СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ Российский патент 2007 года по МПК E21B43/18 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при эксплуатации скважины, при проведении интенсификационных работ, связанных с очисткой коллектора продуктивного пласта от загрязняющих веществ, и восстановлении дебита в скважинах, для восстановления приемистости карбонатных коллекторов нагнетательных скважин.

Известен способ очистки нефтедобывающих и водозаборных скважин. Очистка призабойной зоны скважины в известном способе основана на удалении кольматантов периодическим воздействием на прискважинное пространство упругими колебаниями. Предварительно обрабатывают геологическую, геофизическую, гидродинамическую информацию и динамику основных параметров в процессе эксплуатации скважин месторождения. По результатам обработки информации выбирают скважины с высоким пластовым давлением, но закольматированные. Устанавливают необходимые параметры упругих колебаний и определяют режим воздействия. Затем воздействуют на выбранные продуктивные интервалы призабойной зоны полем упругих колебаний с установленными параметрами. Корректируют режимы и характер воздействия по результатам контроля скорости удаления кольматантов из призабойной зоны. Оценивают эффективность проведенного воздействия и по полученным данным корректируют режим эксплуатации скважин (Патент РФ № 2151273, кл. Е 21 В 37/00, опубл. 2000.06.20).

Известный способ недостаточно эффективен вследствие того, что в нем используют только один вид воздействия - поле упругих колебаний без совмещения с другими видами воздействия, например химический.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ комплексной обработки призабойной зоны скважины. Способ включает спуск в скважину на колонне насосно-компрессорных труб компоновки с ультразвуковым генератором, воздействие на призабойную зону скважины упругими колебаниями ультразвуковой частоты в среде активной технологической жидкости и раствора кислоты. В состав спускаемой в скважину на колонне насосно-компрессорных труб компоновки включают пакер, спаренный штанговый насос с корпусом, состоящим из верхнего и нижнего корпуса, соединенных между собой перфорированным патрубком, и колонну штанг с плунжером. Разобщают пакером межтрубное пространство выше интервала перфорации. Ультразвуковое воздействие осуществляют в интервале перфорации. В качестве активной технологической жидкости используют растворитель асфальтеносмолопарафиновых отложений. После продавки раствора кислоты в пласт выполняют технологическую выдержку для реагирования кислоты. Затем производят дренирование пласта с созданием знакопеременного движения жидкости в интервале перфорации и слабых депрессионных импульсов при постоянном воздействии на пласт ультразвуком с откачкой продуктов реакции и одновременным вымыванием продуктов обработки (Патент РФ № 2261986, кл. Е 21 В 43/18, опубл. 2005.10.10 - прототип).

Недостатком этого способа является необходимость питания ультразвукового генератора по электрическому кабелю, закрепленному клямсами на колонне насосно-компрессорных труб, что создает определенные трудности при спускоподъемных операциях, необходимость комплектации дорогостоящим оборудованием, дополнительный расход электроэнергии при обработке скважины. Кроме того, непрерывное воздействие ультразвуковыми колебаниями приводит к неоправданной трате энергии, т.к. полезным является только воздействие, выполняемое в части цикла работы насоса при движении жидкости из пласта в скважину.

В изобретении решается задача повышения эффективности очистки скважины и ее призабойной зоны, повышения дебита, упрощения технологии и сокращения затрат на проведение процесса.

Задача решается тем, что в способе обработки призабойной зоны скважины, включающем спуск в интервал перфорации скважины на колонне насосно-компрессорных труб компоновки, содержащей пакер, спаренный штанговый насос с корпусом, состоящим из верхнего и нижнего корпуса, соединенных между собой перфорированным патрубком, колонну штанг с плунжером и ультразвуковой генератор, разобщение пакером межтрубного пространства выше интервала перфорации, воздействие на призабоиную зону скважины упругими колебаниями ультразвуковой частоты в среде активной технологической жидкости и раствора кислоты, откачку продуктов реакции с одновременным вымыванием продуктов обработки, создание знакопеременного движения жидкости в интервале перфорации и слабых депрессионных импульсов, согласно изобретению в качестве ультразвукового генератора используют механический звуковой генератор, срабатывающий при прохождении через него струи жидкости в одном направлении, а ультразвуковое воздействие выполняют при подаче жидкости насосом в колонну насосно-компрессорных труб на четвертой части цикла работы насоса.

Признаками изобретения являются:

1. спуск в интервал перфорации скважины на колонне насосно-компрессорных труб компоновки, содержащей пакер, спаренный штанговый насос с корпусом, состоящим из верхнего и нижнего корпуса, соединенных между собой перфорированным патрубком, колонну штанг с плунжером и ультразвуковой генератор;

2. разобщение пакером межтрубного пространства выше интервала перфорации;

3. воздействие упругими колебаниями ультразвуковой частоты в среде активной технологической жидкости и раствора кислоты;

4. откачка продуктов реакции с одновременным вымыванием продуктов обработки;

5. воздействие ультразвуком;

6. создание знакопеременного движения жидкости в интервале перфорации и слабых депрессионных импульсов;

7. использование в качестве ультразвукового генератора механического звукового генератора, срабатывающего при прохождении через него струи жидкости в одном направлении;

8. ультразвуковое воздействие при подаче жидкости насосом в колонну насосно-компрессорных труб на четвертой части цикла работы насоса.

Признаки 1-6 являются общими с прототипом, признаки 7, 8 являются существенными отличительными признаками изобретения.

Сущность изобретения

Известные способы обработки призабойной зоны с применением ультразвукового воздействия используют электрические ультразвуковые генераторы. Их недостатком является необходимость питания ультразвукового генератора по электрическому кабелю, что обуславливает значительный расход электроэнергии. Имеются определенные трудности при спускоподъемных операциях, необходимость комплектации дорогостоящим оборудованием при обработке скважины. Непрерывное воздействие ультразвуковыми колебаниями приводит к неоправданной трате энергии, т.к. полезным является только воздействие, выполняемое в части цикла работы насоса при движении жидкости из пласта в скважину. В изобретении решается задача повышения эффективности очистки скважины и ее призабойной зоны, повышения дебита, упрощения технологии и сокращения затрат на проведение процесса. Задача решается следующей совокупностью операций.

При обработке призабойной зоны в интервал перфорации скважины на колонне насосно-компрессорных труб спускают компоновку, содержащую пакер, спаренный штанговый насос с корпусом, состоящим из верхнего и нижнего корпуса, соединенных между собой перфорированным патрубком, колонну штанг с плунжером и механический ультразвуковой генератор клапанного типа, срабатывающий при прохождении через него струи жидкости в одном направлении. По колонне насосно-компрессорных труб при не установленном пакере заполняют забой скважины и частично призабойную зону активной технологической жидкостью, например растворителем асфальтосмолопарафиновых отложений. Проводят технологическую выдержку не менее 16 ч и закачивают в призабойную зону раствор соляной кислоты 10-20%-ной концентрации. Разобщают пакером межтрубное пространство выше интервала перфорации. На устье скважины включают в работу станок-качалку, под действием которой колонна штанг и плунжер насоса совершают возвратно-поступательное перемещение. При этом компоновка выполняет воздействие на забой и призабойную зону скважины упругими колебаниями ультразвуковой частоты в среде активной технологической жидкости и раствора кислоты, откачку продуктов реакции с одновременным вымыванием продуктов обработки, воздействие на пласт ультразвуком, создание знакопеременного движения жидкости в интервале перфорации и слабых депрессионных импульсов. Ультразвуковое воздействие выполняют при подаче жидкости насосом в колонну насосно-компрессорных труб на одной четверти части цикла работы насоса.

Работа компоновки позволяет добиться высокоэффективной очистки призабойной зоны пласта и вовлечения в эксплуатацию слабопроницаемых пропластков. В результате этого повышается дебит скважины и даже может превысить первоначальный за счет вовлечения низкопроницаемых пропластков в эксплуатацию, понижается уровень обводненности пластовой жидкости.

Применяемая компоновка подземного оборудования представлена на фиг.1 Компоновка включает дренажно-депрессионный спаренный штанговый насос, корпус которого состоит из двух корпусов: верхнего корпуса 1 и нижнего корпуса 2, соединенных между собой перфорированным патрубком 3. В нижней части нижнего корпуса 2 размещен широкопроходной клапан конусного типа 4, ниже установлен ультразвуковой генератор клапанного типа 5 и фильтр 6. Дренажно-депрессионный насос подвешен на колонне насосно-компрессорных труб 7. Внутри насоса установлен плунжер, состоящий из двух стандартных плунжеров 8, соединенных между собой. Плунжер 8 снабжен всасывающим клапаном 9 и подвешен на колонне штанг 10. Компоновку размещают в скважине, оборудованной обсадной колонной 11 в интервале перфорации 12. Генератор упругих колебаний клапанного типа 5 расположен напротив продуктивного пласта 13. На 200-300 м выше насоса между колонной насосно-компрессорных труб 7 и обсадной колонной 11 (в межтрубье) размещен пакер 14.

Ультразвуковой генератор клапанного типа 5 представлен на фиг.2. Генератор состоит из вентиля 15 и размещенного в нем клапана 16, контактирующего с перегородками 17. Вентиль 15 закреплен в отверстии 18 планшайбы 19, которая вмонтирована в муфту 20. Муфта 20 подсоединена к нижнему концу нижнего корпуса 2 дренажно-депрессионного насоса. Снизу к муфте 20 присоединен фильтр 6. Клапан 16 размещен в вентиле 15 с люфтом.

Упругие колебания вырабатываются потоком жидкости, проходящим через перегородки вентиля 17 и клапан 16 вентиля 15 с специально подобранным люфтом. Клапан 16 вибрирует с частотой 50-100 Гц. Причиной вибрации является флаттерное явление, возникающее от течения жидкости между клапаном 16 и перегородкой вентиля 17. Частота упругих колебаний зависит от диаметра вентиля 15, от амплитуды люфта клапана 16, от скорости и вязкости жидкости, проходящей через вентиль 15.

Процесс обработки призабойной зоны скважины проводят следующим образом.

Размещают компоновку в скважине так, что генератор упругих колебаний 5 оказывается по центру интервала перфорации 12. На колонне штанг 10 спускают плунжер 8 и устанавливают выше насоса на 5 метров для обеспечения возможности прохождения жидкости по колонне насосно-компрессорных труб 7, верхнему корпусу 1 насоса и перфорированному патрубку 3 в интервал перфорации 12. По колонне насосно-компрессорных труб 7 производят закачку растворителя асфальтосмолопарафиновых отложений и закачку кислоты в интервал перфорации 12. Выполняют посадку плунжера 8 в насос 1 и 2. Устанавливают пакер 14. Проводят технологическую выдержку для растворения асфальтосмолопарафиновых отложений и реагирования кислоты. Подъемником, например, типа А-50 поднимают и опускают колонну штанг 10 с плунжером 8 с амплитудой хождения плунжера от 3 до 6 м. Насос может быть скомпонован из двух насосов 1 и 2 как с одинаковыми, так и с разными диаметрами: 32 мм на 43 мм, 43 мм на 56 мм, 56 мм на 68 мм, 68 мм на 98 мм. Насос с меньшим диаметром располагают снизу. Для насосов 1 и 2 с диаметрами плунжеров 8 32 - 43 мм в генераторе 5 (фиг.1) рекомендуется применить вентиль 1 (фиг.2) с диаметром ¹/₂", для насосов 1 и 2 с диаметрами плунжеров 8 от 56 мм и выше (фиг.1) - вентиль 5 (фиг.2) с диаметром 3/4".

При работе дренажно-депрессионного насоса (фиг.1) при движении плунжера 8 из нижнего положения вверх пластовая жидкость проходит через фильтр 6, ультразвуковой генератор 5, широкопроходной клапан конусного типа 4 и входит в корпус 2 насоса. Под плунжером 8 создается разрежение (снижение давления). Ультразвуковой генератор 5 излучает ультразвуковые колебания с частотой в пределах 50-100 Гц. Жидкость над плунжером 8 поступает в колонну насосно-компрессорных труб 7 и далее к устью скважины. При выходе плунжера 8 из нижнего корпуса 2 выше перфорированного патрубка 3 некомпенсированное разрежение в нижнем корпусе 2 мгновенно наполняется жидкостью, которая поступает в нижний корпус 2 через перфорированный патрубок 3. При этом образуется одиночный депрессионный импульс. Одновременно прекращается движение жидкости через ультразвуковой генератор 5, прекращается ультразвуковое излучение. При прохождении плунжера 8 далее вверх в верхнем корпусе 1 жидкость под плунжер 8 поступает через перфорированный патрубок 3.

При движении плунжера 8 вниз широкопроходной клапан конусного типа 4 закрыт, жидкость из-под плунжера 8 выдавливается через перфорированный патрубок 3 в интервал перфорации 12. После прохождения плунжером 8 перфорированного патрубка 3 открывается всасывающий клапан 9 плунжера 8, жидкость поступает в плунжер 8. Плунжер 8 переходит в нижнее положение. Ультразвук не генерируется. Таким образом, в полном цикле движения плунжера вверх и вниз генерация ультразвукового поля с частотой 50-100 Гц производится в течение ¹/₄ цикла.

За счет пакеровки обсадной колонны 11 выше интервала перфорации 12 исключается влияние вышенаходящегося столба жидкости, что в свою очередь позволяет более динамично извлечь пластовую жидкость. Весь процесс обработки пласта происходит в ограниченном пакером 14 пространстве обсадной колонны 11.

При необходимости процесс изменения давления в подпакерной зоне и технологический процесс дренажа может быть зарегистрирован манометром, дополнительно размещаемым под фильтром 6. Данные с манометра после окончания обработки пласта и извлечения всей компоновки из скважины переводят в компьютер и анализируют.

Пример конкретного выполнения

Обрабатывают эксплуатационную скважину № 1519 Кулюшевского месторождения нефти со следующими характеристиками: глубина продуктивного пласта в тульском горизонте 1377 м, интервал перфорации - 1375-1378 м, коллектор - терригенный, пластовая температура 27°С, пластовое давление 12,6 МПа, толщина продуктивного пласта 1 м, пористость 16,3%, нефтенасыщенность 65%, вязкость нефти 100 мПа·с, плотность нефти 0,863 т/м³, теоретический дебит жидкости - 3 м³/сут, фактический дебит жидкости - 1 м³/сут, обводненность - 5%.

Размещают компоновку в скважине так, что генератор упругих колебаний 5 оказывается по центру интервала перфорации 12, т.е. 1375-1378 м на глубине 1376 м. На колонне штанг 10 спускают плунжер 8 и устанавливают выше насоса на 5 метров. По колонне насосно-компрессорных труб 7 производят закачку растворителя асфальтосмолопарафиновых отложений - дистиллята и закачку 12%-ного раствора соляной кислоты в интервал перфорации 12. Выполняют посадку плунжера 8 в насос 1 и 2. Устанавливают пакер 14. Проводят технологическую выдержку для растворения асфальтосмолопарафиновых отложений и реагирования кислоты в течение 24 час. Подъемником типа А-50 поднимают и опускают колонну штанг 10 с плунжером 8 с амплитудой хождения плунжера 5 м. Насос скомпонован из двух насосов 1 и 2 с одинаковыми диаметрами 43 мм. В генераторе 5 (фиг.1) применяют вентиль 15 типа вентиль жидкостной 15ч74п2М (фиг.2) с диаметром 1/2". Отрабатывают 36 часов, при этом отбирают 18 м³/сут жидкости. Срывают пакер. Поднимают компоновку. Спускают насос RNAM -20-125 и запускают в работу. Дебит жидкости составил 5,0 м³/сут обводненность - 5,0%. Результат проделанной обработки призабойной зоны - увеличение дебита жидкости с 1,0 м³/сут до 5,0 м³/сут - на 500%. Обводненность осталась без изменений.

Применение предложенного способа позволит повысить эффективность очистки скважины и ее призабойной зоны, увеличить дебит нефти. Применение механического ультразвукового генератора вместо электрического позволит сократить энергозатраты на проведение процесса, упростить технологию, сократить время работы бригады подземного ремонта скважины.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при эксплуатации скважин, при освоении скважин, при проведении интенсификационных работ, связанных с восстановлением дебита или приемистости в сильно загрязненных скважинах. Обеспечивает повышение эффективности очистки скважины и ее призабойной зоны, повышение дебита, упрощение технологии и сокращение затрат на проведение процесса. Сущность изобретения: по способу производят спуск в интервал перфорации скважины на колонне насосно-компрессорных труб компоновки, содержащей пакер, спаренный штанговый насос с корпусом, состоящим из верхнего и нижнего корпуса, соединенных между собой перфорированным патрубком, колонну штанг с плунжером и ультразвуковой генератор. Разобщают пакером межтрубное пространство выше интервала перфорации. Ведут воздействие на призабойную зону скважины упругими колебаниями ультразвуковой частоты в среде активной технологической жидкости и раствора кислоты, откачку продуктов реакции с одновременным вымыванием продуктов обработки, воздействие на пласт ультразвуком, создание знакопеременного движения жидкости в интервале перфорации и слабых депрессионных импульсов. В качестве ультразвукового генератора используют механический ультразвуковой генератор, срабатывающий при прохождении через него струи жидкости в одном направлении. Ультразвуковое воздействие выполняют при подаче жидкости насосом в колонну насосно-компрессорных труб на четвертой части цикла работы насоса. 2 ил.

Способ обработки призабойной зоны скважины, включающий спуск в интервал перфорации скважины на колонне насосно-компрессорных труб компоновки, содержащей пакер, спаренный штанговый насос с корпусом, состоящим из верхнего и нижнего корпусов, соединенных между собой перфорированным патрубком, колонну штанг с плунжером и ультразвуковой генератор, разобщение пакером межтрубного пространства выше интервала перфорации, воздействие на призабойную зону скважины упругими колебаниями ультразвуковой частоты в среде активной технологической жидкости и раствора кислоты, откачку продуктов реакции с одновременным вымыванием продуктов обработки, воздействие на пласт ультразвуком, создание знакопеременного движения жидкости в интервале перфорации и слабых депрессионных импульсов, отличающийся тем, что в качестве ультразвукового генератора используют механический ультразвуковой генератор, срабатывающий при прохождении через него струи жидкости в одном направлении, а ультразвуковое воздействие выполняют при подаче жидкости насосом в колонну насосно-компрессорных труб на четвертой части цикла работы насоса.