Устройство для освоения скважины и воздействия на призабойную зону пласта - RU2584254C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для воздействия на призабойную зону пласта и освоения скважин.

Известно устройство для освоения и обработки скважины (патент RU №2023146, МПК Е21В 43/25, опубл. 15.11.1994), включающее цилиндр в виде набора переводников с радиальными каналами, установленный в нем струйный насос, содержащий корпус с промывочными каналами, сопло и эжектор, и пакер, размещенный на цилиндре, причем корпус эжекторного насоса выполнен с радиальными каналами, а эжектор - подпружиненным и установлен с возможностью осевого перемещения, при этом устройство снабжено забойным шламоотделителем и отстойником шлама, расположенными в нижней части цилиндра под струйным насосом.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, сложность управления процессом освоения и обработки скважины;

- во-вторых, низкая эффективность работы из-за невозможности многократного повторения процессов без извлечения устройства из скважины;

- в-третьих, низкая надежность работы, связанная с тем, что не весь шлам при освоении попадает в забойный шламоотделитель, при этом наиболее мелкая часть шлама попадает в каналы эжектора, что приводит к закупорке каналов эжектора и отказу устройства в работе.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для освоения скважины и воздействия на призабойную зону пласта (патент RU №2098617, МПК Е21В 43/25, опубл. 10.12.1997), включающее рабочую трубу, образующую с эксплуатационной колонной затрубное пространство, пакер, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, струйный насос, камера всасывания которого сообщена с подпакерной зоной, а выход сообщен с затрубным пространством, обратный клапан, установленный на выходе из диффузора струйного насоса, и оборудованную обратным клапаном гидравлическую линию, сообщающую подпакерную зону с рабочей трубой, при этом устройство снабжено сообщенной с затрубным пространством дополнительной камерой, имеющей два выходных канала, и размещенным в ней с возможностью поочередного перекрытия упомянутых выходных каналов распределительным органом, при этом гидравлическая линия, сообщающая подпакерную зону с рабочей трубой, выполнена в виде сообщенных с выходными каналами дополнительной камеры двух импульсных трубок, одна из которых связана с подпакерной зоной, другая с рабочей трубой, а обратный клапан в упомянутой гидравлической линии установлен на выходе импульсной трубки, связанной с рабочей трубой, также устройство имеет дополнительный канал с обратным клапаном, гидравлически сообщающий подпакерную зону с рабочей трубой.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, и, как следствие, неудобство в обслуживании;

- во-вторых, низкая эффективность работы при освоении скважин с низкопроницаемыми пластами из-за невозможности многократного повторения процессов без извлечения устройства из скважины;

- в-третьих, низкая надежность работы, связанная с тем что при освоении жидкость, извлекаемая из скважины, содержит частицы шлама, который в процессе подъема оседает на поверхности деталей, например конструкция содержит шайбу, которая перебрасывается к другому каналу, перекрывая его и одновременно открывая перекрытый ранее канал. Так при прохождении через этот канал осваиваемой жидкости шлам оседает на внутренней поверхности детали, что исключает переброску шайбы от одного канала к другому и ведет к отказу устройства в работе;

- в-четвертых, низкое качество освоения, обусловленное не контролируемым процессом освоения скважины, т.е. нет возможности снятия кривой восстановления давления, а также подача рабочей жидкости в скважину не регулируется. Это проводит к тому, что нефть, извлекаемая из скважины при освоении на устье скважины, смешивается с рабочей жидкостью (водой) и обратно закачивается в скважину, либо рабочая жидкость попадает в нефтесборный коллектор.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции устройства и повышение эффективности его работы, а также повышение как надежности работы устройства, так и качества освоения скважины.

Поставленная задача решается устройством для освоения скважины и воздействия на призабойную зону пласта, включающим рабочую трубу, образующую с эксплуатационной колонной затрубное пространство, пакер, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, струйный насос, камера всасывания которого сообщена с подпакерной зоной, и обратный клапан, сообщающий подпакерную зону с рабочей трубой.

Новым является то, что выход струйного насоса сообщен с рабочей трубой, оснащенной снизу манометром, соединенным посредством геофизического кабеля с наземной каротажной станцией, а вход струйного насоса сообщен с затрубным пространством, причем для освоения скважины струйный насос выполнен вставным и оснащен снизу обратным клапаном, при этом вставной струйный насос имеет возможность герметичного размещения в корпусе, спущенном в скважину на рабочей трубе, при этом на устье скважины рабочая труба гидравлически соединена с емкостью, оснащенной глухой вертикальной перегородкой, разделяющей емкость на две секции - воды и нефти, причем в емкости снизу выполнены два отвода, при этом первый отвод в емкости выполнен из секции для воды и соединен с поршневым насосом, который гидравлически сообщен с затрубным пространством, а второй отвод в емкости выполнен из секции для нефти и соединен с коллектором для нефти, причем емкость напротив секции для воды снабжена верхним и нижним датчиками уровня, при подъеме уровня воды в емкости до верхнего датчика уровня подача воды поршневым насосом в затрубное пространство уменьшается, а при снижении уровня воды в емкости до нижнего датчика уровня подача воды поршневым насосом в затрубное пространство увеличивается, причем при воздействии на призабойную зону пласта вставной струйный насос имеет возможность извлечения из скважины посредством ловителя, спускаемого в рабочую трубу на кабеле с захватом за наружную кольцевую выборку, выполненную на верхнем конце вставного струйного насоса.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство в процессе освоения скважины.

На фиг. 2 схематично изображено предлагаемое устройство в процессе воздействия на призабойную зону пласта.

Устройство для освоения скважины и воздействия на призабойную зону пласта включает рабочую трубу 1 (см. фиг. 1), образующую с эксплуатационной колонной 2 затрубное пространство 3, пакер 4, разобщающий затрубное пространство 3 с подпакерной зоной 5, струйный насос 6.

Камера всасывания 7 струйного насоса 6 сообщена с подпакерной зоной 5. Также устройство включает в себя обратный клапан 8, сообщающий подпакерную зону 5 с рабочей трубой 1.

Выход 9 струйного насоса 6 сообщен с рабочей трубой 1. Рабочая труба 1 оснащена снизу манометром 10, соединенным посредством геофизического кабеля 11 с наземной каротажной станцией 12. Геофизический кабель 11 крепится к наружной поверхности рабочей трубы 1 в процессе ее спуска в скважину посредством клямс (на фиг. 1 и 2 не показано). Вход 13 (см. фиг. 1) струйного насоса 6 сообщен с затрубным пространством 3.

Для проведения освоения скважины струйный насос 6 выполнен вставным и оснащен снизу обратным клапаном 8.

Вставной струйный насос 6 имеет возможность герметичного размещения в корпусе 14, спущенном в скважину на рабочей трубе 1, при этом вход 13 вставного струйного насоса 6 размещен напротив радиальных каналов 15 корпуса 14.

При воздействии на призабойную зону пласта 16 вставной струйный насос 6 имеет возможность извлечения из скважины посредством ловителя (на фиг. 1 и 2 не показано), спускаемого в рабочую трубу 1 (см. фиг. 1) на кабеле с захватом за наружную кольцевую выборку 17, выполненную на верхнем конце вставного струйного насоса 6.

На устье скважины рабочая труба 1 (см. фиг. 1) гидравлически соединена с емкостью 18, оснащенной глухой вертикальной перегородкой 19, разделяющей емкость 18 на две секции 20 и 21 - воды и нефти соответственно.

В емкости 18 снизу выполнены два отвода 22 и 23, при этом первый отвод 22 в емкости 18 выполнен из секции для воды 20 и соединен с поршневым насосом 24, который гидравлически сообщен с затрубным пространством 5.

Второй отвод 23 в емкости 18 выполнен из секции для нефти 21 и соединен с коллектором (на фиг. 1 и 2 не показано) для нефти.

Емкость 18 (см. фиг. 1) напротив секции для воды 20 снабжена верхним 25 и нижним 26 датчиками уровня.

При подъеме уровня воды в емкости 18 до верхнего датчика уровня 25 подача воды поршневым насосом 24 в затрубное пространство 3 уменьшается. При снижении уровня воды в емкости 18 до нижнего датчика уровня 26 подача воды поршневым насосом 24 в затрубное пространство 3 увеличивается.

Устройство работает следующим образом.

Производят монтаж оборудования в скважине и на устье так, как показано на фиг. 1, при этом пакер 4 сажают в эксплуатационной колонне 2, например, на 10 м выше пласта 16.

Запускают в работу поршневой насос 24, который начинает перекачивать рабочую жидкость (воду, например сточную воду плотностью 1100 кг/м³) из секции для воды 20 емкости 18 через первый отвод 22 в затрубное пространство 3.

Вода по затрубному пространству 3 доходит до радиальных каналов 15 корпуса 14, откуда через вход 13 попадает в сопло вставного струйного насоса 6 и далее в камеру смешения вставного струйного насоса 6, где происходит смешение воды с пластовой жидкостью, содержащей шлам, поступающей в камеру смешения вставного струйного насоса 6 из пласта 16 через перфорационные отверстия, подпакерную зону 5, нижний конец рабочей трубы 1, открытый обратный клапан 8 и камеру всасывания 7 вставного струйного насоса 6.

Повышается надежность работы устройства, это связано с тем, что из конструкции устройства исключены перемещающиеся детали, последовательно перекрывающие каналы устройства и работоспособность которых напрямую зависит от шлама оседаемого внутренних поверхностях струйного насоса.

Смешанная жидкость (вода + пластовая жидкость со шламом) поднимается по рабочей трубе 1, при этом шлам не оседает во вставном струйном насосе 6 и далее по наземному трубопроводу смешанная жидкость попадает в емкость 18.

В емкости 18 за счет разности плотностей воды (1110 кг/м³) и нефти (850 кг/м³) смешанная жидкость разделяется на воду и нефть благодаря глухой вертикальной перегородке 19, разделяющей емкость 18 на две секции 20 и 21 - воды и нефти соответственно, при этом шлам оседает на дне секции для воды 20 емкости 18.

В результате вода за счет большой плотности опускается вниз в секции для воды 20, а нефть всплывает вверх и перетекает через верхний торец глухой вертикальной перегородки 19 в секцию для нефти 21. Нефть через второй отвод 23 емкости 18 направляется в нефтесборный коллектор.

А вода из секции для воды 20 емкости 18 через отвод 22 поршневым насосом 24 вновь закачивается в затрубное пространство 3. Отвод 22 выполнен в емкости 18 выше дна, например, на 0,5 м, что исключает обратную закачку шлама при циркуляции рабочей жидкости (воды).

В результате создается круговая циркуляция воды: затрубное пространство 3 - вставный струйный насос 6 - рабочая труба 1 - емкость 18 - поршневой насос 24 с отбором пластовой жидкости из пласта 16 через подпакерное пространство 5 - нижний конец рабочей трубы 1 - обратный клапан 8 - камеру всасывания 7 вставного струйного насоса 6. Таким образом, происходит освоение скважины.

Верхний 25 и нижний 26 датчики уровня позволяют регулировать расход рабочей жидкости (воды), что исключает с одной стороны попадание нефти в воду при последующей закачке воды в затрубное пространство, а с другой стороны исключает перетекание воды через глухую вертикальную перегородку 19 емкости 18 в секцию для нефти 21 и как следствие попадание воды в нефтесборной коллектор.

Так при подъеме уровня воды в емкости 18 до верхнего датчика уровня 25 подача воды поршневым насосом 24 в затрубное пространство 3 уменьшается, например подача поршневого насоса снижается с 10 л/с до 7 л/с.

При снижении уровня воды в емкости 18 до нижнего датчика уровня 26 подача воды поршневым насосом 24 в затрубное пространство 3 увеличивается, например подача поршневого насоса увеличивается с 10 л/с до 13 л/с.

По окончании освоения скважины, т.е. после циркуляции рабочей жидкости, например, в двух объемах скважины (V=46 м³) производят запись кривой восстановления пластового давления (КВД) пласта 16. Для этого прекращают закачку воды поршневым насосом 24 в затрубное пространство 5, при этом вставной струйный насос 6 прекращает работу, а обратный клапан 8 под действием гидростатического столба жидкости перекрывает рабочую трубу 1 ниже вставного струйного насоса 6, герметизируя тем самым подпакерную зону 5.

Давление в подпакерной зоне 5 постепенно восстанавливается за счет притока флюида из продуктивного пласта 16. Это изменение передается на преобразователь давления регистрирующего прибора (манометр 10), подсоединенного геофизическим кабелем 11 к наземной каротажной станции 12, при этом производится запись КВД на наземной каротажной станции 12 в режиме реального времени.

Повышается качество освоения скважины, что обусловлено контролируемым процессом освоения скважины, так как предлагаемое устройство позволяет производить снятие кривой восстановления давления и регулировать подачу рабочей жидкости (воды) в скважину по сигналу с верхнего и нижнего датчиков уровня на поршневой насос.

По результатам обработки кривой восстановления давления определяют обеспечивается ли ожидаемый приток пластовой жидкости из пласта 16 после освоения скважины.

Если в результате освоения приток (дебит) пластовой жидкости из пласта 16 не достигает ожидаемой величины, например в результате освоения скважины был достигнут дебит по пластовой жидкости 17,0 м³/сут, а ожидаемая величина дебит по пластовой жидкости составляла 25,0 м³/сут, то производят воздействие на призабойную зону пласта кислотным раствором, например производят закачку в призабойную зону пласта 15%-ного водного раствора соляной кислоты. Извлекают из корпуса 14 вставной струйный насос 6.

Для этого в рабочую трубу 1 на кабеле спускают ловитель и производят захват вставного струйного насоса 6 за наружную кольцевую выборку 17. После чего извлекают вставной струйный насос 6 из рабочей трубы 1 (см. фиг. 1 и 2).

При закрытой (перекрыт вентиль 28) рабочей трубе 1 (см. фиг. 2) на устье скважины из емкости кислотовоза (на фиг. 1 и 2 не показано) с помощью поршневого насоса 24 (см. фиг. 2) через затрубное пространство 3, радиальный каналы 15 корпуса 14, нижний конец рабочей трубы 1 и подпакерное пространство 5 производят закачку 15%-ного водного раствора соляной кислоты, например, в объеме 5 м³ и его продавку в пласт 16, например, пресной водой в объеме 3 м³. Оставляют скважину на реакцию кислотного раствора, например, в течение 12 ч.

По окончании 12 ч устанавливают вставной струйный насос 6 (см. фиг. 1) в рабочую трубу 1 на устье скважины. Под действием собственного веса вставной струйный насос 6 опускается вниз и благодаря конусной поверхности 27, выполненной на верхнем торце корпуса 12, герметично входит в корпус 12. После чего вновь производят освоение скважины как описано выше.

Повышается эффективность работы устройства, что позволяет достичь планируемого притока даже в низкопроницаемых пластах за счет многократного чередования процессов по освоению скважины (после спуска вставного струйного насоса в скважины) и воздействия на призабойную зону кислотным составом (после извлечения вставного струйного насоса из скважины).

Предлагаемое устройство благодаря выполнению струйного насоса 6 вставным имеет простую конструкцию, при этом снижается количество узлов и деталей конструкции, облегчается обслуживание устройства.

Предлагаемое устройство для освоения скважины и воздействия на призабойную зону пласта имеет простую конструкцию и легкость в обслуживании, а также достаточно эффективно и надежно в работе, позволяет производить качественное освоение скважины.

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для воздействия на призабойную зону пласта и освоения скважин. Технический результат - упрощение устройства, повышение надежности его работы и повышение качества освоения скважины. Устройство включает рабочую трубу, образующую с эксплуатационной колонной затрубное пространство, пакер, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, струйный насос, камера всасывания которого сообщена с подпакерной зоной, и обратный клапан, сообщающий подпакерную зону с рабочей трубой. Выход струйного насоса сообщен с рабочей трубой, оснащенной снизу манометром, соединенным посредством геофизического кабеля с наземной каротажной станцией. Вход струйного насоса сообщен с затрубным пространством. Для освоения скважины струйный насос выполнен вставным и оснащен снизу обратным клапаном. Вставной струйный насос имеет возможность герметичного размещения в корпусе, спущенном в скважину на рабочей трубе. На устье скважины рабочая труба гидравлически соединена с емкостью, оснащенной глухой вертикальной перегородкой, разделяющей емкость на две секции - воды и нефти. В емкости снизу выполнены два отвода. Первый отвод в емкости выполнен из секции для воды и соединен с поршневым насосом, который гидравлически сообщен с затрубным пространством. Второй отвод в емкости выполнен из секция для нефти и соединен с коллектором для нефти. Емкость напротив секции для воды снабжена верхним и нижним датчиками уровня. При подъеме уровня воды в емкости до верхнего датчика уровня подача воды поршневым насосом в затрубное пространство обеспечена уменьшенной. При снижении ур

Формула