СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ Российский патент 2007 года по МПК E21B43/263 

В настоящее время применяются методы повышения нефтеотдачи пласта, направленные на очистку призабойной зоны скважины, создания в прискважинной зоне обрабатываемого пласта трещин и полостей, т.е. создание локального разрыва пласта.

Способ воздействия на пласт пороховыми газами основан на механическом, тепловом и химическом воздействии газов на горные породы и насыщающие их флюиды. Для использования способа применяют пороховые газогенераторы давления ПГД.БК-100 М, ПГД.БК-150 и аккумуляторы давления АДС-150 [1].

Известен способ воздействия на пласт, включающий сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания деталей оснастки для сбора секций заряда через центральный канал каждой секции заряда [2]. В качестве воспламенительной секции заряда используют опорную трубу с пиротехническими воспламенителями. Спускают устройство в скважину и устанавливают его выше интервала перфорации на 2-4 метра. Поджигают воспламенительные секции, которые прожигают стенки труб и поджигают воспламенительную секцию заряда, а от нее основные секции заряда. Горение заряда происходит с канала. Боковая поверхность заряда имеет защитное покрытие, предохраняющее заряд от трения и ударов о колонну. Секции заряды закреплены тросами, что может привести к аварийной ситуации. Элементы тросов, защитное покрытие, соединительные узлы заряда остаются в скважине. Установка заряда в скважине выше интервала перфорации приводит к тому, что на обрабатываемый пласт воздействует давление скважинной жидкости, которой передается энергия газов.

Известен способ газогидравлического воздействия на пласт [3], включающий сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания составной штанги через центральный канал каждой секции заряда, стягивания и поджатия секции заряда вплотную друг к другу. Для того чтобы осуществить импульсное воздействие на пласт с высокой температурой и давлением, осуществляют горение секций заряда по всей поверхности, для этого используют бескорпусной заряд, конфигурацию центрального канала секций заряда принимают с развитой поверхностью.

В качестве наиболее близкого аналога принят способ газогидравлического воздействия на пласт [4], включающий проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания составной штанги через центральный канал каждой секции заряда, стягивания и поджатия секции заряда вплотную друг к другу. Для осуществления импульсного воздействия на пласт с высокой температурой и давлением осуществляют горение секций заряда по всей поверхности, для этого используют бескорпусной заряд, конфигурацию центрального канала секций заряда принимают с развитой поверхностью. Устанавливают заряд в интервале перфорации и осуществляют сжигание пороховых секций заряда с образованием горячих пороховых газов и созданием импульса давления, воздействующих на пласт. При этом, при быстропротекающих процессах горения заряда, осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени и регистрацию характеристик режима работы заряда (температуры и давления). Импульсное воздействие на пласт с высокой температурой и давлением подтверждено результатами их измерения во время проведения воздействия на скважине и составляет в среднем 0,3 секунды.

Устройство для применения способа газодинамического воздействия на пласт [5] включает заряд бескорпусный секционный с пороховыми секциями заряда, составную штангу, пропущенную через центральный канал каждой секции заряда, с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси. Верхний конец штанги присоединен к каротажному кабелю, а нижний конец штанги - к электронному блоку измерения характеристик режима работы заряда и реакции призабойной зоны на газодинамическое воздействие. По полому каналу штанги пропущен провод питания узла воспламенения и проводник, соединяющий каротажный кабель с электронным блоком, включающим датчики локатора муфт, температуры и давления.

Этот способ и устройство внедрены и успешно применяется на нефтегазовых месторождениях. По анализу эффективности работы нефтяных скважин после обработки получают дополнительную добычу нефти, в среднем, в течение года. К недостатку вышеуказанного способа можно отнести то, что во время проведения работ по зарегистрированным параметрам температуры, давления однозначно видно начало и окончание воздействия на пласт, виден импульс давления, температуры, нарастание и спад температуры и давления, но сложно во время проведения работ оценить эффект воздействия.

Техническим результатом изобретения является возможность получить независимый зарегистрированный параметр, позволяющий во время проведения работ в комплексе с параметрами температуры и давления оценить эффект воздействия на пласт, судить о локальном разрыве пласта, определить необходимость проведения дополнительного воздействия на пласт.

Необходимый технический результат достигается тем, что в способе газодинамического воздействия на пласт, включающем проведение глубокопроникающей перфорации в интервале обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания полой составной штанги через центральный канал секций заряда, стягивание и поджатие секции заряда вплотную друг к другу, соединение каротажного кабеля с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда проводами, пропущенными по внутренней полости составной штанги, сжигание секций заряда в интервале перфорации, осуществление контроля горения секций заряда в режиме реального времени и регистрации характеристик режима работы заряда, таких как температура и давление в скважинной жидкости в интервале воздействия, согласно изобретению осуществляют регистрацию ускорения смещения оснастки и электронного блока по направлению оси скважины под действием волны сжатия, образованной газом, попавшим в скважинную жидкость при сгорании секций заряда, а по величинам ускорения судят о газоприходе, попавшем в пласт, как о разнице между газоприходом созданного при сгорании секций заряда и газоприходом, попавшим в скважинную жидкость, а при сопоставлении параметров температуры, давления и ускорения смещения оснастки и электронного блока по направлению оси скважины судят об эффективности воздействия на пласт, кроме того, при повторном воздействии на пласт и регистрации параметров, по изменению параметров температуры, давления и ускорения при первом воздействии и при повторном воздействии судят об изменении проницаемости в межскважинном пространстве пласта и необходимости последующих воздействий на пласт.

Устройство для газодинамического воздействия на пласт, представляющее собой заряд бескорпусный секционный, включающий пороховые секции заряда, составную штангу, пропущенную через центральный канал каждой секции заряда, с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси, верхний конец штанги присоединен к каротажному кабелю, а нижний конец штанги - к электронному блоку измерения характеристик режима работы заряда и реакции призабойной зоны на газодинамическое воздействие, по полому каналу штанги пропущен провод питания узла воспламенения и проводник, соединяющий каротажный кабель с электронным блоком, включающим датчики локатора муфт, температуры и давления, согласно изобретению электронный блок снабжен акселерометром ускорения смещения оснастки и электронного блока по направлению оси скважины под действием волны сжатия, образованной газом, попавшим в скважинную жидкость при сгорании секций заряда.

Способ осуществляют следующим образом. Проводят глубокопроникающую перфорацию в интервале обрабатываемого пласта. Осуществляют сборку бескорпусного заряда путем пропускания полой составной штанги через центральный канал секций заряда, стягивают и поджимают секции заряда вплотную друг к другу. К нижнему концу полой штанги присоединяют электронный блок контроля и регистрации характеристик режима работы заряда, а к верхнему концу полой штанги через переходники и геофизическую головку присоединяют каротажный кабель. Соединяют каротажный кабель с электронным блоком проводами, пропущенными по внутренней полости составной штанги. Устанавливают заряд в интервале перфорации. Для поиска интервала перфорации используется локатор муфт, находящийся в блоке электроники. Сжигают секции заряда в интервале перфорации. При горении секций заряда образуется большое количество горячих газов, которые попадают во внутреннюю полость обсадной колонны, заполненную скважинной жидкостью, через перфорационные отверстия в пласт, осуществляется локальный разрыв пласта. В интервале расположения заряда в скважине повышается температура, давление, происходит движение высокотемпературных газовых потоков. Контроль за работой устройства и оценку его воздействия на пласт осуществляют при помощи непрерывно регистрируемых графиков измерения параметров во времени (температуры, давления) во время горения секций заряда и после его. Кроме того, после сгорания секций заряда измеряется ускорение смещения оснастки и электронного блока по направлению оси скважины под действием газа, образующегося при сгорании пороховых секций заряда. Высокая частота измерений позволяет получать градиент измерения указанных параметров для быстропротекающих процессов (так время горения заряда ЗГРП 01-1 составляет 0,3 с, а регистрация температуры и давления осуществляется с частотой 0,5 мс). На поверхности данные анализируются, по ним определяется момент начала и окончания горения секций заряда, нарастание и снижение температуры и давления в интервале воздействия в скважине. Чем более мощный импульс давления оказывает воздействие в призабойной зоне скважины и осуществляется локальный разрыв пласта, тем быстрее осуществляется подъем и спад температуры и давления. Если разрыв пласта не осуществился, большая часть пороховых газов остается в скважине, подъем и снижение температуры и давления на графиках регистрации осуществляется постепенно. Рассчитывают газоприход (количество газа в единицу времени) при сжигании пороховых секций заряда, т.к. количество газа при сжигании 3 и 9 секций заряда различно, количество газоприхода при сжигании различных типов зарядов тоже различно. Газы, попавшие в скважинную жидкость, создают волну сжатия, которая подбрасывает вверх электронный блок и оснастку заряда, расположенные в скважине на каротажном кабеле. Зная вес оснастки с электронным блоком, находящийся на каротажном кабеле после сгорания секций заряда, учитывают газоприход, необходимый, чтобы сместить в скважинной жидкости этот вес. Кроме того, учитывают количество перфорационных отверстий и их объем в пласте. С учетом всех этих данных, по измеренному ускорению смещения оснастки и электронного блока по направлению оси скважины под действием газа, образующегося при сгорании пороховых секций заряда, оценивается газоприход, попавший в скважинную жидкость. Судят о газоприходе, попавшем в пласт, как о разнице между газоприходом при сгорании секций заряда и газоприходом, попавшим в скважинную жидкость. Чем с меньшей силой и длительностью осуществляется смещение оснастки и электронного блока по направлению оси скважины (пропорционально массе сгораемых секций заряда, для одного типа заряда, с одинаковым весом оснастки с электронным блоком), тем меньше газов в единицу времени остается в скважинной жидкости, тем больше газов в единицу времени попадает в пласт, тем эффективнее разрыв пласта. Пропорционально массе сгораемых секций заряда, на основании данных регистрации температуры, давления и ускорения смещения оснастки и электронного блока по направлению оси скважины осуществляется их сопоставление, анализ, т.е. оценивается локальный разрыв пласта и определяется эффективность проведенного воздействия на пласт. На основании полученных данных определяется необходимость повторного воздействия, рассчитывается мощность повторного воздействия (количество секций заряда). После проведения повторного воздействия на пласт зарегистрированные графики изменения температуры, давления и ускорения смещения оснастки и электронного блока по направлению оси скважины сравниваются с данными при предыдущем воздействии, по которым судят об изменении проницаемости в межскважинном пространстве пласта и необходимости последующих воздействий на пласт.

Устройство для реализации газодинамического воздействия на пласт представляет собой заряд бескорпусной секционный, включающий пороховые секции заряда, изготовленных из составов, которые обеспечивают горение в водной, водонефтяной, кислотной среде, например из баллиститного ракетного твердого топлива. Конфигурация центрального канала имеет форму, с развитой поверхность горения, что обеспечивает заданное время горения и давление, необходимое для газодинамического разрыва пласта. Оснастка включает детали для сбора пороховых секций заряда (составную штангу, пропущенную через центральный канал каждой пороховой секции, изготовленную из прочного материала, например, металла), детали, обеспечивающие стягивание пороховых секций вплотную друг к другу, детали, обеспечивающие безопасное горение пороховых секций заряда, детали для центрирования заряда в скважине. Верхняя часть штанги присоединена к каротажному кабелю, а нижняя - к электронному блоку измерения характеристик режима работы заряда и реакции призабойной зоны пласта на газодинамическое воздействие. Длина штанги подбирается в зависимости от количества пороховых секций заряда, необходимых для осуществления газодинамического воздействия на конкретной скважине, поэтому, чтобы легко менять длину штанги при работе на скважине, она выполнена составной. Кроме того, длина штанги подбирается так, чтобы геофизический кабель и блок электроники находились от горящих секций заряда на безопасном расстоянии, чтобы уберечь их от тепловой и динамической нагрузки во время горения секций заряда. Штанга выполнена с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси. По каналу пропущен проводник с термостойкой изоляцией, соединяющий электронный блок с каротажным кабелем, а также провод питания узла воспламенения секций заряда, соединяющий каротажный кабель с узлом воспламенения для поджига секций заряда. Электронный блок включает датчики локатора муфт, датчик измерения температуры, датчик измерения давления и акселерометр, позволяющий осуществлять регистрацию ускорения смещения оснастки и электронного блока по направлению оси скважины под действием волны сжатия, образованной газом, попавшим в скважинную жидкость при сгорании секций заряда.

Устройство работает следующим образом. Устройство опускают в интервал перфорации. Для поиска интервала перфорации используется локатор муфт. По команде оператора с наземного пульта производят запуск устройства подачей электрического тока по геофизическому кабелю, по проводу питания узла воспламенения на спираль узла воспламенения, а по проводнику с термостойкой изоляцией на электронный блок. Датчики температуры и давления измеряют температуру, давление во время горения секций заряда и после его. Кроме того, после сгорания секций заряда с помощью акселерометра измеряется ускорение смещения оснастки и электронного блока по направлению оси скважины под действием газа, образующегося при сгорании пороховых секций заряда. Измеренные данные температуры, давления и ускорения в электронном блоке преобразуются в цифровой вид, запоминаются внутри электронного блока и передаются в цифровом виде по геофизическому кабелю на поверхность на устройства визуализации и регистрации параметров. Оснастка с электронным блоком поднимается на поверхность и используется повторно.

Использование акселерометра в электронном блоке позволяет получить дополнительный независимый параметр, по которому в комплексе с данными температуры и давления можно непосредственно на скважине осуществить контроль за работой устройства, временем горения заряда, судить об эффективности проведенных работ, рассчитать мощность последующего воздействия на скважине, оценить эффективность воздействия газодинамического воздействия на пласт.

Использование данного устройства опробовано на скважинах, получены характеристики работы заряда на скважине в режиме реального времени. После проведения работы измерительный блок, оснастка были подняты из скважины и после их проверки использованы на другой скважине.

Источники информации

1. Прострелочно-взрывная аппаратура: Справочник / Л.Я.Фридляндер, В.А.Афанасьев, Л.С.Воробьев и др.; Под ред. Л.Я.Фридляндера. - 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: Недра, 1990, Раздел 4. Пороховые генераторы и аккумуляторы давления, стр.107-108.

2. Прострелочно-взрывная аппаратура: Справочник / Л.Я.Фридляндер, В.А.Афанасьев, Л.С.Воробьев и др.; Под ред. Л.Я.Фридляндера. - 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: Недра, 1990, Раздел 4.1. Пороховые генераторы давления. стр.109-112.

3. Патент на изобретение РФ №2187633 Способ газогидравлического воздействия на пласт. Патентообладатель Падерин М.Г., по заявке №2001123722, приоритет от 28.08.2001, авторы Падерин М.Г., Ефанов Н.М., Падерина Н.Г.

4. Патент на изобретение РФ №2183741 Способ газогидравлического воздействия на пласт. Патентообладатель Падерин М.Г.

5. Патент на изобретение РФ №2183740 Заряд бескорпусной секционный для газодинамического воздействия на пласт. Патентообладатель Падерин М.Г.

Использование: эксплуатация нефтяных скважин. Обеспечивает возможность получения независимого параметра во время проведения работ, который в комплексе с параметрами температуры и давления позволяет оценить эффект воздействия на пласт. Сущность изобретения: способ включает проведение глубокопроникающей перфорации в интервале обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда с оснасткой путем пропускания полой составной штанги через центральный канал секций заряда, стягивание и поджатие секций заряда вплотную друг к другу, соединение каротажного кабеля с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда проводами, пропущенными по внутренней полости составной штанги, сжигание секций заряда в интервале перфорации, осуществление контроля горения секций заряда в режиме реального времени и регистрации характеристик режима работы заряда, таких как температура и давление в скважинной жидкости в интервале воздействия. Согласно изобретению осуществляют регистрацию ускорения смещения оснастки заряда и электронного блока по направлению оси скважины под действием волны сжатия, образованной газом, попавшим в скважинную жидкость при сгорании секций заряда. По величинам ускорения судят о газоприходе, попавшем в пласт, как о разнице между газоприходом созданного при сгорании секций заряда и газоприходом, попавшим в скважинную жидкость. При сопоставлении параметров температуры, давления и ускорения смещения оснастки заряда и электронного блока по направлению оси скважины судят об эффективности воздействия на пласт - осуществленном или не осуществленном локальном разрыве пласта по подъему и спаду температуры и давления. Кроме того, осуществляют повторное воздействие на пласт и регистрацию параметров воздействия, по изменению параметров температуры, давления и ускорения при первом воздействии и при повторном воздействии судят об изменении проницаемости в межскважинном пространстве пласта и необходимости последующих воздействий на пласт. Устройство включает присоединенный к нижнему концу штанги электронный блок контроля и регистрации характеристик режима работы заряда, провод питания узла воспламенения, пропущенный по полой штанге, и проводник, соединяющий каротажный кабель с электронным блоком, включающим датчики локатора муфт, температуры и давления. Согласно изобретению электронный блок снабжен акселерометром для регистрации ускорения смещения его и оснастки заряда по направлению оси скважины под действием волны сжатия от газа в скважинной жидкости при сгорании секций заряда и имеет возможность регистрации температуры и давления с частотой, позволяющей получать их градиенты для быстропротекающих процессов. 2 н.п. ф-лы.

1. Способ газодинамического воздействия на пласт, включающий проведение глубокопроникающей перфорации в интервале обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда с оснасткой путем пропускания полой составной штанги через центральный канал секций заряда, стягивание и поджатие секций заряда вплотную друг к другу, соединение каротажного кабеля с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда проводами, пропущенными по внутренней полости составной штанги, сжигание секций заряда в интервале перфорации, осуществление контроля горения секций заряда в режиме реального времени и регистрации характеристик режима работы заряда, таких, как температура и давление, в скважинной жидкости в интервале воздействия, отличающийся тем, что осуществляют регистрацию ускорения смещения оснастки заряда и электронного блока по направлению оси скважины под действием волны сжатия, образованной газом, попавшим в скважинную жидкость при сгорании секций заряда, а по величинам ускорения судят о газоприходе, попавшем в пласт, как о разнице между газоприходом созданного при сгорании секций заряда и газоприходом, попавшем в скважинную жидкость, а при сопоставлении параметров температуры, давления и ускорения смещения оснастки заряда и электронного блока по направлению оси скважины судят об эффективности воздействия на пласт - осуществленном или неосуществленном локальном разрыве пласта по подъему и спаду температуры и давления, кроме того, осуществляют повторное воздействие на пласт и регистрацию параметров воздействия, по изменению параметров температуры, давления и ускорения при первом воздействии и при повторном воздействии судят об изменении проницаемости в межскважинном пространстве пласта и необходимости последующих воздействий на пласт.2. Устройство для газодинамического воздействия на пласт, представляющее собой заряд, включающий пороховые секции заряда с центральным каналом, составную полую штангу, пропущенную через центральный канал каждой секции заряда, верхний конец которой присоединен к каротажному кабелю, а нижний конец штанги - к электронному блоку контроля и регистрации характеристик режима работы заряда, провод питания узла воспламенения, пропущенный по полой штанге, и проводник, соединяющий каротажный кабель с электронным блоком, включающим датчики локатора муфт, температуры и давления, отличающееся тем, что электронный блок снабжен акселерометром для регистрации ускорения смещения его и оснастки заряда по направлению оси скважины под действием волны сжатия от газа в скважинной жидкости при сгорании секций заряда и имеет возможность регистрации температуры и давления с частотой, позволяющей получать их градиенты для быстропротекающих процессов.