Способ воздействия на призабойную зону скважины - RU2327862C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при воздействии на призабойную зону для повышения производительности скважин.

Известен способ вибросейсмического воздействия на залежь, включающий нанесение ударов падающим грузом по забою одновременно с добычей нефти из возбуждающей скважины и подъем груза с помощью поршня за счет использования энергии потока среды, добываемой из скважины, причем после каждого удара по забою грузом наносят дополнительный удар по забою падающим поршнем (патент РФ №2206729, кл. Е21В 43/25, 28/00, 2003). Известный способ имеет ограниченную область применения.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ вибросейсмического воздействия на залежь, включающий нанесение ударов падающим грузом по забою одновременно с нагнетанием жидкости в скважину и подъем груза с помощью плунжера за счет использования гидравлической энергии потока жидкости, нагнетаемой в скважину, причем после каждого удара грузом наносят дополнительный удар по забою падающим плунжером через груз (патент РФ №2258127, кл. Е21В 28/00, 43/16, 2005). В известном техническом решении воздействие осуществляется только путем нанесения ударов по забою, что ограничивает эффективность способа.

Задачей изобретения является повышение эффективности способа путем совместного воздействия на призабойную зону не только ударами по забою, но и гидравлическими пульсациями давления, а также растворами химических реагентов.

Повышение эффективности в способе воздействия на призабойную зону скважины достигается тем, что в способе воздействия на призабойную зону скважины, включающем нанесение ударов падающим грузом по забою одновременно с нагнетанием жидкости в скважину и подъем груза с помощью плунжера за счет использования гидравлической энергии потока жидкости, нагнетаемой в скважину, причем после каждого удара грузом наносят дополнительный удар по забою падающим плунжером через груз, согласно изобретению совместно с нанесением ударов грузом и поршнем по забою скважины обрабатывают призабойную зону гидравлическими пульсациями давления и закачивают в призабойную зону химические реагенты.

В другом варианте способа после закачки раствора химических реагентов в призабойную зону скважины осуществляют циркуляцию жидкости в скважине с одновременным нанесением ударов грузом и поршнем по забою скважины и воздействием на призабойную зону гидравлическими пульсациями давления в течение всего периода реагирования в призабойной зоне.

В вариантах способа после окончания реагирования в призабойной зоне проводят освоение скважины путем замены жидкости, циркулирующей в скважине, на среду меньшей плотности, с одновременным нанесением ударов грузом и поршнем по забою скважины и воздействием на призабойную зону гидравлическими пульсациями давления в течение всего периода освоения, а также осваивают скважину аэрированной жидкостью или пеной.

Указанная совокупность отличительных признаков заявляемого изобретения дает возможность проведения эффективной обработки призабойной зоны скважины при совместном воздействии на пласт ударами грузом по забою, гидравлическими пульсациями давления и растворами химических реагентов.

На фиг.1 представлена схема установки для воздействия на призабойную зону скважины с открытым затрубным пространством, на фиг.2 - схема установки для воздействия на призабойную зону скважины с перекрытым затрубным пространством, на фиг.3 - скважинный забойный агрегат.

Установка для воздействия на призабойную зону 1 скважины 2, пробуренной на пласт 3, содержит спущенный на колонне насосно-компрессорных труб 4 скважинный забойный агрегат 5, состоящий из генератора сейсмических волн 6 и пружинно-клапанного пульсатора 7, пакер 8 и телескопический компенсатор 9 перемещений установки при нанесении ударов. В зависимости от проводимой технологической операции пакер 8 может находиться либо в транспортном положении (см. фиг.1), либо в распакерованном состоянии (см. фиг.2). Скважинный забойный агрегат 5 установлен с опорой на цементный мост 10 на забое скважины 2.

Генератор сейсмических волн 6 содержит груз 11 для нанесения ударов, расположенное в стволе скважины 2 подъемное устройство 12, связанное с грузом 11, и наковальню 13. Подъемное устройство 12 выполнено в виде корпуса 14, в котором находятся сквозной плунжер 15, клапан 16 и верхний ограничитель 17 подъема плунжера 15. Клапан 16 соединен непосредственно с грузом 11 и является нижним ограничителем падения плунжера 15. Нижняя часть сквозного плунжера 15 снабжена седлом 18. Груз 11 с клапаном 16 служат для передачи энергии ударов падающего плунжера 15 на наковальню 13. Наковальня 13 стоит на цементном мосту 10.

Корпус 14 подъемного устройства 12 и груз 11 размещены внутри внешней трубы 19, верхний конец которой сообщен с колонной насосно-компрессорных труб 4 посредством каналов 20, а нижний конец соединен с наковальней 13.

Выходная линия 21 подъемного устройства 12 снабжена пружинно-клапанным пульсатором 7, выходные каналы 22 которого сообщены с пространством скважины 2. Пружинно-клапанный пульсатор 7 содержит клапан 23 со штоком 24, седло 25, пружину 26, винт 27, стопорную гайку 28 и крышку 29. Прижатие клапана 23 к седлу 25 обеспечивается пружиной 26, натяжение которой регулируется винтом 27. Стопорная гайка 28 предназначена для фиксации винта 27, а крышка 29 - для герметизации полости пульсатора 7 от колонны насосно-компрессорных труб 4.

Клапан 16 снабжен штоком 30.

Способ воздействия на призабойную зону скважины осуществляют следующим образом.

Нанесение ударов по забою производят с помощью генератора сейсмических волн 6.

Технологическую жидкость нагнетают по колонне НКТ 4 и через каналы 20 во внутреннюю полость скважинного забойного агрегата 5. Далее, через кольцевое пространство между внешней трубой 19 и корпусом 14 жидкость подают во внутреннюю полость корпуса 14.

Обязательным условием для нормального функционирования скважинного забойного агрегата 5 является обеспечение контакта между ним и забоем скважины 2, т.е. наковальня 13 должна опираться на цементный мост 10. Во время работы возникновение зазора между скважинным забойным агрегатом 5 и цементным мостом 10 исключают за счет телескопического компенсатора 9, обеспечивающего возможность перемещения скважинного забойного агрегата 5 вниз при неподвижном пакере 8.

В начале фазы хода вверх сквозной плунжер 15 и груз 11 располагаются в нижнем положении. При этом груз 11 опирается на наковальню 13, а плунжер 15 под действием силы собственной тяжести прижимает седло 18 к клапану 16. Технологической жидкостью под давлением воздействуют снизу на груз 11, клапан 16 и торцевую поверхность сквозного плунжера 15. Все перечисленные детали перемещаются вверх как единое целое. Во время хода забойного снаряда 11 вверх скорость его подъема определяется расходом технологической жидкости, подаваемой с поверхности насосным агрегатом по колонне насосно-компрессорных труб 4. Жидкость, находящаяся над сквозным плунжером 15, вытесняется вверх в выходную линию 21 подъемного устройства 12 и попадает на вход пружинно-клапанного пульсатора 7.

Процесс подъема продолжается до тех пор, пока шток 30 не упрется в верхний ограничитель 17. При этом сквозной плунжер 15 по инерции продолжает подъем вверх. В результате между седлом 18 плунжера 15 и клапаном 16 образуется зазор. Силы давления жидкости, действующие на груз 11 сверху и снизу, выравниваются, груз 11 с клапаном 16 и штоком 30 останавливается, а затем начинает падать вниз. Вслед за ним, с меньшей скоростью перемещается сквозной плунжер 15. Падая, в нижнем положении груз 11 бьет по наковальне 13 на забое скважины 2. При этом кинетическая энергия груза 11 преобразуется в энергию сейсмических волн.

После падения груза 11 на него опускается сквозной плунжер 15, совершая дополнительный удар по забою через груз 11 с клапаном 16 и наковальню 13, дополнительно генерируя сейсмические волны в пласте 3. После того, как сквозной плунжер 15 опустится на груз 11, клапан 16 закроет проход в седле 18 и давление технологической жидкости обеспечит выполнение хода вверх.

Во время хода груза 11 вниз технологическая жидкость идет, обтекая его, через проход в седле 18 по внутреннему каналу сквозного плунжера 15 и попадает на вход пружинно-клапанного пульсатора 7.

Таким образом, имеет место чередование фаз подъема груза 11 и его падения. Возникающие при ударах сейсмические волны, которые распространяются от наковальни 13 через цементный мост 10 и эксплуатационную колонну скважины 2 по скелету пласта 3 в призабойную зону 1, интенсифицируют процесс ее декольматации. Это приводит к увеличению проницаемости и повышению продуктивности скважины 2.

Гидравлические пульсации давления создают посредством пружинно-клапанного пульсатора 7. Он работает за счет энергии потока жидкости, поступающей к нему после прохождения генератора сейсмических волн 6. Давление технологической жидкости воздействует на нижний торец клапана 23 и увеличивается до тех пор, пока он не поднимется, преодолевая натяжение пружины 26, и пропустит порцию технологической жидкости. После этого давление жидкости под торцом клапана 23 снижается, клапан 23 закрывается и повторяется процесс увеличения давления.

Жидкость, пройдя через клапан 23, по выходным каналам 22 поступает в полость скважины 2. Вибрация клапана 23 приводит к появлению гидравлических пульсаций давления, которые распространяются в заполненные жидкостью поры и трещины пласта 3, способствуя более интенсивной очистке призабойной зоны 1 от загрязнений.

Следует подчеркнуть, что одновременное воздействие сейсмическими волнами на скелет пласта и гидравлическими импульсами давления на пустоты породы-коллектора, заполненные жидкостью, дает синергетический эффект.

Собственно вибросейсмическое воздействие ведет к частичному разрушению кольматанта за счет эффекта длиннокоротковолнового резонанса, который состоит в перекачке энергии, проходящей в среде сейсмической волны, в энергию ультразвуковых волн, возникающих при рассеянии сейсмической волны на неоднородностях пористого коллектора. Образовавшиеся после разрушения фрагменты кольматанта выносятся далее из перового пространства коллектора естественным фильтрационным потоком. В результате проницаемость коллектора возрастает.

Гидроимпульсное воздействие также направлено на повышение проницаемости, во-первых, путем разрушения кольматирующего вещества за счет прохождения в насыщающем коллектор флюиде волны давления, а во-вторых, интенсификацией процесса выноса продуктов разрушения проходящими по среде гидравлическими импульсами.

Совместная реализация обоих процессов ведет к повышению результативности каждого из них: прирост проницаемости за счет воздействия путем нанесения ударов по забою и генерации сейсмических волн увеличивается вследствие интенсификации выноса разрушенного кольматанта гидравлическими импульсами, а эффективность гидроимпульсного разрушения кольматанта возрастает вследствие снижения предела прочности вещества кольматанта в поле ультразвукового излучения, возникающего при рассеянии сейсмических волн, генерируемых в процессе нанесения ударов по забою.

Вследствие указанных причин суммарный эффект при одновременном проведении вибросейсмического и гидроимпульсного воздействий будет выше, чем простая сумма результатов их применения, так как результативность каждого из них при этом возрастает.

Соответственно и добавка в поток жидкости химических реагентов при совместном нанесении ударов по пласту и гидроимпульсном воздействии приводит к резкой интенсификации процесса растворения и диспергирования кольматанта при реагировании в призабойной зоне, что дает дополнительный сверхсуммарный прирост восстановления проницаемости.

Транспортировку раствора химических реагентов до забоя скважины 2 проводят в режиме циркуляции жидкости. При этом пакер 8 находится в транспортном положении и затрубное пространство открыто. Жидкость проходит через генератор сейсмических волн 6, пружинно-клапанный пульсатор 7, что способствует как возбуждению сейсмических волн, так и гидравлических пульсаций.

После того, как порция раствора химических реагентов достигнет забоя, перекрывают затрубное пространство скважины 2 над пластом 3 посредством пакера 8 и закачивают раствор химических реагентов в призабойную зону 1 скважины 2 с одновременным воздействием сейсмическими волнами и гидравлическими импульсами при помощи скважинного забойного агрегата 5.

После закачки раствора химических реагентов в призабойную зону 1 скважины 2 пакер 8 приводят в транспортное положение, т.е. открывают затрубное пространство скважины 2 над пластом 3 и осуществляют циркуляцию жидкости, нагнетаемой в скважину, в течение всего периода реагирования в призабойной зоне при совместном воздействии скважинным забойным агрегатом 5 ударами по забою и гидравлическими импульсами.

По окончании реагирования в призабойной зоне 1 проводят освоение скважины 2 путем замены жидкости, циркулирующей в скважине 2, на среду меньшей плотности (например, на нефть, аэрированную жидкость, пену и др.). Замену жидкости производят путем прямой циркуляции через колонну насосно-компрессорных труб 4 и скважинный забойный агрегат 5, поэтому нанесение ударов по забою и воздействие гидравлическими импульсами давления при освоении скважины не прекращается, что способствует наилучшей эффективности процесса.

Таким образом, осуществляют тотальное воздействие на призабойную зону сейсмическими волнами, гидравлическими пульсациями давления и растворами химических реагентов. Воздействие сейсмическими волнами и гидравлическими пульсациями проводят не только в течение всего периода обработки призабойной зоны и реагирования, но и в процессе последующего освоения скважины. Это дает возможность добиться существенно большего увеличения продуктивности скважины, чем применение какого-либо из указанных видов воздействия по отдельности.

Следовательно, предложенное техническое решение позволяет существенно повысить эффективность воздействия на призабойную зону по сравнению с известными изобретениями.

Реферат

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при воздействии на призабойную зону для повышения производительности скважин. В способе воздействия на призабойную зону скважины, включающем нанесение ударов падающим грузом по забою одновременно с нагнетанием жидкости в скважину и подъем груза с помощью плунжера за счет использования гидравлической энергии потока жидкости, нагнетаемой в скважину, после каждого удара грузом наносят дополнительный удар по забою падающим плунжером через груз, совместно с нанесением указанных ударов обрабатывают призабойную зону гидравлическими пульсациями давления и закачивают в призабойную зону химические реагенты. Изобретение развито в зависимых пунктах. Техническим результатом является повышение эффективности воздействия. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула