СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА ГОРИЗОНТАЛЬНОГО СТВОЛА СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК E21B43/18 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при обработке призабойной зоны в горизонтальных или наклонных стволах добывающих или нагнетательных скважин.

Известен способ обработки призабойной зоны в горизонтальном или наклонном стволе скважины, включающем выбор интервала с наименьшей приемистостью и закачку раствора кислоты при начальном давлении, при котором интервал принимает раствор кислоты, и конечном давлении закачки, меньшем начального по меньшей мере на 20%, поинтервальную закачку раствора кислоты в каждый интервал до достижения конечного давления закачки, одинакового для всех обрабатываемых интервалов данной скважины, при начальном давлении закачки в отдельный интервал, равном конечному давлению, прекращение закачки раствора кислоты в данный интервал, а при начальном давлении закачки в отдельный интервал, меньшем конечного давления, проведение работ по уменьшению проницаемости данного интервала (Патент РФ № 2114294, кл. Е 21 В 43/27, опубл. 27.06.98).

Известный способ трудно осуществим на практике вследствие того, что в горизонтальном или наклонном стволе скважины весьма трудно провести поинтервальную обработку призабойной зоны. При обработке происходит неконтролируемый уход кислоты в призабойную зону, разное время воздействия кислоты на отдельные участки приводит к неравномерности проницаемости призабойной зоны. В результате эффективность кислотной обработки снижается.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ обработки призабойной зоны в горизонтальном или наклонном стволе скважины, включающий предварительное определение давления поглощения жидкости скважиной, обработку скважины жидкостью глушения с плотностью, обеспечивающей отсутствие поглощения, доведение раствора кислоты до продуктивного интервала жидкостью с плотностью, обеспечивающей отсутствие поглощения, закачку раствора кислоты в продуктивный интервал, проведение технологической выдержки под давлением, меньшим, чем давление поглощения, до момента начала поглощения (Патент РФ № 2209304, кл. Е 21 В 43/27, опубл. 27.07.2003 - прототип).

Известный способ позволяет снизить неконтролируемый уход кислоты в призабойную зону, однако способ не обеспечивает поинтервальной закачки кислоты в обрабатываемый пласт.

В изобретении решается задача повышения эффективности обработки призабойной зоны в горизонтальных или наклонных стволах скважин.

Задача решается тем, что в способе обработки призабойной зоны пласта горизонтального ствола скважины, включающем доведение рабочего агента до продуктивного интервала и его закачку в продуктивный интервал, согласно изобретению закачку в продуктивный интервал проводят при периодическом репрессионном воздействии под избыточным давлением рабочего агента, перед потоком рабочего агента создают разрежение, концентрируют репрессионное воздействие в направлении обрабатываемого интервала парным и симметричным выходом давления к обрабатываемому интервалу на высоте не менее интервала перфорации обрабатываемого пласта, ограничивают распространение давления из обрабатываемого интервала в скважину и поддерживают давление в обрабатываемом интервале до его уравнивания с давлением в околоскважинной зоне.

Известно устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, включающее корпус насоса в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра с отверстиями и нижнего меньшего диаметра с клапаном внизу, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер в виде двух соединенных цилиндров, верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра, и клапаны (Патент РФ № 2189440, кл. Е 21 В 43/20, опубл. 20.09.2002).

Известное устройство позволяет добывать нефть и активно воздействовать на призабойную зону скважины. Однако устройство не способно оказывать репрессионное воздействие на пласт.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для воздействия на продуктивный пласт, включающее корпус насоса с клапаном и отверстиями в верхней части и установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапаном. Корпус насоса выполнен в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра с отверстиями в верхней части и с клапаном-отсекателем и перфорированным патрубком с заглушенным концом в нижней части. Плунжер выполнен двухступенчатым, состоящим из верхнего плунжера большего диаметра с нагнетательными клапанами и нижнего плунжера меньшего диаметра с заглушенными концами. Плунжеры соединены между собой посредством переводника (Патент РФ № 2188310, кл. Е 21 В 43/18, опубл. 27.08.2002 - прототип).

Известное устройство позволяет создать репрессионное воздействие на пласт небольшой величины, что недостаточно для качественного повышения продуктивности скважины в низкопроницаемых пластах.

В изобретении решается задача повышения эффективности воздействия.

Задача решается тем, что устройство для обработки призабойной зоны пласта горизонтального ствола скважины, включающее корпус в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра с клапаном-отсекателем, и плунжер с заглушенными концами, установленный в нижнем цилиндре корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения и выхода в верхний цилиндр корпуса, согласно изобретению дополнительно снабжено хвостовиком и концентратором давления, расположенными последовательно ниже клапана-отсекателя, при этом концентратор давления выполнен в виде заглушенной снизу трубы с отверстиями, размещенными парно и симметрично, в верхней и нижней части цилиндр снабжен большой и малой полками, между которыми размещены сальники, перекрывающие зазоры между большими полками и стенками скважины при возникновении давления между сальниками, а расстояние между сальниками выполнено не менее обрабатываемого интервала пласта.

Сущность изобретения

В горизонтальных или наклонных стволах скважин возникают трудности обработки удаленных на значительное расстояние от устья скважины продуктивных интервалов. Традиционные подходы к решению данной проблемы дают весьма невысокий результат. В результате закачки рабочего агента в весь наклонный или горизонтальный ствол происходит увеличение проницаемости в наиболее проницаемых зонах, в то же время низкопроницаемые зоны остаются не охваченными воздействием. Поинтервальная обработка призабойной зоны в горизонтальных или наклонных стволах трудно осуществима из-за неконтролируемого ухода рабочего агента в призабойную зону. Разное время воздействия рабочего агента на отдельные участки приводит к неравномерности проницаемости призабойной зоны. В результате эффективность обработки снижается.

В предложенном способе решается задача повышения эффективности обработки призабойной зоны в горизонтальных или наклонных стволах скважин. Задача решается следующим образом.

При обработке призабойной зоны в горизонтальном или наклонном стволе скважины проводят многократные обработки призабойной зоны с созданием репрессии в конце каждого цикла.

Одна из главных причин невысокой эффективности репрессионного воздействия в том, что эффект стремятся получить только за счет резкого повышения репрессии на пласт. При применении предлагаемого устройства создается мгновенная депрессия с последующим повышением давления - репрессией. Волны давления в продуктивном пласте формируют периодический подъем и сброс пород, залегающих над трещинами гидравлического разрыва. Трещины гидравлического разрыва образуются в результате гидроимпульсов высоких давлений за счет эффекта репрессии. Эффект процесса обеспечивается последовательным возникновением вначале депрессии, а затем репрессии (гидравлического удара). Закрепление трещины гидравлического разрыва осуществляется обломочным материалом, который образуется в процессе чередующихся подъемов и сбросов пород. Наиболее перспективной областью применения этой технологии являются трудноизвлекаемые запасы. Здесь она позволяет в 2-6 раз увеличить добычу нефти или снизить себестоимость ее добычи по сравнению с обычным глубокопроникающим разрывом. В качестве рабочего агента могут использоваться как интенсификационные жидкости, приводящие к увеличению продуктивности отдельных интервалов пласта, так и водоизоляционные композиции, приводящие к снижению проницаемости отдельных интервалов пласта. В качестве интенсификационных жидкостей используют углеводородные жидкости, растворы кислот, щелочей, поверхностно-активных веществ и т.п. В качестве водоизоляционных композиций используют растворы загустителей, таких как растворы полимеров, жидкостекольные композиции, селективные изолирующие составы и т.п.

Обеспечение репрессии и депрессии определяется конструктивным исполнением устройства, предназначенного для осуществления способа.

Для осуществления способа разработано устройство для обработки призабойной зоны скважины, представленное на чертеже.

Устройство включает корпус в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра 1 и нижнего меньшего диаметра 2 с клапаном-отсекателем 3, и плунжер 4 с заглушенными концами, установленный в нижнем цилиндре 2 корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения и выхода в верхний цилиндр 1 корпуса. В нижней части нижнего цилиндра 2 корпуса под клапаном-отсекателем 3 размещен концентратор давления 5, выполненный в виде заглушенной снизу трубы 6 с отверстиями 7, размещенными парно и симметрично. В верхней и нижней части труба 6 снабжена большой 8 и малой 9 полками, между которыми размещены сальники 10, перекрывающие зазоры между большими полками 8 и стенками скважины 11 при возникновении давления между сальниками 10. Расстояние между сальниками выполнено не менее интервала перфорационных отверстий 12 обрабатываемого интервала пласта. Концентратор давления 5 соединен с нижним цилиндром 2 корпуса и клапаном-отсекателем 3 через хвостовик 13, выполненный в виде длинной полой трубы.

Верхний цилиндр 1 сообщен с колонной насосно-компрессорных труб 14, плунжер 4 соединен с колонной штанг 15, подсоединенной на устье скважины 11 к подъемнику или станку-качалке (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Устройство спускают в скважину 11 на колонне насосно-компрессорных труб 14. Верхнюю часть устройства выше хвостовика 13 устанавливают в вертикальной части скважины 11. Хвостовик 13 выполняют длиной, достаточной для достижения интервала обрабатываемого пласта в горизонтальной или наклонной части скважины 11. Концентратор давления 5 располагают напротив интервала обрабатываемого пласта в горизонтальной или наклонной части скважины 11. Через колонну насосно-компрессорных труб 14, верхнюю часть устройства при поднятом плунжере 4, через хвостовик 13 и концентратор давления 5 рабочий агент доставляют к обрабатываемому интервалу. Плунжер 5 опускают в нижний цилиндр 2 корпуса. Давление в колонне насосно-компрессорных труб 14 повышают до 5-20 МПа на устье. На колонне штанг 15 спускают плунжер 4 до упора в клапан-отсекатель 3.

Плунжер 4 поднимают вверх. Под плунжером 4 создается разрежение. Плунжер 4 выводят в верхний цилиндр 1. Тем самым сообщают колонну насосно-компрессорных труб 14 и полость нижнего цилиндра 2. Рабочий агент из колонны насосно-компрессорных труб 14 под давлением и под действием разрежения ударяет в клапан-отсекатель 3, открывает его и проходит через хвостовик 13, трубу 6 концентратора давления 5, отверстия 7 в скважину 11 между сальниками 10. Давление раздвигает сальники 10 и прижимает их к стенке скважины 11. Между сальниками 10 возникает давление рабочего агента, которое передается через перфорационные отверстия 12 в пласт и создает там гидравлический удар с давлением, превышающим горное. За счет этого происходит разрушение кольматационного материала и образование микротрещин, которые заполнятся рабочим агентом.

В такой последовательности проводят необходимое количество гидроударов.

Применение рабочего агента под избыточным давлением позволяет совместить репрессионное воздействие с химическим и усилить эффект от воздействия. Создание разрежения перед потоком рабочего агента позволяет в 2-3 раза увеличить силу гидродинамического удара на пласт. Парное и симметричное расположение отверстий 7 позволяет создать равномерное поле гидроудара и исключить перекосы при работе оборудования. Ограничение распространения давления из обрабатываемого интервала в скважину 11 сальниками 10 и поддержание давления в обрабатываемом интервале до его уравнивания с давлением в околоскважинной зоне позволяет привести эффект от гидроудара к максимуму.

Пример конкретного выполнения.

Проводят обработку призабойной зоны в горизонтальным стволе нефтедобывающей скважины с горизонтальным стволом 150 м в интервале перфорации, равном 4 м. В вертикальную часть скважины на глубину 1100 м спускают верхнюю часть устройства согласно чертежу. В интервал перфорации, расположенный посередине горизонтального ствола скважины, спускают хвостовик длиной 250 м с расположенным на конце концентратором давления.

Диаметр нижнего цилиндра 2 равен 43 мм, длина - 2,4 м, объем - 3,48 л. Диаметр верхнего цилиндра 1 равен 56 мм, внутренний - 48 мм, длина - 3,4 м, объем - 2,22 л. Диаметр колонны насосно-компрессорных труб и хвостовика 73 мм.

Скважиной вскрыт продуктивный горизонт, состоящий из 3 пластов. К моменту обработки пласты на 30% выработаны. Обводненность добываемой продукции равна 40%. Оставшийся невыработанным пласт 4 м низкопроницаемый, нефтенасыщенный.

Проводят предварительную перфорацию пласта с плотностью перфорационных отверстий 10 отв./м. В качестве рабочего агента при воздействии используют 12%-ный раствор соляной кислоты. Концентратор давления размещают напротив интервала перфорации обрабатываемого пласта. Используют концентратор давления с расстоянием между сальниками 4,5 м. Проводят 10 актов воздействия. В результате после освоения скважины обводненность добываемой нефти снизилась с 40% при дебите 3,2 м³/сут до 23% при дебите 7,5 м³/сут.

Применение предложенного способа позволит повысить эффективность воздействия в горизонтальных или наклонных стволах скважин.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при обработке призабойной зоны в горизонтальных или наклонных стволах добывающих или нагнетательных скважин. Обеспечивает повышение эффективности обработки призабойной зоны в горизонтальных или наклонных стволах скважин. Сущность изобретения: способ включает доведение рабочего агента до продуктивного интервала и его закачку в продуктивный интервал. Закачку в продуктивный интервал проводят при периодическом репрессионном воздействии под избыточным давлением рабочего агента. Перед потоком рабочего агента создают разрежение, концентрируют репрессионное воздействие в направлении обрабатываемого интервала парным и симметричным выходом давления к обрабатываемому интервалу на высоте не менее интервала перфорации обрабатываемого пласта. Ограничивают распространение давления из обрабатываемого интервала в скважину. Поддерживают давление в обрабатываемом интервале до его уравнивания с давлением в околоскважинной зоне. Устройство включает корпус в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра с клапаном-отсекателем, и плунжер с заглушенными концами, установленный в нижнем цилиндре корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения и выхода в верхний цилиндр корпуса. Устройство снабжено хвостовиком и концентратором давления, расположенными последовательно ниже клапана-отсекателя. Концентратор давления выполнен в виде заглушенной снизу трубы с отверстиями, размещенными парно и симметрично. В верхней и нижней части цилиндр снабжен большой и малой полками, между которыми размещены сальники, перекрывающие зазоры между большими полками и стенками скважины при возникновении давления между сальниками. Расстояние между сальниками выполнено не менее обрабатываемого интервала пласта. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обработки призабойной зоны пласта горизонтального ствола скважины, включающий доведение рабочего агента до продуктивного интервала и его закачку в продуктивный интервал, отличающийся тем, что закачку в продуктивный интервал проводят при периодическом репрессионном воздействии под избыточным давлением рабочего агента, перед потоком рабочего агента создают разрежение, концентрируют репрессионное воздействие в направлении обрабатываемого интервала парным и симметричным выходом давления к обрабатываемому интервалу на высоте не менее интервала перфорации обрабатываемого пласта, ограничивают распространение давления из обрабатываемого интервала в скважину и поддерживают давление в обрабатываемом интервале до его уравнивания с давлением в околоскважинной зоне.2. Устройство для обработки призабойной зоны пласта горизонтального ствола скважины, включающее корпус в виде соединенных двух цилиндров - верхнего, большего диаметра и нижнего, меньшего диаметра с клапаном-отсекателем, и плунжер с заглушенными концами, установленный в нижнем цилиндре корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения и выхода в верхний цилиндр корпуса, отличающееся тем, что дополнительно снабжено хвостовиком и концентратором давления, расположенными последовательно ниже клапана-отсекателя, при этом концентратор давления выполнен в виде заглушенной снизу трубы с отверстиями, размещенными парно и симметрично, в верхней и нижней частях цилиндр снабжен большой и малой полками, между которыми размещены сальники, перекрывающие зазоры между большими полками и стенками скважины при возникновении давления между сальниками, а расстояние между сальниками выполнено не менее обрабатываемого интервала пласта.