СПОСОБ РАБОТЫ НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНОЙ СКВАЖИННОЙ ИМПУЛЬСНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1999 года по МПК F04F5/54 

Изобретение относится к струйной технике, преимущественно к скважинным струйным установкам для обработки призабойной зоны пласта скважины гидроимпульсами рабочей среды.

Известен способ работы насосно-эжекторной скважинной установки, включающей подачу по колонне насосно-компрессорных труб активной жидкой среды, откачку из пластовой зоны пассивной среды, промывку смесью сред прискважинной зоны и подачу смеси сред из скважины на поверхность (см. Авторское свидетельство СССР N 1100436, МПК 6 F 04 F 5/02, 1982).

В данном способе работы совмещены функция промывки скважины и функция откачки из нее среды.

Однако в известном способе недостаточно эффективно используется энергия жидкой активной среды для воздействия на продуктивный пласт в прискважинной зоне, что снижает эффективность работы.

Наиболее близким к заявляемому способу относится способ работы насосно-эжекторной скважинной импульсной установки, включающий подачу по колонне насосно-компрессорных труб активной жидкой среды в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны по колонне насосно-компрессорных труб пассивной среды, при этом перед указанными операциями при помощи блокирующей вставки, устанавливаемой в колонне насосно-компрессорных труб, перекрывают каналы подвода обеих сред к струйному аппарату, приводят пакер в транспортное состояние и посредством гидроимпульсного устройства обрабатывают активной средой прискважинную подпакерную зону с отводом через пакер части среды из скважины на поверхность, а после окончания данной обработки приводят пакер в рабочее положение и заменяют блокирующую вставку на депрессивную вставку, изолирующую друг от друга каналы подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату, причем откачку пассивной среды производят через систему обратных периферийных клапанов, установленных на колонне насосно-компрессорных труб ниже пакера (см. Патент Российской Федерации N 2107842 С1, МПК 6 F 04 F 5/54, 1998 г.)
Однако в данном способе работы для обеспечения эффективного использования энергии активной жидкой среды, воздействующей на продуктивный пласт, необходимо создание кавитационного режима в прискважинной подпакерной зоне, что требует выполнения определенных режимных условий, вызывающих появление кавитационных каверн, схлопывание которых вызывает гидравлические удары, воздействие которых помимо отделения кольматирующих частиц может вызвать разрушение элементов конструкции скважины.

Задачей изобретения является повышение продуктивности нефтяных и газовых скважин, вводимых в эксплуатацию, повышение приемистости нагнетательных скважин, восстановление и повышение коэффициента продуктивности и начальной проницаемости скважин, а также при этом избежать ненужных кавитационных разрушений конструкции.

Указанная задача достигается тем, что в способе работы насосно-эжектнорной скважинной импульсной установки осуществляют подачу активной жидкой среды по колонне насосно-компрессорных труб в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны по колонне насосно-компрессорных труб пассивной среды, при этом перед указанными операциями при помощи блокирующей вставки, устанавливаемой в колонне насосно-компрессорных труб, перекрывают каналы подвода обеих сред к струйному аппарату, приводят пакер в транспортное состояние и посредством гидроимпульсного устройства обрабатывают активной средой прискважинную подпакерную зону, с отводом через пакер части среды из скважины на поверхность, а после окончания данной обработки приводят пакер в рабочее положение и заменяют блокирующую вставку на депрессивную вставку, изолируя друг от друга каналы подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату, причем откачку пассивной среды производят через систему обратных периферийных клапанов, установленных на колонне насосно- компрессорных труб ниже пакера, в качестве гидроимпульсного устройства используют установленный ниже перфорации прискважинной зоны мультипликатор давления, который при обработке ступенчато или плавно поднимают вдоль скважины и производят обработку с частотой создаваемых импульсов от 40 до 70 в минуту и с величиной давления от 1,5 до 1,7 величины статического давления в скважине на уровне пласта, при этом в качестве активной жидкой среды используют неагрессивные жидкости или растворы с кинематической вязкостью не более 25 мм²/с (25 сСт, сантистокс) и температурой не выше 120^oC.

На фиг. 1 изображена насосно-эжекторная скважинная импульсная установка в период гидроимпульсной обработки скважины, на фиг. 2 - насосно-эжекторная скважинная импульсная установка в период откачки среды из скважины, а на фиг. 3 представлен мультипликатор давления для гидроимпульсной обработки.

Насосно-эжекторная скважинная импульсная установка, предназначенная для реализации описываемого способа работы, содержит колонну 1 насосно-комрессорных труб и установленный на колонне 1 насосно-компрессорных труб струйный аппарат с активным соплом 2, камерой 3 смешения, диффузором 4, каналом 5 подвода активной среды и каналом 6 подвода пассивной среды. Установка дополнительно снабжена пакером 7, центральным обратным клапаном 8, гидроимпульсным устройством 9, перед реализацией способа установленным на колонне 1 насосно-компрессорных труб, ниже пакера 7 и ниже перфорации прискважинной зоны, системой обратных периферийных клапанов 10, расположенных на колонне 1 насосно-компрессорных труб ниже пакера 7, блокирующей вставкой 11, при этом центральный обратный клапан 8 размещен в последней. Блокирующая вставка 11 установлена с возможностью замены ее в зависимости от производимой операции на депрессивную вставку 12. При этом каналы 5 и 6 подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату перекрыты при установке блокирующей вставки 11, стенками последней, а при установке депрессивной вставки 12 указанные каналы открыты, но изолированы друг от друга путем перекрытия поперечного сечения колонны 1 насосно-компрессорных труб стенкой депрессивной вставки 12.

Гидроимпульсное устройство 9 выполнено в виде мультипликатора давления (мультипликаторного генератора импульсов), состоящего из корпуса 13, в котором соосно расположены поршень 14, подпружиненный клапан 15 и центральный шток 16. В корпусе 13 параллельно установлены дроссель 17 и обратный клапан 18. Клапан 15 в сочленении с поршнем 14 образуют камеру 19, имеющую попеременную гидравлическую связь с затрубным пространством 20 посредством полости 21 и радиальных каналов 22 и 23. Между торцем с диаметром d2 клапана 15 и корпусом 13 образована камера нагнетания 24, предназначенная для подвода активной жидкой среды и для усиления возврата клапана 15.

В центрально части корпуса 13 выполнена камера управления 25, в которой формируется колебательный процесс мультипликации.

Кроме того, у мультипликатора давления выполнены камера мультипликации 26, образованная между торцем с диаметром d1 поршня 14 и корпусом 13, выходная нижняя камера 27, связанная с затрубным пространством 20 посредством радиальных каналов 28 и выходной канавки 29, при этом поршень 14 и клапан 15 выполнены в виде цилиндрических втулок, наружная поверхность каждой из которых образована тремя цилиндрическими участками, увеличивающимися по диаметру к месту взаимного контакта, причем наименьший наружный диаметр dl поршня 14, со стороны камеры мультипликации 26 выполнен большим, чем аналогичный диаметр d2 клапана 15 со стороны камеры нагнетания 24. Поршень 14 выполнен с наибольшим наружным диаметром d3.

Способ работы насосно-эжекторной скважинной импульсной установки реализуется следующим образом.

По колонне 1 насосно-компрессорных труб подают под давлением в насосно-эжекторную установку активную жидкую среду, в качестве которой используют неагрессивные жидкости или растворы с кинематической вязкостью не более 25 мм²/с (25 сантистокс) и температурой не выше 120^oC, например нефть, непредельный керосин, водные растворы кислот (до 8%), кроме HF, солевые растворы и т.п.

Под рабочим давлением активная жидкая среда по колонне 1 через обратный клапан 8 поступает в мультипликатор давления, установленный ниже перфорации прискважинной зоны. На этом этапе работы установки блокирующая вставка 11, предварительно установленная в колонне 1 труб, препятствует поступлению сред в канал 5 подвода активной среды и в канал 6 подвода пассивной среды. Одновременно с этим под действием давления активной среды закрыт ее проход через систему обратных периферийных клапанов 10. При этом пакер 7 приведен в транспортное состояние (не распакерован) и не препятствует перетеканию среды между подпакерной и надпакерной зонами. Поступившая в мультипликатор давления активная жидкая среда попадает через осевой канал центрального штока 16 в выходную камеру 27 и в камеру управления 25. Из камеры 27 активная жидкая среда через радиальные каналы 28 и выходную канавку 29 равномерно обрабатывает затрубное пространство 20. На выходе происходит дросселирование потока активной жидкой среды и таким образом создается перепад давления между линией нагнетания и затрубным пространством 20. При подъеме давления в камере 27 среда через обратный клапан 18 поступает в камеру мультипликации 26 и воздействует на торец поршня 14, а с противоположной стороны то же давление воздействует на торец клапана 15, тем самым способствуя сопряжению поршня 14 и клапана 15. Так как конструктивно наружный диаметр d1 торца поршня 14 выполнен больше наружного диаметра d2 торца клапана 15, то при равенстве давлений на данных торцах возникает результирующая сила взвода сопряженных поршня 14 и клапана 15, которая вызывает их движение в сторону камеры нагнетания 24, в результате камера 19 сообщается посредством радиальных каналов 22 с камерой управления 25, где давление нагнетается, что вызывает расстыковку поршня 14 и клапана 15. После расстыковки клапан 15 будет продолжать двигаться в том же направлении и перекроет подвод активной жидкой среды к выходной камере 27. Давление камеры управления 25 переместит поршень 14 в сторону выходной камеры 27, при этом в камере 26 возникает давление мультипликации. Коэффициент мультипликации обеспечивают до 1,7 (отношение d3 к d1). Активной жидкой средой с повышенным давлением вновь обрабатывают затрубное пространство 20. Когда поршень 14 займет положение, при котором совместятся каналы 22 и 23 давление в камере управления 25 резко упадет и клапан 15 под действием пружины состыкуется с поршнем 14. После стыковки поршня 14 и клапана 15 цикл повторяется, т.е. обеспечивается пульсирующее воздействие активной среды на затрубное пространство 20.

Работу мультипликатора давления возможно проводить путем прокачивания через него активной жидкой среды в течение 20-30 минут с одним расходом (3-6 л/с), а затем расход постепенно увеличивают примерно в два раза (6-12 л/с), начинают обработку, установив мультипликатор давления (выходные каналы) ниже перфорации прискважинной зоны (примерно на 2 метра), а затем его ступенчато или плавно поднимают вдоль скважины и производят обработку с частотой создаваемых импульсов от 40 до 70 импульсов в минуту и с величиной давления от 1,5 до 1,7 величины статического давления в скважине на уровне пласта. Время работы в зависимости от механических свойств коллектора составляет, как правило, 90-120 минут на 1 метр интервала перфорации.

Благодаря наличию жидкости в порах скважины создаваемые колебания распространяются в прискважинной зоне пласта. В результате возникают механические нарушения в пористой среде, происходит разупрочнение кольматирующего материала и глинистых включений, от стенок поровых каналов отделяются загрязняющие поровые каналы частицы, внесенные в поры как на стадии бурения скважины (частицы бурового раствора), так и на стадии эксплуатации скважины (при глушении скважины и других операциях). Во время работы следят за наличием взвешенных частиц в извлекаемой из скважины жидкой среды. По окончании обработки поднимают мультипликатор давления примерно на два метра выше верхних отверстий перфорации, затем скважину глушат, демонтируют линию нагнетания, монтируют фонтанную арматуру, обратной промывкой поднимают блокирующую вставку 11, фонтанную арматуру демонтируют и устанавливают пакер (приводят его в рабочее положение), а в струйном аппарате устанавливают депрессивную вставку 12, изолируя друг от друга каналы подвода 5 и 6 к струйному аппарату. Далее путем прокачки активной среды через струйный аппарат в прискважинной зоне создают депрессию, вызывая приток пассивной жидкой среды из пласта и вымывая таким образом из прискважинной зоны взвешенные частицы, причем откачку пассивной среды производят через систему обратных периферийных клапанов 10, установленных на колонне 1 насосно-компрессорных труб ниже пакера 7.

Способ предназначен для гидроимпульсной обработки призабойной зоны пласта. В качестве гидроимпульсного устройства используют установленный ниже перфорации прискважинной зоны мультипликатор давления, который при обработке ступенчато или плавно поднимают вдоль скважины и производят обработку с частотой создаваемых импульсов 40 - 70 в минуту и с величиной давления 1,5 - 1,7 величины статического давления в скважине на уровне пласта. В результате повышается продуктивность нефтяных и газовых скважин. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ работы насосно-эжекторной скважинной импульсной установки, включающий подачу активной жидкой среды по колонне насосно-компрессорных труб в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны по колонне насосно-компрессорных труб пассивной среды, при этом перед указанными операциями при помощи блокирующей вставки, устанавливаемой в колонне насосно-компрессорных труб, перекрывают каналы подвода обеих сред к струйному аппарату, приводят пакер в транспортное состояние и посредством гидроимпульсного устройства обрабатывают активной средой прискважинную подпакерную зону с отводом через пакер части среды из скважины на поверхность, а после окончания данной обработки приводят пакер в рабочее положение и заменяют блокирующую вставку на депрессивную вставку, изолируя друг от друга каналы подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату, причем откачку пассивной среды производят через систему обратных периферийных клапанов, установленных на колонне насосно-компрессорных труб ниже пакера, отличающийся тем, что в качестве гидроимпульсного устройства используют установленный ниже перфорации прискважинной зоны мультипликатор давления, который при обработке ступенчато или плавно поднимают вдоль скважины и производят обработку с частотой создаваемых импульсов 40 - 70 в минуту и с величиной давления 1,5 - 1,7 величины статического давления в скважине на уровне пласта. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активной жидкой среды используют неагрессивные жидкости или растворы с кинематической вязкостью не более 25 мм²/с и температурой не выше 120°С.