УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЗАБОЯ СКВАЖИН Российский патент 1997 года по МПК E21B43/25 

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно, к устройствам для обработки призабойной зоны продуктивных пластов в скважинах.

Предлагаемое устройство может быть использовано в нефтегазодобывающих отраслях промышленности для интенсификации притока флюидов (нефти, газа), а также для увеличения приемистости нагнетательных скважин.

Известное устройство для обработки призабойной зоны пласта включающее карротажный кабель с закрепленным на его нижнем конце детонирующим шнуром в водонепроницаемой оболочке типа ДШ-В. Детонирующий шнур размещают против продуктивного пласта и подрывают посредством электрического импульса подаваемого с поверхности по кабелю [1]
Недостатком данного устройства является низкая эффективность воздействия на пласт, т.к. один метр детонирующего шнура содержит всего 13 гр взрывного вещества.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для обработки забоя скважин, включающее карротажный кабель с закрепленной на его нижнем конце торпедой, например, типа АСГ-105К, размещенной в скважине в интервале продуктивного пласта [1]
Недостатком известного устройства является низкая эффективность воздействия на пласт, вследствие заполнения созданных в пласте пор и трещин мелкодисперсными частицами горных пород, образующимися при взрыве заряда взрывчатого вещества, что приводит к снижению продуктивности пласта. Кроме того при использовании известного устройства имеется возможность порыва обсадной колонны при повышении давления в стволе скважины выше допустимого рабочего давления для обсадной колонны. В отдельных случаях этот недостаток устраняется установкой цементного моста выше интервала размещения взрывчатого вещества с последующим его разбуриванием, однако это приводит к еще большему засорению призабойной зоны пласта.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию устройства для обработки забоя скважины с более высокой эффективностью воздействия на пласт.

Поставленная задача решается путем создания устройства для обработки забоя скважины, содержащего заряд взрывчатого вещества, закрепленный на кабеле подрыва, которое согласно изобретению снабжено перфорированной колонной труб, нижний конец которой выполнен с кольцевым выступом и оборудован клапаном, а верхний снабжен монтажным узлом для крепления на устье скважины.

Предлагаемое устройство обеспечивает высокую эффективность воздействия на пласт. Это достигается благодаря тому, что жидкость, находящаяся в скважине после взрыва заряда взрывчатого вещества, устремляется в поры пласта и в сочетании с ударной волной образует трещины в призабойной зоне пласта, одновременно часть жидкости устремляется вверх по скважине и заполняет перфорированную колонну труб и межтрубное пространство. При последующем снижении температуры взрывных газов и их конденсации давление в забое скважины понижается и это снижение не может быть сразу компенсировано столбом жидкости, так как переток жидкости в забой скважины из перфорированной колонны труб и межтрубного пространства ограничивается обратным клапаном и кольцевым выступом. В результате в забое скважины определенное время поддерживается депрессия на пласт, что обеспечивает интенсивный приток жидкости из пласта в забой скважины в результате происходит эффективная очистка призабойной зоны пласта от твердых мелкодисперсных частиц и улучшаются фильтрационные свойства и продуктивность пласта.

Целесообразно чтобы перфорированная колонна труб была выполнена с дополнительными кольцевыми выступами, расположенными вдоль перфорированной колонны труб.

Наличие дополнительных кольцевых выступов еще больше задерживает переток жидкости в забой скважины, что приводит к увеличению времени поддержания депрессии на пласт и повышению степени очистки призабойной зоны пласта.

Другим отличием является то, что верхний конец перфорированной колонны труб оборудован предохранительным клапаном двухстороннего действия.

Клапан двухстороннего действия срабатывает как при превышении давления в скважине выше допустимого рабочего давления для обсадной колонны, так и при снижении давления в скважине ниже допустимого, тем самым исключается как разрыв, так и смятие обсадной колонны и обеспечивается эффективная обработка забоя скважины без вероятностей нарушения целостности обсадной колонны скважины.

Для лучшего понимания сущности изобретения на чертеже показано размещение в скважине предлагаемого устройства.

Устройство для обработки забоя изображенное на чертеже, содержит заряд взрывчатого вещества 1, закрепленный на кабеле подрыва 2, и перфорированную колонну труб 3. Нижний конец перфорированной колонны труб 3 выполнен с кольцевым выступом 4 и оборудован клапаном 5. Верхний конец перфорированной колонны труб 3 снабжен монтажным узлом, например, планшайбой 6 и оборудован предохранительным клапаном двухстороннего действия 7. Вдоль перфорированной колонны труб 3 выполнены дополнительные кольцевые выступы 8.

Обработку забоя скважины с помощью предлагаемого устройства осуществляют следующим образом.

Заряд взрывчатого вещества 1 на кабеле подрыва 2, в качестве которого может быть использован географический и каротажный кабель, спускают в скважину 9 и размещают его в забое скважины 9, расположенном в интервале продуктивного пласта 10. Затем в скважину 9 спускают перфорированную колонну труб 3, монтажный узел которой планшайба 6 закрепляется на устье скважины 9 на фланце 11 обсадной колонны 12. Заряд взрывчатого вещества 1 центрируется в забое скважины 9, например, путем пропуска кабеля подрыва 2 через кольцо 13, закрепленное на торце перфорированной колонны труб 3.

Верхняя часть ствола скважины 9 на высоту h может быть заполнена газом, например, воздухом. При высоком уровне жидкости в скважине его понижение может быть произведено закачкой воздуха через задвижку 14.

В качестве заряда может быть использован любой вид химического ВВ: твердого, жидкого, быстросгорающего.

Устройство работает следующим образом:
По кабелю подрыва 2 подается электрический импульс на подрыв (горение) заряда ВВ 1. Газ, образующийся при взрыве (горении) заряда. ВВ 1 создает избыточное давление под действием которого жидкость, находящаяся в скважине 9 устремляется в поры продуктивного пласта 10 и в сочетании с ударной волной (при взрыве) образуют трещины в горных породах призабойной зоны продуктивного пласта 10. Одновременно, вследствие избыточного давления жидкость, выше размещения заряда ВВ 1 устремляется вверх по стволу скважины 9, свободно проходит через обратный клапан 5, оттесняет газ и заполняет перфорированную колонну труб 3 и межтрубное пространство, проходя через перфорационные отверстия. Частично жидкость поступает и через кольцевое пространство между кольцевым выступом 4 и обсадной колонной 12. При превышении в скважине 9 допустимого рабочего давления для обсадной колонны 12 открывается предохранительный клапан двухстороннего действия 7, через который газ (воздух) из верхней части перфорированной колонны труб 3 стравливается в атмосферу. В результате последующего снижения температуры взрывных газов и их частичной конденсации на забое скважины 9 давление понижается, которое не может быть сразу компенсировано столбом жидкости, так как перетоку жидкости вниз из перфорированной колонны труб 3 препятствует обратный клапан 5, а переток жидкости из-за межколонного пространства ограничивается кольцевым выступом 4. Для большего ограничения перетока жидкости из затрубного пространства ниже перфорированной колонны труб 3, на ней могут быть выполнены дополнительные кольцевые выступы 8.

Таким образом, на забое скважины 9 определенное время поддерживается депрессия на продуктивный пласт 10, что обеспечивает интенсивный поток жидкости (флюида) из пласта в скважину 9, посредством которого производится очистка призабойной зоны от твердых взвешенных частиц и улучшаются фильтрационные свойства пласта. При высоком уровне жидкости в скважине, подкачка газа осуществляется через задвижку 14.

Следует отметить, что по мере перетекания жидкости вниз из межтрубного пространства в скважине может возникнуть вакуум, в этом случае открывается предохранительный клапан двухстороннего действия 7 и обеспечивается поступление воздуха из атмосферы во избежание снятия обсадной колонны 12, т.е. предохранительный клапан двухстороннего действия 7 работает в обе стороны по принципу работы предохранительного клапана, устанавливается на резервуарах для хранения нефтепродуктов. Высота ствола скважины h, на которую она заполняется газом, определяется исходя из равенства объема газа в стволе скважины объему образующихся газов при взрыве (сгорании) хим. ВВ с тем, чтобы через предохранительный клапан 7 в атмосферу производился выпуск только газа (воздуха), т.е. определяется из соотношения:

где: V_г объем газа выделяющийся при взрыве (сгорании) заряда, м³/кг;
G вес заряда, кг;
R₁, R₂ внутренний радиус обсадной колонны и внешний радиус спускной перфорированной колонны, соответственно, м;
B толщина стенок спускной колонны, м;
P_в давление газа в верхней части ствола скважины, мг(МПа).

Необходимо отметить, что предлагаемое устройство позволяет посредством подбора величины проходного сечения обратного сечения обратного клапана 5 и диаметров кольцевого выступа 4, а также дополнительных кольцевых выступов 8, регулировать как глубину так и продолжительность депрессии, создаваемой на пласт, путем изменения проходного сечения потоку жидкости по межтрубному пространству скважины 9.

Особенно эффективно устройство может работать при использовании для обработки пласта зарядов быстросгорающих твердых или жидких химических ВВ.

К достоинствам предлагаемого устройства можно отнести также задержку во времени передачи давления на стенки обсадной колонны 12 выше перфорированной колонны труб 3. В связи с этим целесообразно нижний конец перфорированной колонны труб 3 устанавливать вблизи перфорированных отверстий или открытой части ствола скважины, с целью защиты основной части колонны от быстрого (импульсного) нарастания давления при воспламенении химических ВВ.

Использование: в устройствах, которые предназначены для обработки призабойной зоны продуктивных пластов в скважинах. Сущность изобретения: устройство содержит заряд взрывчатого вещества, который закреплен на кабеле подрыва, и колонны перфорированных труб. Нижний конец труб выполнен с кольцевым выступом и имеет обратный клапан, а верхний конец снабжен монтажным узлом для крепления на устье скважины. Колонна труб может иметь дополнительные кольцевые выступы, а верхний конец - предохранительный клапан двухстороннего действия. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для обработки забоя скважин, содержащее заряд взрывчатого вещества, закрепленный на кабеле подрыва, отличающееся тем, что оно снабжено перфорированной колонной труб, нижний конец которой выполнен с кольцевым выступом и оборудован обратным клапаном, а верхний конец снабжен монтажным узлом для крепления на устье скважины. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перфорированная колонна труб выполнена с дополнительными кольцевыми выступами. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхний конец перфорированной колонны труб оборудован предохранительным клапаном двустороннего действия.