Одной из основных проблем нефтедобывающей промышленности является неполная (как правило, не более 40%) добыча нефти первичными методами из нефтяного пласта. Для некоторых нефтяных пластов, содержащих запасы высоковязкой нефти, за счет собственной потенциальной энергии пласта удается добыть не более 10−15%. В последующем на нефтяной пласт, для повышения эффективности нефтяного коллектора, осуществляется дополнительное воздействие вторичными методами. Основные из них связаны с вытеснением нефти путем закачки в пласт через дополнительные скважины-инъекторы различных водных растворов, которые позволяют повысить нефтедобычу еще на 15−20%. Помимо гидравлических методов исследуются возможности вторичного воздействия на пласт различными физическими полями – тепловыми, ультразвуковыми, магнитными, высокочастотными, электромагнитными, а также их комбинациями [1].
Наряду с традиционными вторичными методами повышения эффективности нефтяных коллекторов несомненными перспективами обладают методы, основанные на электрической обработке призабойной зоны, непосредственно прилегающей к нефтедобывающей скважине. Однако многие вопросы приложения электрокинетических явлений в нефтепромысловой практике недостаточно изучены [2, 3].
Однако принципиальная возможность повышения скорости фильтрации нефти в мелкопористых грунтах за счет электроосмоса доказана экспериментально в работе [4].
Целью данной работы является математическое моделирование режимов работы и анализ эффективности устройства, предназначенного для интенсификации нефтедобычи за счет непрерывного электрического воздействия на призабойную зону пласта.
Предлагаемое устройство (рис. 1) наиболее целесообразно размещать в непосредственной близости к месту подключения кабеля к погружному электродвигателю. Отбор мощности от кабеля осуществляется к блоку питания, который состоит из следующих основных элементов: кабельный ввод, понижающий трансформатор, выпрямитель, выводы на электроды.
На рис. 1Б представлена конструкция устройства в виде биполярного электрода. Четыре положительных электрода, выполненных в виде телескопических штанг, необходимо отдалить от скважины непосредственно в пласт на некоторое расстояние. Такое расположение электродов возможно обеспечить за счет применения технологии fish bone [5], суть которой заключается в аналогичном углублении в пласт трубок небольшого диаметра (игл). В качестве отрицательного электрода выступает часть металлической обсадной трубы, непосредственно находящейся в призабойной зоне пласта. Отрицательный электрод изолирован от остальной обсадной трубы при помощи диэлектрической вставки. Вставка представляет собой обсадную трубу того же диаметра и высотой 1 м, выполненную из стекловолокна.