СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК E21B43/25 E21B28/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при обработке призабойной зоны скважины, закольматированной парафинистыми, асфальтосмолистыми, шламовыми отложениями.

Известен способ термогазохимического воздействия на призабойную зону скважины, включающий горение твердых порохов и жидкостей без герметичных камер на забое скважины [1]
Известный способ сочетает в себе тепловое, механическое и химическое воздействие, однако успешность проведения обработок с применением данного способа невелика.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ обработки пласта, включающий имплозийное (депрессионное) воздействие, технологическую выдержку и сжигание порохового (пиротехнического) заряда на забое скважины [2]
Известный способ сочетает ударно-волновое воздействие от двух источников, однако эффективность очистки призабойной зоны скважины от кольматирующих элементов, т. е. успешность проведения обработок с применением данного способа, остается невысокой вследствие того, что пиротехнический заряд используется для создания ударного воздействия, а тепловой эффект от его сгорания наступает после завершения процесса обработки.

Целью изобретения является повышение эффективности обработки призабойной зоны скважины, закольматированной различного вида отложениями.

Это достигается тем, что в способе обработки призабойной зоны скважины, включающем создание депрессии и сжигание пиротехнического заряда на забое скважины, согласно изобретению перед проведением операций скважину заполняют жидкостью с повышенной плотностью и создают давление столба жидкости, соответствующее пластовому давлению, перед созданием депрессии в интервале продуктивного пласта, начиная с нижней его части, сжигают медленно горящий пиротехнический заряд, выделяющий газы с повышенной температурой в течение времени, соответствующего времени прогрева призабойной зоны до температуры плавления кольматирующих элементов, проводят технологическую выдержку для замещения в интервале продуктивного пласта газообразных продуктов горения пиротехнического заряда скважинной жидкостью, а после проведения депрессии удаляют из зоны интервала продуктивного пласта часть скважинной жидкости с поступившими при депрессии из призабойной зоны кольматирующими элементами.

Известно устройство для очистки призабойной зоны скважины, включающее пакер и цилиндр с отверстиями, шариковым замком и поршнем [3]
Известное устройство позволяет проводить депрессионное воздействие, но не позволяет прогревать призабойную зону скважины и расплавлять кольматирующие элементы, что снижает эффективность обработки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для повышения продуктивности пласта методом имплозии (депрессии), включающее каротажный кабель, кабельную головку, полый корпус с отверстием в нижней части, закрываемым разрушаемой крышкой с установленным на ней пиротехническим зарядом с детонатором, соединенным электрическими проводами с наземным пультом управления. В корпусе установлен демпфер с отверстием [4]
Известное устройство позволяет проводить депрессионное воздействие с пониженным негативным компрессионным воздействием, однако устройство не позволяет прогревать призабойную зону скважины и расплавлять кольматирующие элементы, что снижает эффективность обработки. Время срабатывания детонатора (пиротехнического заряда) составляет доли секунды, а вся мощность заряда направлена на разрушение крышки, а не на прогрев среды.

Целью изобретения является повышение эффективности обработки призабойной зоны скважины, закольматированной различного вида отложениями.

Это достигается тем, что в устройстве для обработки призабойной зоны скважины, включающем каротажный кабель, кабельную головку, депрессионную камеру, пиротехнический заряд с детонатором, соединенным электрическими проводами с наземным пультом управления, пиротехнический заряд с детонатором и электрическими проводами помещены в сгораемый кожух, соединенный через металлический стакан с прорезями с узлом впускного клапана, состоящего из корпуса, впускного клапана с уплотнением, выполненного с внутренней полостью, имеющей в стенках отверстия и закрытой сверху гайкой с отверстиями в стенках, в отверстиях стенки клапана размещены сухарики, опирающиеся на пологие упоры корпуса и на большой диаметр бойка, размещенного во внутренней полости впускного клапана, в отверстиях стенок гайки и в отверстии малого диаметра бойка, соосного с гайкой, размещен штифт, над бойком размещен ударник, удерживаемый от падения тягой, выполненной из легкоплавкого сгораемого материала, на тяге размещена нагревательная спираль, соединенная с электрическими проводами, при этом внутренний объем корпуса соединен с внутренним объемом депрессионной камеры, электрические провода проведены внутри корпуса и депрессионной камеры и через кабельную головку и каротажный кабель к наземному пульту управления.

Интенсификация добычи нефти с одновременным снижением ее себестоимости являются важнейшей задачей, стоящей перед нефтегазодобывающими предприятиями.

Разработанный технологический процесс и оборудование для обработки призабойной зоны направлены на решение указанной задачи.

Суть метода состоит в одновременном воздействии на призабойную зону пласта высоких температур и ударной депрессии давления. Указанные факторы способствуют расплавлению асфальто-смолистых и парафинистых веществ, разрушению кольматационной корки, созданию волновых процессов в скважине и призабойной зоне и выносу и удалению веществ, препятствующих притоку пластовых флюидов. Происходит очистка призабойной зоны и скважины.

Перед проведением операций скважину заполняют жидкостью с повышенной плотностью, как правило солевыми растворами, и создают давление на забое, равное пластовому. За счет этого исключается возможность выброса пластового флюида после очистки призабойной зоны, и в то же время практически исключается проникновение в призабойную зону скважинной жидкости и охлаждение призабойной зоны и кольматирующих элементов после прогрева при сжигании пиротехнического заряда. На забое скважины в интервале продуктивного пласта сжигают медленногорящий пиротехнический заряд. Для этих целей используют пиротехнический заряд со скоростью горения 1,5-2,5 мм/с с временем горения на забое скважины 30-45 с, выделяющий большое количество газообразных продуктов (до 2,5-3,0 м³ на 1 дм³ топлива) с высокой теплоотдачей (до 2000-2500 ккал/кг) и с температурой до 2700- 3100 К. Скважина и призабойная зона пласта прогревается на необходимую глубину обработки. Целесообразно сжигание пиротехнического заряда начинать с нижней части интервала продуктивного пласта, поскольку при этом происходит наиболее полный и равномерный прогрев зоны обработки за счет поднимающихся вверх горячих газов. Под действием давления жидкости повышенной плотности и давления образующихся горячих газов происходит интенсивное проникновение парогазовой смеси в пласт и очистка перфорационных отверстий и поровых каналов, снижается вязкость пластовых флюидов. Выделяющийся объем парогазовой разогретой смеси прорывается вверх сквозь столб жидкости в скважине и вызывает волновые гидродинамические процессы в скважине и пласте, способствующие очистке скважины и пласта и улучшению притока пластовой жидкости в скважину. После окончания горения пиротехнического заряда проводят технологическую выдержку для замещения газообразных продуктов в зоне продуктивного пласта скважины на скважинную жидкость. Это время определяют опытным путем на основании практики обработок аналогичных скважин. За время технологической выдержки газообразные продукты горения оттесняются от перфорационных отверстий скважинной жидкостью и создаются предпосылки для наиболее эффективного депрессионного воздействия, т.е. последующее ударно-депрессионное воздействие осуществляется не в газовой, а в жидкой среде. Оптимальное время технологической выдержки составляет 5-10 с. После технологической выдержки открывают депрессионную камеру, размещенную в интервале продуктивного пласта, и создают резкую депрессию давления. Депрессионная камеры заполняется жидкостью из призабойной зоны пласта с продуктами сгорания порохового заряда, расплавленными асфальтосмолистыми и парафинистыми соединениями и механическими частицами породы. После заполнения депрессионная камера автоматически закрывается и извлекается из скважины. Вместе с депрессионной камерой происходит извлечение кольматирующих веществ из скважины. Скважину запускают в эксплуатацию.

В качестве пиротехнического заряда может использоваться пиротехнический заряд марки ЗПИУ-98-850.

В качестве депрессионной камеры используют одну или несколько свинченных насосно-компрессорных труб, снабженных клапанами.

Устройство для обработки призабойной зоны скважины представлено на чертеже.

Устройство включает в себя пиротехнический заряд 1 с детонатором 2 и электрическими проводами 3, размещенные в сгораемом кожухе 4, соединенном с металлическим стаканом 5, имеющим прорези 6. Металлический стакан 5 соединен с корпусом узла впускного клапана 7. Внутри корпуса узла впускного клапана 7 размещен впускной клапан 8 с уплотнениями 9, выполненный с внутренней полостью 10, закрытой гайкой 11 с отверстиями 12, ввернутой во впускной клапан 8, имеющей в стенках 13 отверстия 14. В отверстиях 14 размещены с возможностью осевого перемещения сухарики 15, опирающиеся с одной стороны на пологие упоры 16 корпуса 7, а с другой стороны на большой диаметр 17 бойка 18, размещенный во внутренней полости 10 впускного клапана 8. В отверстиях 12 гайки 11 и в отверстиях 19 малого диаметра 20 бойка 18 размещен штифт 21. Малый диаметр 20 бойка 18 размещен с возможностью осевого перемещения в отверстии 22 перемычки 23, имеющей отверстия 24 и закрепленной в корпусе узла впускного клапана 7, и в отверстии 25 гайки 11. Через отверстия 26 впускного клапана 8 и через отверстие 27 бойка 18 проведены электрические провода 3. В верхней части устройства выполнено отверстие 28 с пробкой 29. В верхней части корпуса узла впускного клапана 7 размещена перегородка 30, в отверстии 31 которой расположен с возможностью осевого перемещения ударник 32, удерживаемый от падения тягой 33, выполненной из легкоплавкого легкосгораемого материала. На тяге 33 размещена нагревательная спираль 34, соединенная с электрическими проводами 35. Электрические провода 3 и 35 проведены через отверстие 36 в перегородке 30. Перегородка 30 соединена с полой депрессионной камерой 37, которая в свою очередь соединена с корпусом узла впускного клапана 7 и внутри которой проведены электрические провода 3 и 35, соединяющиеся через кабельную головку 38 с каротажным кабелем 39, проходящим внутри скважины 40 к наземному пульту управления 41. Пиротехнический заряд 1 расположен на уровне продуктивного пласта 42, перфорированного перфорационными отверстиями 43.

Устройство для обработки призабойной зоны скважины работает следующим образом.

Скважину 40 заполняют жидкостью с повышенной плотностью и создают давление в интервале продуктивного пласта 42, равное пластовому. На каротажном кабеле 39 опускают в скважину 40 устройство для обработки призабойной зоны таким образом, чтобы низ пиротехнического заряда 1 располагался на уровне нижних перфорационных отверстий 43, перфорировавших скважину 40 на уровне продуктивного пласта 42. С наземного пульта управления 41 подают напряжение по электрическим проводам 3 к детонатору 2, который воспламеняется и поджигает пиротехнический заряд 1. При горении пиротехнического заряда сгорает кожух 4, выполненный из сгораемого материала, например из эпоксидного стеклопластика, и горячие газы достигают перфорационных отверстий 43 и прогревают скважину и прилегающую часть интервала продуктивного пласта 42, т. е. призабойную зону скважины. При этом зона горения постепенно распространяется от нижних перфорационных отверстий 43 вверх вдоль интервала продуктивного пласта 42. Количеством пиротехнического заряда 1, скоростью его горения и прочими данными регулируют количество выделяющегося тепла и газов, а, следовательно, глубину прогрева продуктивного пласта 42. Во избежание перегрева корпус узла впускного клапана 7 отдален от пиротехнического заряда 1 металлическим стаканом 5, имеющим прорези 6 для циркуляции скважинной жидкости и охлаждения корпуса узла впускного клапана 7. По окончании горения проводят технологическую выдержку в течение времени, достаточного для замещения газового облака на скважинную жидкость в интервале продуктивного пласта 42. После этого с наземного пульта управления 41 подают напряжение по проводам 35 на нагревательную спираль 34, которая накаляется и вызывает расплавление и горение тяги 33. Материалом тяги может служить легкоплавкий материал, например, лавсан, капрон и т.п. После расплавления тяги 33 ударник 32 освобождается и выпадает из отверстия 31, падает на боек 18, который срезает штифт 21 и перемещается в отверстиях 22 и 25 и большим диаметром 17 проходит во внутреннюю полость 10 впускного клапана 8. Сухарики 15 оказываются напротив малого диаметра 20 бойка 18. Под действием радиальной силы, возникающей на пологих упорах 16 корпуса 7, сухарики 15 сдвигаются к центру и освобождают впускной клапан 8. Под действием давления, воздействующего снизу, впускной клапан 8 перемещается вверх. Уплотнение 9 выходит из контакта с корпусом узла впускного клапана 7, и скважинная жидкость поступает мимо впускного клапана 7 через отверстия 24 перемычки 23 внутрь депрессионной камеры 37. После заполнения депрессионной камеры 37 скважинной жидкостью и выравнивания давлений впускной клапан 8 опускается под действием своего веса, веса ударника 32 и бойка 18 и перекрывает проход жидкости. Устройство извлекают из скважины. При подъеме устройства и превышении давления внутри депрессионной камеры 37 над давлением в скважине 40 пробка 29 в отверстии 28 удаляется и происходит выравнивание давлений.

Остановленную нефтедобывающую скважину глубиной 1250 м заполняют водным раствором хлорида кальция плотностью 1,3 г/см³. В качестве пиротехнического заряда 1 используют заряд марки ЗПИУ-98-850 со следующими характеристиками: длина 850 мм, диаметр 98 мм, масса 7,5 кг, компоненты: горючее 54% окислитель 40% технологические добавки 6% плотностью 1,83 г/см³, теплота сгорания 2000-2200 ккал/кг, скорость горения 2 мм/с, объем газообразных продуктов 600 дм³/кг, состав продуктов сгорания: СО₂, Н₂О, Н₂, МеО, температура горения 3000 К, чувствительность состава к трению 18 класс, к удару 0% взрыва, температура воспламенения 800-1000 К. Ток запуска пиротехнического заряда 1 составляет 3-4 А. В качестве депрессионной камеры 37 используют трубу из колонны насосно-компрессорных труб, снабженную кабельной головкой 38 для подсоединения каротажного кабеля 39 и резьбой для соединения с корпусом узла впускного клапана 7. Тяга 33 выполнена из лавсанового жгута. Отверстия 26, 27, 36 после размещения в них электрических проводов загерметизированы эпоксидным компаундом. Количество сухариков 15 равно 3. В скважину на отметку продуктивного интервала 1230 м опускают устройство для обработки скважины и подают напряжение на детонатор 2. Пиротехнический заряд 1 воспламеняется. По окончании процесса горения проводят технологическую выдержку в течение 10 с и подают напряжение на спираль 34. Лавсановый жгут 33 расплавляется, высвобождая ударник 32, который падает на боек 18, срезается штифт 21, боек проходит в полость клапана 8, сухарики 15 высвобождают клапан 8, который перемещается вверх под действием давления на забое, скважинная жидкость заполняет депрессионную камеру 37. После заполнения депрессионной камеры 37 скважинной жидкостью устройство поднимают. При подъеме давление в скважине 40 снижается, пробка 29 выбивается из отверстия 28 и происходит выравнивание давлений внутри депрессионной камеры 37 и в скважине 40. Поскольку отверстие 28 расположено в верхней части депрессионной камеры 37, то основная часть скважинной жидкости остается в устройстве и извлекается из скважины 40.

Применение предложенного технического решения позволит повысить эффективность обработки призабойной зоны скважины.

Использование: при обработке призабойной зоны скважины, закольматированной парафинистыми, асфальтосмолистыми, шламовыми отложениями. Сущность изобретения: заполняют скважину жидкостью с повышенной плотностью и создают давление столба жидкости, соответствующее пластовому давлению. Доставляют в интервал продуктивного пласта депрессионную камеру и пиротехнический заряд. В качестве пиротехнического заряда используют медленно горящий пиротехнический заряд со скоростью горения 1,5-2,5 мм/с, обеспечивающий выделение газов с повышенной температурой. Сжигание медленно горящего пиротехнического заряда производят перед созданием депрессии. По окончании сжигания проводят технологическую выдержку для замещения в интервале продуктивного пласта газообразных продуктов горения скважинной жидкостью. Создают депрессию и удаляют из интервала продуктивного пласта часть скважинной жидкости с поступившими в нее при депрессии из призабойной зоны кольматирующими элементами. Для осуществления способа обработки призабойной зоны скважины используют устройство, включающее депрессионную камеру с пиротехническим зарядом и детонатором, соединенным с наземным пультом управления. Устройство снабжено сгораемым кожухом, соединенным через металлический стакан, имеющий прорези, с узлом впускного клапана депрессионной камеры, состоящим из корпуса и собственно впускного клапана с уплотнением. Впускной клапан выполнен с внутренней полостью и имеет в стенках отверстия. Его внутренняя полость закрыта сверху гайкой, имеющей отверстия в стенках. В гайке размещен своим большим диаметром боек. Над бойком размещен ударник, удерживаемый от падения тягой. Тяга выполнена из легкоплавкого, сгораемого материала. На тяге размещена нагревательная спираль, соединенная с электрическими проводами. Пиротехнический заряд с детонатором помещен в сгораемый кожух. Внутренний объем корпуса впускного клапана сообщен с внутренним объемом депрессионной камеры. Использование изобретения позволяет эффективно очистить призабойную зону скважины от кольматирующих элементов. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обработки призабойной зоны скважины, включающий доставку в интервал продуктивного пласта депрессионной камеры и пиротехнического заряда, создание депрессии и сжигание пиротехнического заряда с выделением газов, отличающийся тем, что предварительно скважину заполняют жидкостью с повышенной плотностью и создают давление столба жидкости, соответствующее пластовому давлению, используют медленно горящий пиротехнический заряд, обеспечивающий выделение газов с повышенной температурой, сжигание медленно горящего пиротехнического заряда производят перед созданием депрессии, начиная со стороны нижней части интервала продуктивного пласта в течение времени, соответствующего времени прогрева призабойной зоны до температуры плавления кольматирующих элементов, во время сжигания медленно горящего пиротехнического заряда организуют циркуляцию скважинной жидкости для охлаждения корпуса узла впускного клапана депрессионной камеры, затем проводят технологическую выдержку для замещения в интервале продуктивного пласта газообразных продуктов горения медленно горящего пиротехнического заряда скважинной жидкости, а после проведения депрессии удаляют из интервала продуктивного пласта часть скважинной жидкости с поступившими в нее при депрессии из призабойной зоны кольматирующими элементами. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют медленно горящий пиротехнический заряд со скоростью горения 1,5 2,5 мм/с. 3. Устройство для обработки призабойной зоны скважины, включающее депрессионную камеру с пиротехническим зарядом и детонатором, соединенным электрическими проводами, проведенными через упомянутую депрессионную камеру, кабельную головку и каротажный кабель к наземному пульту управления, отличающееся тем, что оно снабжено сгораемым кожухом, соединенным через металлический стакан, имеющий прорези, с узлом впускного клапана депрессионной камеры, состоящим из корпуса и собственно впускного клапана с уплотнением, при этом впускной клапан выполнен с внутренней полостью и имеет в стенках отверстия, его внутренняя полость закрыта сверху гайкой, имеющей отверстия в стенках, и в ней размещен своим большим диаметром боек, в отверстиях стенок впускного клапана размещены сухарики, опирающиеся в исходном положении с одной стороны на пологие упоры корпуса впускного клапана и с другой стороны на больший диаметр бойка, в отверстиях стенок гайки и в отверстии, выполненном в малом диаметре бойка, размещен штифт, над бойком размещен ударник, удерживаемый от падения тягой, выполненной из легкоплавкого сгораемого материала, на тяге размещена нагревательная спираль, соединенная с электрическими проводами, пиротехнический заряд с детонатором помещен в сгораемый кожух, а внутренний объем корпуса впускного клапана сообщен с внутренним объемом депрессионной камеры.