ВведениеНефтедобывающая промышленность сталкивается с постоянным ухудшением условий разработки месторождений, связанных с истощением запасов легкой нефти и необходимостью вовлечения в эксплуатацию трудноизвлекаемых запасов. Месторождение Верблюжье в Астраханской области характеризуется именно такими условиями, здесь залегает высоковязкая нефть с плотностью от 0,74 до 0,97 г/см³ и содержанием парафина до 4,49 % [1]. Продуктивные пласты расположены на глубинах 870–1 445 м, общие извлекаемые запасы оцениваются от 8,73 до 17,5 млн т нефти.Основной проблемой таких месторождений является снижение фильтрационно-емкостных свойств призабойной зоны пласта вследствие кольматации порового пространства. Это происходит из-за проникновения фильтрата бурового раствора, механических примесей, отложения высоковязких компонентов нефти и глинистых частиц, образования неподвижных пленок жидкости на поверхности поровых каналов. Традиционные методы обработки призабойной зоны часто оказываются недостаточно эффективными и экономически нецелесообразными.Акустико-химическое воздействие (АХВ) представляет собой перспективное направление интенсификации добычи нефти, сочетающее физическое и химическое воздействие на пласт [2–4]. Его применение на конкретных месторождениях с уникальными геолого-физическими характеристиками требует дополнительных исследований для оптимизации параметров воздействия. Технологии акустико-химического воздействияСуть технологии АХВ состоит в одновременном закачивание в пласт раствора определенных химических реагентов и воздействия на пласт акустических колебаний различной частоты [3, 5]. Одновременное воздействие этих двух факторов дает синергетический эффект, превосходящий эффект воздействия каждого фактора по отдельности и возникающий вследствие того, что акустическое поле усиливает проникновение химических реагентов вглубь пласта и интенсифицирует химические реакции [2]. Объект исследованияМесторождение Верблюжье расположено в Харабалинском районе Астраханской области. Продуктивные пласты залегают на глубинах 870–1 445 ми характеризуются неоднородностью коллекторских свойств. Нефть отличается высокой вязкостью и значительным содержанием парафинов (табл. 1), что осложняет ее добычу традиционными методами [1]. Таблица 1Table 1Основные характеристики нефти месторождения ВерблюжьеMain characteristics of oil from the Verblyuzhye fieldПараметрЗначениеПлотность, г/см³0,74–0,97 Содержание серы, %0,55 Содержание парафина, %4,49 ВязкостьВысокая  Методика исследованияИсследование проводилось с использованием комплексного подхода, включающего лабораторные эксперименты, математическое моделирование и анализ промысловых данных. Для исследования эффективности АХВ была разработана специализированная экспериментальная установка, моделирующая пластовые условия месторождения Верблюжье. Установка включает следующие основные компоненты:1) ячейка высокого давления типа Хассельбруха объемом 500 см³, изготовленная из нержавеющей стали марки 316L, с рабочим давлением до 50 МПа и температурой до 150 °C, оборудована сапфировыми окнами для визуального наблюдения за процессом;2) система поддержания пластовых условий, включающая термостатирующую печь с точностью поддержания температуры ±0,5 °C, шприцевые насосы ISCO 500D для создания и поддержания давления, систему подогрева магистралей с термостатическим контролем;3) акустическая система, состоящая из генератора низкочастотных колебаний ГП-5-300 (диапазон частот 20–5 000 Гц), пьезоэлектрических преобразователей ПК-100 с резонансной частотой 20–100 кГц, усилителя мощности АС-1000 (максимальная мощность – 1 кВт),  системы акустической развязки и фокусировки излучения [6];4) измерительный комплекс, включающий дифференциальный манометр ДМЦ-100 с точностью ±0,1 %, капиллярный вискозиметр Пинкевича, систему высокоскоростной видеорегистрации Phantom V2012, анализатор спектра акустических колебания СК4-59.Исследование включало предварительный этап подготовки кернового материала: отбор кернов диаметром 30 мм и длиной 50–60 мм из продуктивных пластов БВ₈ и БВ₁₀; механическую очистку поверхности от бурового раствора; экстракцию остаточной нефти в аппарате Сокслета в течение 48 ч с использованием смеси толуол-этанол (70 : 30); сушку в вакуумном сушильном шкафу при температуре 105 °C до постоянной массы. Затем производилось определение физических характеристик образца: измерение пористости методом насыщения керна декалином под давлением 25 МПа; определение проницаемости по газу на приборе ППГ-1-3 при различных давлениях; ртутная порометрия на анализаторе пороразмерения AutoPore IV 9500.Эксперименты проводились при смоделированных пластовых условиях: установка температуры 85 °C с точностью ±0,5 °C; поровое давление –25 МПа; горное давление – 35 МПа [7, 8].Производился непрерывный мониторинг давления цифровыми датчиками Keller PA-23SY, регистрация температуры термопарами типа K с точностью ±0,1 °C.Эксперимент включал три основных этапа.1. Процедура акустической обработки. Включала циклическое воздействие на образец 5 мин обработки / 2 мин паузы. Изменение частоты воздействия от 20 до 5 000 Гц проходило ступенчато. Интенсивность излучения была установлена 1, 3, 5, 7 и 10 кВт/м². Время обработки – 1, 3, 6, 9 и 12 ч.Производился мониторинг следующих параметров: регистрация акустической эмиссии пьезоэлектрическими датчиками; контроль температуры в режиме реального времени; измерение изменения электрического импеданса образца [6, 9].2. Процедура химического воздействия. Приготовленные реагенты закачивались в образец со скоростью 0,1–2,0 мл/мин. Объем порции составлял 0,5–3,0 поровых объема. Температура реагента – 85 °C. Статическая выдержка – от 6 до 24 ч.Проводился контроль изменения pH и электропроводности. 3. Комплексное акустико-химическое воздействие. Проводилась предварительная акустическая подготовка образца путем обработки низкоинтенсивным излучением (1 кВт/м²) в течение 1 ч с частотой 50–100 Гц, химическая пропитка путем закачки реагента со скоростью 0,5 мл/мин и выдержкой под давлением 3 ч. Кроме этого, проводилось синхронное воздействие, включающее в себя одновременную закачку реагента и акустическое воздействие различной частоты и интенсивности [2, 4]. Контроль и анализ образцов после указанных воздействий включал: реологические исследования (определение параметров моделей Оствальда, Гершеля-Балкли, Бингема); структурный анализ образцов с использованием электронной микроскопии; рентгеноструктурный анализ на дифрактометре; ИК-Фурье спектроскопию; гидродинамические исследования, включая измерение фазовых проницаемостей, определение капиллярного давления, ртутную порометрию с определением распределения пор по размерам. Обработка результатов проводилась в программном комплексе Statistica 12.0. Разработанная детальная методика обеспечивает воспроизводимость результатов и позволяет проводить комплексные исследования эффективности акустико-химического воздействия на различных режимах. Результаты исследования Воздействие химических реагентовЭксперименты показали, что наибольшей эффективностью в условиях месторождения Верблюжье обладают композиции на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ) и углеводородных растворителей. Они обеспечивают снижение вязкости нефти и разрушение парафиновых отложений (табл. 2). Важным условием является отсутствие водной фазы и содержание ароматических углеводородов как мощных растворителей смол, асфальтенов и парафинов [3]. Таблица 2Table 2Эффективность различных химических реагентовEfficiency of various chemical reagentsТип реагентаСнижениевязкости нефти, %Увеличениепроницаемости, %ПримечанияКатионактивные ПАВ25–3015–20Для добывающих скважинАнионактивные ПАВ20–2510–15Для нагнетательных скважинНеионогенные ПАВ15–2010–12Универсальное применениеУглеводородныерастворители35–4025–30Требуют отсутствияводной фазыКислотные составы10–158–12Ограниченная эффективность  Воздействие акустических волнИсследование влияния акустических волн различных частот показало, что низкочастотное воздействие (20–200 Гц) наиболее эффективно для разрушения прочных отложений и увеличения проницаемости коллектора, в то время как высокочастотное воздействие (5–20 кГц) лучше справляетсяс удалением мелкодисперсных частиц и разрушением пристенных слоев жидкости (рис. 1) [5, 6]. Рис. 1. Зависимость увеличения проницаемости от частоты акустического воздействияFig. 1. Dependence of the increase in permeability on the frequency of acoustic impact Комплексное акустико-химическое воздействиеНаибольший эффект достигнут при комбинации акустического и химического воздействий. Синергетический эффект проявляется в том, что акустическое поле усиливает проникновение химических реагентов вглубь пласта и интенсифицирует химические реакции (табл. 3) [2–4].  Таблица 3Table 3Результаты комплексного акустико-химического воздействияResults of complex acoustic-chemical impactТип воздействияУвеличениепроницаемости, %Снижениевязкости нефти, %Прирост дебита, %Химическое15–3020–4025–35Акустическое10–2015–2520–30Комплексное воздействие30–5040–6045–70  Эксперименты подтвердили, что комплексное АХВ позволяет достичь увеличения дебита скважин на 45–70 % с продолжительностью эффекта не менее 1–1,5 года.  Экономический анализ  показал,  что  применение технологии АХВ на месторождении Верблюжье экономически целесообразно. Прирост дополнительной добычи нефти составляет 1,5–2,0 тыс. т на скважину в год (рис. 2), а срок окупаемости технологии не превышает 6–8 месяцев [1].  Рис. 2. Динамика дополнительной добычи нефти после применения акустико-химического воздействияFig. 2. Dynamics of additional oil production after the use of acoustic-chemical impact  ВыводыРезультаты исследования демонстрируют высокую эффективность технологии АХВ для условий месторождения Верблюжье. Механизм воздействия включает несколько одновременных процессов:1) деструкцию пристенных слоев жидкости за счет знакопеременных нагрузок и высоких градиентов давления [6, 9];2) диспергирование и вынос кольматантов из порового пространства;3) снижение вязкости нефти за счет разрушения ее реологической структуры и деполяризации молекул [3];4) изменение смачиваемости поверхности пор и снижение сил поверхностного натяжения;5) ускорение химических реакций между реагентами и отложениями в пласте [2].Важным преимуществом технологии является ее экологическая безопасность по сравнению с некоторыми другими методами увеличения нефтеотдачи. Кроме того, технология позволяет избирательно воздействовать на различные интервалы продуктивного разреза, что особенно важно для неоднородных пластов месторождения Верблюжье [5].Одним из ключевых факторов успешного применения технологии является правильный подбор параметров воздействия для конкретных условий. Для месторождения Верблюжье рекомендованы следующие параметры:1) частота акустического воздействия: для низкопроницаемых зон – 50–100 Гц; для высокопроницаемых зон – 100–500 Гц;2) интенсивность – 5–10 кВт/м²;3) продолжительность воздействия – 4–6 ч;4) состав химических реагентов: композиции на основе ПАВ и углеводородных растворителей с добавлением ингибиторов коррозии и стабилизаторов [3, 4].Предложенная технология адаптирована для конкретных условий месторождения Верблюжье и учитывает особенности залегания нефти, ее физико-химические свойства и характеристики коллектора [1, 10].