УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЛАСТОВ В СКВАЖИНАХ МЕТОДОМ ИМПЛОЗИИ Российский патент 2004 года по МПК E21B43/25 E21B37/00 

Изобретение относится к области добычи жидких флюидов в скважинах и, в частности, предназначено для обработки истощенных продуктивных пластов при малых дебитах или малых статических уровнях столба жидкости в скважинах, например, с целью стимулирования добычи нефти. Оно может быть также использовано для очистки труб от наслоений в скважинах или в иных целях.

Известны устройства [1-5], где метод имплозии реализуется за счет разрыва диафрагмы, отделяющей герметично закрытую камеру от скважины. Способы разрыва диафрагм могут быть различны, но везде осуществляется процесс создания резкой депрессии для очистки призабойной зоны пласта и интенсификации притока пластовых флюидов.

Указанные устройства являются прямыми аналогами по отношению к предлагаемому.

К общим недостаткам аналогов можно отнести следующие:

1. устройство может совершать одноразовое действие или имеет ограниченное число диафрагм, что является в большинстве случаев недостаточным для удовлетворительной очистки пласта;

2. необходимость спуска колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) и ее пакеровки в скважине;

3. недостаточная эффективность по конечному результату и высокая стоимость затрат на выполнение работ по обработке пласта.

Известно устройство [6], где метод имплозии реализуется многократно для создания депрессии на пласт. Устройство спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах НКТ и устанавливают таким образом, чтобы окна депрессионной камеры находились напротив интервала обрабатываемого пласта. Затем скважину пакеруют. Далее с помощью лебедки подъемного агрегата А-50У или ЛТ-11КМ на штангах или на канате спускают плунжер до упора в клапанное седло. После этого плунжер поднимают до уровня выше окон камеры. При подъеме плунжера клапан закрывается и в камере создается разряжение. С момента достижения нижнего конца плунжера верхней части камеры (участка выше окон) скважинная жидкость из подпакерной зоны устремляется в нижнюю часть камеры, создавая в призабойной зоне мгновенную депрессию. При этом давление в призабойной зоне снижается до атмосферного, т.к. столб жидкости в затрубном пространстве в обсадной колонне отделен пакером, а жидкость в НКТ перекрывается плунжером. Под действием депрессии жидкость из пласта поступает в подпакерную зону скважины и в депрессионную камеру. Затем цикл повторяется, а процесс очистки призабойной зоны от продуктов кольматации продолжается до получения желаемых результатов.

Это устройство по совокупности деталей и принципу работы наиболее близко к заявляемому и поэтому принято нами за прототип.

К основным недостаткам прототипа относятся следующие:

1. сложная конструкция скважинного оборудования: необходимость спуска колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), установки пакера;

2. неизбежность установки на скважине станка для спуска и подъема НКТ;

3. для создания разряжения в имплозивной камере реализуются большие тяговые усилия на тросе, что опасно и может привести к поломкам и авариям с тяжелыми последствиями и не используются для выгоды силы инерции;

4. достаточно высокая стоимость производства работ по обработке пласта.

Предлагаемое устройство для обработки пластов в скважинах методом имплозии выполнено с возможностью подвешивания к тросу или к штангам для спуска в скважину и включает систему поршень - цилиндр, клапан, образующие замкнутую полость, имеющую боковые окна, сообщающие полость цилиндра с полостью скважины. Устройство снабжено крышкой, закрывающей верх цилиндра, и грузом, при этом замкнутая полость цилиндра закрыта снизу поршнем, клапан расположен внутри крышки, груз подвешен к поршню, цилиндр подвешен к тросу или штангам, клапан выполнен с возможностью закрытия при движении цилиндра вверх. В качестве груза к поршню подвешена желонка и/или шламоуловитель.

Устройство представлено на фиг.1, 2. На фиг.1 показан вариант устройства с подвешенным к поршню шламоуловителем в качестве груза; на фиг.2 – с подвешенной к поршню желонкой.

Устройство состоит из цилиндра 2, который имеет боковые окна 4 для впуска жидкости из скважины в цилиндр 2, поршень 3, на котором подвешен груз 5, верх цилиндра 2 закрыт крышкой 6, внутри которой расположен клапан 7. Цилиндр 2 и крышка 6 жестко соединены между собой и образуют замкнутую полость цилиндра, закрытую снизу поршнем 3. Крышка 6 вверху имеет проушину, через которую цилиндр с поршнем подвешены на тросе или штангах 8 в скважине, обсаженной и зацементированной эксплуатационной колонной труб 1, которая имеет перфорационные отверстия для сообщения скважины с продуктивным пластом (волнистые стрелки показывают направление притока флюидов из пласта в скважину через перфорационные отверстия в обсадной колонне).

Устройство работает следующим образом. Оно спускается в скважину до уровня столба жидкости. При вхождении груза 5 в жидкость поршень 3 перемещается в крайнее верхнее положение. После погружения всего снаряда в жидкость машинист лебедки (или станка) резко тормозит спуск и делает реверс на подъем. В это время поршень 3 с подвешенным грузом 5 по инерции идет вниз, а цилиндр 2 - вверх, клапан 7 закрывается, и в полости цилиндра (имплозионной камере) создается разряжение. В момент времени, когда поршень 3 при движении вниз откроет окна 4, жидкость из скважины устремится в камеру цилиндра, создавая в призабойной зоне мгновенную депрессию.

Затем цикл повторяется, и таким образом осуществляется многократное имплозивное воздействие на пласт.

В случаях, когда суточный приток нефти в скважине невысокий, это говорит о том, что в призабойной зоне пласта (ПЗП) имеет место повышенное гидросопротивление, как правило, связанное с кольматацией флюидоподводящих каналов тонкодисперсными частицами песка, глины и капельной воды. Для декольматации ПЗП необходимо осуществить процесс извлечения кольматантов из пласта в скважину. Имплозия - один из наиболее эффективных и проверенных на практике методов очистки ПЗП.

В нашем случае на скважину привлекается, например, каротажный подъемник, у которого вместо кабеля на лебедку намотан трос. На конец троса крепится устройство, показанное на фиг.1, 2, и спускается в скважину. Затем в интервале перфорации эксплуатационной колонны производится реверсивное движение устройства (вверх-вниз), и таким образом осуществляется многократная имплозивная обработка пласта. Использование в качестве груза, подвешенного к поршню, шламоуловителя или желонки более целесообразно, т.к. необходимо одновременно с очисткой ПЗП и выносом кольматирующего материала в скважину осуществлять рыхление осадка и удаление его из скважины. При отсутствии в скважине циркулирующего агента эту задачу решает применение в составе заявляемого устройства шламосборников, которые позволяют после обработки пласта поднять кольматанты из скважины на поверхность.

Основные преимущества предлагаемого устройства по сравнению с аналогами:

1. оно использует неограниченные по возможности силы инерции движущихся с переменным и реверсивным ускорением частей подвески;

2. не требует привлечения на скважину установки для спуска и подъема труб и другого вспомогательного или специального оборудования;

3. не требует пакеровки скважины и создания в ней избыточных давлений;

4. при работе в скважине исключаются аварийно-опасные ситуации, связанные с гидроударными явлениями;

5. реализуется одновременно декольматация флюидоподводящих каналов и их волновая накачка для развития и распространения новых микро- и макротрещин в окрестности скважины;

6. производство работ в скважине имеет более низкую стоимость.

Источники информации

1. А.с. СССР №156127, Е 21 В 43/18, БИ №15, 1963 г. Сосуд для обработки призабойной зоны скважины методом имплозии.

2. А.с. СССР №281327, Е 21 В 43/00, БИ №29, 1970 г. Устройство для очистки призабойной зоны скважин методом имплозии.

3. А.с. СССР №599041, Е 21 В 21/00, БИ №11, 1978 г. Устройство для очистки призабойной зоны скважины.

4. А.с. СССР №947397, Е 21 В 43/00, БИ №28, 1982 г. Устройство для создания депрессии на пласт.

5. А.с. СССР №968349, Е 21 В 43/00, БИ №39, 1982 г. Устройство для создания мгновенной депрессии на пласт.

6. Попов А.А. Имплозия в процессах нефтедобычи. М.: Недра, 1996, с. 115-116.

Изобретение относится к области добычи жидких флюидов в скважинах и, в частности, предназначено для обработки истощенных продуктивных пластов при малых дебитах или малых статических уровнях столба жидкости в скважинах, например, для стимулирования добычи нефти, а также для очистки труб от наслоений в скважинах. Устройство выполнено с возможностью подвешивания к тросу или штангам для спуска в скважину. Устройство включает систему поршень-цилиндр, клапан, образующие замкнутую полость, имеющую боковые окна. Замкнутая полость цилиндра закрыта снизу поршнем. Верх цилиндра закрыт крышкой. К поршню подвешен груз. Цилиндр подвешен к тросу или к штангам. Замкнутая полость цилиндра сообщена через боковые окна с полостью скважины. Клапан расположен внутри крышки и выполнен с возможностью закрытия при движении цилиндра вверх. В качестве груза к поршню подвешена желонка и/или шламоуловитель. Упрощается производство работ и снижается их стоимость. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для обработки пластов в скважинах методом имплозии, выполненное с возможностью подвешивания к тросу или штангам для спуска в скважину, включающее систему поршень-цилиндр, клапан, образующих замкнутую полость, имеющую боковые окна, сообщающие замкнутую полость цилиндра с полостью скважины, отличающееся тем, что оно снабжено крышкой, закрывающей верх цилиндра, и грузом, при этом замкнутая полость цилиндра закрыта снизу поршнем, клапан расположен внутри крышки, груз подвешен к поршню, цилиндр подвешен к тросу или штангам, клапан выполнен с возможностью закрытия при движении цилиндра вверх.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве груза к поршню подвешены желонка и/или шламоуловитель.