УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА И ОСВОЕНИЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 1997 года по МПК E21B43/25 E21B43/27 E21B28/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности.

Известно устройство для освоения и обработки скважины, включающее связанный с колонной насосно-компрессорных труб корпус струйного насоса и пакер, установленный ниже струйного насоса, являющееся прототипом для заявляемого устройства (а.с. N 1339236, кл. E 21 B 43/278).

Недостатком этого устройства является малая эффективность очистки призабойной зоны из-за ограниченности характеристик создаваемых волн давления и недостаточной управляемости процессом.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет создания ударных волн давления, воздействующих на призабойную зону в автоматическом режиме.

Сущность изобретения заключается в том, в струйном насосе или каком-либо другом гидравлическом насосе, работающем на энергии рабочей жидкости и имеющем камеру, разделенной клапаном на две части, одна из которых гидравлически соединена с рабочей трубой, а другая с подпакерной зоной, вместо обратного клапана, предотвращающего переток жидкости из рабочей трубы в подпакерную зону, установлен дифференциальный клапан, срабатывающий на определенный перепад давления, который возникает между зоной, гидравлический связанной с рабочей трубой и подпакерной зоной.

Схема этого устройства показана на фиг.1.

Устройство состоит из рабочей трубы 1, струйного насоса 2, включающего сопло 3, камеру смешения 4, диффузор 5, пакера 6, разделяющего выход диффузора с приемной камерой 7 струйного насоса, камеры 8, разделенной на две части каким-либо дифференциальным клапаном 9, и сообщенной с рабочей трубой 1 каналом 11, а с подпакерной зоной каналом 12.

Устройство работает следующим образом.

Рабочая жидкость подается в рабочую трубу 1 и попадает в струйный насос 2, который начинает откачку жидкости из скважины, сопровождающуюся снижением давления в подпакерной зоне. При этом снижение давления может происходить до тех пор, пока не установится баланс между притоком жидкости в скважину и ее забором из скважины струйным насосом.

Если в процессе работы насоса перепад давления, определяемый как разность давления в рабочей трубе и давления в подпакерной зоне, превышает определенное значение, то произойдет открытие клапана 9. При этом к забою скважины начнет распространяться ударная волна с давлением, равным давлению в рабочей трубе. После выравнивания давления в рабочей трубе и подпакерной зоне, произойдет закрытие клапана и начнется следующий этап работы устройства.

Значение перепада давления, при котором срабатывает дифференциальный клапан можно задавать заранее, исходя из конкретных условий, связанных с техпроцессом при освоении и обработке скважин. В этом случае дифференциальный клапан должен быть регулируемым. Например, в предложенном варианте на фиг.1 работа клапана регулируется жесткостью, подпирающей его пружины 10.

Необходимо отметить, что эффективность действия предлагаемого устройства во многом будет зависеть от конструкции клапана 9, который должен практически мгновенно открывать канал необходимого поперечного сечения и закрывать этот канал с некоторой задержкой, для обеспечения образования ударной волны с энергетическими характеристиками достаточными для эффективного воздействия на призабойную зону пласта.

В этой связи предлагается использовать клапан, схема которого в сочетании со струйным насосом показана на фиг. 2.

Клапан состоит из цилиндра 13, подпружиненного поршня 14 со сквозным каналом 15, в котором размещен так же подпружиненный запорный элемент 16.

Клапан работает следующим образом. По мере нарастания перепада давления в рабочей трубе и подпакерной зоне, начинается движение поршня 14 совместно с запорным элементом 16 в цилиндре 13. При этом начинается сжатие как пружины, подпирающей поршень 14, так и пружины, подпирающей запорный элемент 16. При достижении перепада давления определенного значения произойдет открытие канала 15 за счет превышения усилия сжатой пружины, подпирающей запорный элемент, над усилием, определенным как произведение перепада давления на площадь поперечного сечения канала 15. В этом случае произойдет практически мгновенное открытие канала 15 запорным элементом 16 из-за образования большого дисбаланса сил от действия пружины и действия перепада давления, так как в момент открытия канала начинается резкое уменьшение вышеуказанного перепада давления, в то время как энергия сжатой пружины в этот момент остается практически неизменной.

После открытия канала 15 произойдет выравнивание давления над и под поршнем 14, который под действием подпирающей его пружины возвратится в исходное положение. Очевидно, что в данной конструкции время открытия канала 15 запорным элементом 16, будет гораздо меньше времени возврата поршня 14 и посадки элемента 16 в седло канала 15.

Кроме этого, поставив в камере 8 перегородки 17, 18 (фиг. 3), с размещенными в них дроссельными элементами 19, 20 на определенном расстоянии от клапана, можно регулировать физическими характеристиками создаваемых волн давления. Например, перегородка 17 с дроссельным элементом 19 будет влиять на величину энергии и форму создаваемого импульса давления, в основном за счет ограниченности по объему надклапанной зоны, а перегородка 18 с дроссельного отверстия. Величины поперечных сечений дроссельных отверстий будут также оказывать влияние на время задержки открытия и закрытия дифференциального клапана.

Снабдив полость 12 обратным клапаном 21,( фиг.3) мы получим колебательный характер воздействия на призабойную зону пласта за счет того, что образованный импульс давления попадает после прохождения обратного клапана в условно-замкнутое пространство.

Как было показано выше, в данном случае работа устройства будет сопровождаться срабатыванием клапана (а значит гидроударным воздействием на призабойную зону пласта) до тех пор, пока будет создаваться необходимый перепад давления. Однако, если гидроударное воздействие будет приводить к улучшению фильтрационных характеристик призабойной зоны пласта, то при всех прочих равных условиях начнет уменьшаться депрессия, создаваемая в подпакерной зоне струйным насосом (а значит уменьшаться перепад давления в рабочей трубе и подпакерной зоне), и тогда может наступить момент, когда этой депрессии будет не хватать для срабатывания клапана.

Очевидно, что в этом случае частота гидроударного воздействия на ПЗП будет максимальной в начальное время работы устройства. В дальнейшем, по мере очистки призабойной зоны пласта эта частота будет уменьшаться и в конце концов воздействие может вообще прекратиться.

Таким образом, зная потенциальные гидродинамические возможности скважины с загрязненной призабойной зоной пласта, можно произвести обработку данным устройством, задав определенный перепад давления срабатывания клапана при определенных рабочих характеристиках струйного насоса, соответствующим гидродинамическим характеристикам работы скважины с улучшенной призабойной зоной пласта. При этом обработка скважины должна вестись до прекращения обратного клапана.

Использование: устройство предназначено для обработки призабойной зоны пласта и освоения скважины и относится к нефтедобывающей промышленности. Сущность изобретения: устройство содержит какой-либо гидродинамический насос, работающий от подачи рабочей жидкости и дифференциальный регулируемый клапан, работающий от определенного перепада давления, образованного в зоне подачи рабочей жидкости и подпекерной зоне. При этом в процессе работы устройства в подпакерной зоне создаются гидродинамические удары, способствующие эффективному воздействию на призабойную зону пласта. Процесс обработки скважины автоматически прекращается после восстановления ее гидродинамических характеристик. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для обработки призабойной зоны пласта и освоения скважины, включающее рабочую трубу, образующую с эксплуатационной колонной затрубное пространство, пакер, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, работающий на энергии жидкости, поступающей из рабочей трубы, гидравлический насос с камерой всасывания, сообщенной с подпакерной зоной, с выходом, сообщенным с затрубным пространством, и камерой, разделенной клапаном на две части, одна из которых гидравлически соединена с рабочей трубой, а другая с подпакерной зоной, отличающееся тем, что вместо клапана, предотвращающего переток жидкости из рабочей трубы в подпакерную зону, установлен дифференциальный клапан, срабатывающий на определенный перепад давления, который возникает между зоной, гидравлически связанной с рабочей трубой, и подпакерной зоной. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дифференциальный клапан выполнен в виде установленного в цилиндре подпружиненного поршня со сквозным каналом, в котором размещен подпружиненный запорный элемент. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что дифференциальный клапан выполнен регулируемым. 4. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что по крайней мере одна из частей камеры снабжена перегородкой с установленным в ней дроссельным элементом. 5. Устройство по пп.1 4, отличающееся тем, что часть камеры, сообщенной с подпакерной зоной, снабжена обратным клапаном.