 — 200 мкФ», «3 000 — 6 000 вольт», «феерической изобретательности».
        Уважаемые, поясните, что-же такого феерически-изобретательного вам пришлось сделать?
        Я бы понял, если-б вы заряжали 200 мкф до 6 кв, моим любимым ATB322515 от литиевой батареки, и при этом были-бы ограниченны диаметром, не более в шариковой ручки.

        image

        Тогда может быть да. А при ваших габаритах… кхм… да там изобретать то нечего :)
          0

          Не надо путать поляризованный и неполяризованный конденсатор да на 6 КВ

            +6
            Учитывая стандартные размеры каротажного зонда, туда без особых проблем влезет даже батарея кондёров, даже если ее набирать керамикой 0.1 мкф по 1кВ вольт до 200 мкф на 6кВ :)

            При бюджете близком к «анлимитед»(в связи со сферой применения), засадить пару катушек кондёров автомантажем на круглые(поперечные) платы и собрать из них накопительный блок на продольных токонесущих штифтах… или даже лучше, скажем на полуцилиндрах, чтоб выдерживали сверх-высокий импульсный ток и не испарялись при этом. Не вижу особых препятствий.

            Если уж делать по уму, то можно кондёры хорошие подобрать, возможно есть что-то специфическое, а не киловольтный ширпотреб на 0.1мкф, кстати, дающий каждый как минимум по амперу в импульсе, который вон в ящике стола тоннами лежит.

            Сколько там по габаритам зондик, кажется 40-58мм в диаметре при 5-8м длинны? :) Да там вагон места, туда слон влезет :)

            Это так, на вскидку, если пораскинуть мыслями чуть более плотно, то конечно найдутся еще решения, намного лучше. Тем-более речь идет о целом университете!

            Просто очень удивлен таким фразам про изобретательность. Вроде как стандартная инженерная задачка. Вот и стало интересно, что-же там такого, архи-сложного.
            Может там надо токи 10^10А получить?

            С изумлением запасся попкорном в ожидании ответа. :)
              0
              Интересно написали. Спасибо.
                0
                Если мы будем обычные конденсаторы заряжать и замыкать, то они долго не проработают. Тут нужны конденсаторы с нормированной реактивной мощностью, причем большой, т.е. конденсаторы которые могут пропускать через себя большой ток. Можете посмотреть размеры конденсаторов типа К15У это ВЧ керамика с нормированной реактивностью и КС2-6,3-100 это для компенсации реактивной мощности, тут тоже нормированная реактивная мощность. Размеры прямо скажем немаленькие. Размер прибора 102 мм диаметр и 2.6 м длина. Подозреваю, что толщина стенки более 10 мм. Еще помимо батареи там куча всего, включая трансформатор. Так что это не стандартная инженерная задача. Какие здесь токи текут? Если нужно испарить медную проволоку диаметром 0.45 мм за 55 мкс, то наверное сказать «под 100 А» то не сильно соврешь:) Предохранитель на 30А имеет диаметр медной проволоки около 0.5 мм.
              0
              Может быть там батарея конденсаторов _каждый_ 50-200мкФ 3-5кВ, а нам просто не сказали их количество?
              Тогда запасенная энергия получается уже повеселее, и задачка может тянуть действительно на феерическую изобретательность.
                0
                Это суммарная емкость. Общая.
              0
              Штука интересная, только я так и не понял почему эти колебания не разрушают ствол в поперечном направлении?

              Пока что есть догадка, что автор несколько преувеличивает мощь разрядов. Опять же, тоже удивила ёмкость конденсаторов — 200мкФ это, прямо скажем, не больно мощно.

              Подозреваю, что на деле весь процесс выглядит скорее больше похожим на робкое пшыканье разрядами в канале скважины.
                0
                Энергии 1кДж маловато для разрушения скважины. Может оно и похоже на «пшиканье», но на 10-50 т/сут дебита добавляется после этого всего.
                +1
                Ну судя по ёмкости кондеров, с тем же успехом можно было просто металлической болванкой пошурудить в скважине. Либо ошибка в тексте.
                  0
                  Тут важна не только емкость, но и напряжение. «Шерудение болванкой» не приведет к электрогидравлическим эффектам.
                    0
                    А может лучше, полезную работу по считать…
                  +3
                  закачка химических реагентов не всегда хорошо помогает и может вредить экологии

                  улыбнуло. Вред окружающей среде может навредить экологии.
                    –1
                    А что мешает просто взрывчаткой жахнуть?
                      +1
                      Закопаешь 40 лямов (стоимость строительства скв.)
                      +1
                      Все красиво на словах. Но ОПИ показывает совсем иные результаты)
                        0
                        Никто не шутил ещё, что 200 мкФ@6кВ = 3600 Дж? И чего этой энергией сделаешь в масштабах скважины?
                          0

                          Какой замечательный подкаст!

                            0
                            Когда скважина уже дает нефть, с течением времени поток из нее ослабевает. А ослабевает он по разным причинам, в том числе и из-за так называемой кольматации.

                            Описанный процесс кольматации, наверное, в наименьшей степени влияет на снижение добычи, если вообще влияет…

                            Основная причина — это все-таки падение пластового даления, либо обводнение продукции или прорыв газа/воды в скважину, с чем как раз и пытаются бороться нефтяники. Для поддержания пластового давления на месторождении проводится, как правило, закачка воды в пласт или газа в газовую шапку. Технология не нова и применяется практически повсеместно.

                            А кольматацию призабойной зоны можно убрать обычным герметичным перфоратором (то бишь взрывчаткой), который при срабатывании создает депрессию в стволе скважины в 100-200 атм менее чем за 0.05 сек. При таком воздействии любой кольматант со свистом выносится в скважину.

                            В настоящее время все массово стали переходить на технологию ГРП (гидроразрыв пласта), когда в пласте формируют трещину или несколько трещин и получают просто огромный прирост добычи. В таких скважинах проблема кольматации уже не стоит…
                              +1

                              Есть много причин гордиться российскими инженерами, но эти разрядники к ним не относятся. Рекламой этого прибора заспамили все тематические конференции. При этом сопровождающие специалисты не могут ответить простейшие вопросы, но прекрасно находясь общий язык с руководством. Это один из видов фильтров Петрика. У нас в нефтянке таких хватает, к сожалению.
                              По технологии — плазмы в воде не бывает, она бывает в вакууме. Когда плазма вступает в контакт с водой получается теплая вода. Мощность разрядов такова, что прибор не сможет вскипятить стакан с водой. Никаких волшебных эффектов у искрового разряда в колонне с водой нет

                                0
                                Не в защиту этих товарищей, уж больно джоулей у них маловато, однако эффект Юткина вспоминается…
                                0
                                Задача описана некорректно. Описанное решение не решает поставленную задачу. Представленные аналоги аналогами не являются.

                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                Самое читаемое