СПОСОБ НАНОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА, УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ И МУЛЬТИПЛИКАТОР ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ЭТОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2009 года по МПК E21B37/06 E21B28/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, конкретно к способам и устройствам обработки призабойной зоны пластов - ПЗП с использованием гидродинамического воздействия целевых химических реагентов в инфрачастотном и ультразвуковом спектрах колебаний.

Известен способ обработки ПЗП, включающий спуск насосно-компрессорных труб - НКТ до забоя, закачку по ним обрабатывающего состава, подъем труб на поверхность, спуск в скважину и размещение против обрабатываемого интервала пласта излучателя ультразвуковых волн, и обработку пласта ультразвуком в среде этого состава, при этом предварительно перед обработкой пласта проводят перфорацию обсадной колонны в интервале продуктивного пласта и в среде обрабатывающего состава, а ультразвуковую обработку пласта ведут при поступлении обрабатывающего состава в пласт, а затем из пласта в скважину (патент РФ №2108452, опубл. 10.04.1998).

Существенный недостаток этого метода, с экономической точки зрения, - это дополнительный перестрел пласта - перфорация обсадной колонны. Кроме того, ни о какой волновой нагрузке или разгрузке скважин речь идти не может в случае высокой приемистости скважин, так как осуществить ее практически невозможно без депрессии на пласт. Также этот способ не позволяет без дополнительного спуска-подъема оборудования удалить продукты разрушения асфальтосмолопарафиновых отложений - АСПО и кольматирующих загрязнений, что естественно снизит эффективность обработки.

Известно устройство магнитной обработки нефти для предотвращения АСПО в НКТ и трубопроводах. Устройство состоит из ферромагнитной трубы и не менее двух кольцевых магнитов, расположенных вдоль нее, каждый из которых составлен из прилегающих друг к другу нерабочими поверхностями стержневых постоянных магнитов, причем магнит выполнен из двух полуколец, намагниченных радиально противоположно, и установлен между ферромагнитной трубой для прохода жидкости вплотную к ним главными поверхностями. Проведенные эксплуатационные испытания опытных образцов устройств на нефтедобывающих скважинах показали их высокую эффективность в части предотвращения выпадения АСПО и, как следствие, увеличение межпромывочных периодов функционирования скважинного оборудования (патент РФ №2198849, опубл. 20.02.2003, Бюл. №5).

Однако указанное устройство не может быть использовано для предотвращения образования АСПО в ПЗП или их разрушения при проведении ремонтных операций.

Наиболее близким к заявляемому является способ реагентно-импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт и установка для его осуществления. В данном способе, включающем подачу через мультипликатор давления активной жидкой среды - АЖС в подпакерную зону скважины и далее в пластовую систему с последующим импульсным воздействием на жидкую среду, подачу АЖС в сопло струйного аппарата и откачку из пластовой зоны пассивной жидкой среды - ПЖС, в качестве АЖС используют смесь алифатических и ароматических углеводородных растворителей с добавкой обработанного деэмульгатора, АЖС задавливают в пласт при давлении 10-20 МПа, осуществляют выдержку в течение 12-24 ч, удаление ПЖС с волновой разгрузкой скважины импульсно-волновым депрессионным воздействием в два режима, затем с помощью мультипликатора давления с плоскоструйной головкой осуществляют гидроимпульсную поинтервальную обработку ПЗП технологической жидкостью ТЖ плоскими веерными струями с частотой импульсов 50-300 в мин и величиной давления 1,5-2,5 величины статического давления в скважине на уровне пласта, после чего осуществляют окончательное удаление из пластовой зоны ПЖС, в качестве ТЖ используют раствор многофункциональных ПАВ. При этом установка содержит колонну НКТ, установленный на ней струйный аппарат с активным соплом, камерой смешения, диффузором, каналами подвода АЖС и ПЖС, размещенными под струйным аппаратом последовательно пакер, мультипликатор давления, расположенный ниже перфорации продуктивного пласта, с возможностью его ступенчатого подъема, где струйный аппарат выполнен двухрежимным, мультипликатор снабжен плоскоструйной головкой в нижней его части, а установка дополнительно снабжена расположенным под мультипликатором давления депрессионным генератором импульсов и установленным на поверхности земли импульсно-волновым депрессатором, состоящим из подключенной к затрубному пространству камеры разрядки, в которой установлены с возможностью перемещения и замкового сопряжения подпружиненная втулка и плунжер, приводимый в движение гидроцилиндром с подпружиненным поршнем с возможностью замыкания поршневой полости гидрозамком с управлением от гидрораспределителя с подачей от гидронасоса, подключенного к баку, а камера разрядки имеет дренажный свободный гидравлический вывод в сливную емкость (патент РФ №2275495, Кл. Е21В 37/06, опубл. 2006, Бюл. №12).

Указанные способ и устройство для реагентно-импульсного воздействия на продуктивный пласт нефтяных скважин позволяют повысить приемистость нагнетательных скважин, восстановить первоначальную приемистость ПЗП и повысить продуктивность добывающих скважин. Вместе с тем, загрузка АТЖ через НКТ в динамическом режиме требует очень качественной посадки пакера, что не всегда возможно из-за деформации обсадной колонны и зарастания ее стенок АСПО. Кроме того, для скважин с высокой приемистостью и низким пластовым давлением операцию волновой разгрузки выполнить проблематично. К сожалению, предлагаемый комплекс технологического оборудования не позволяет также проводить без дополнительных спуска-подъема и такую важную конечную операцию, как закачка в ПЗП гидрофилизирующих или гидрофобизирующих растворов ПАВ.

Задачей изобретения является повышение продуктивности нефтяных и газоконденсатных скважин, повышение приемистости нагнетательных скважин, восстановление и повышение начальной проницаемости ПЗП за счет поэтапного применения химических реагентов, проводимых в капиллярный массив коллектора капиллярными течениями под воздействием нановолн, создаваемыми специальным наногенератором, а также одновременного гидродинамического воздействия реагентов в инфрачастотном спектре колебаний.

Поставленная задача решается тем, что в способе обработки призабойной зоны пласта - ПЗП, включающем закачку через затрубное пространство активной реагентной жидкой среды в ПЗП и далее в пласт, выдержу для разрушения асфальтосмолопарафиновых отложений - АСПО, других кольматирующих образований и удаление образовавшейся пассивной жидкой среды, гидроимпульсную поинтервальную обработку ПЗП активной реагентной жидкой средой и окончательное удаление указанной пассивной среды, осуществляют закачку в качестве указанной активной среды растворителя АСПО, других кольматирующих образований с заменой жидкости глушения при одновременном репрессионно-депрессионном воздействии, поинтервальную обработку осуществляют жидкостью глушения с добавкой гидрофобизирующего ПАВ для добывающей скважины или гидрофилизирующего ПАВ для нагнетательной скважины. Указанная задача решается также тем, что предлагаемый способ осуществляют с использованием установки для нановолновой обработки призабойной зоны пласта, содержащей колонну насосно-компрессорных труб, установленный на ней струйный насос, под которым последовательно размещены пакер, мультипликатор давления с возможностью подъема вдоль скважины и депрессионный генератор импульсов - ДГИ, которая содержит мультипликатор давления с наногенератором, описанный ниже, а радиальные каналы ДГИ находятся на одном уровне с нижними перфорационными отверстиями интервала перфорации скважины. При этом мультипликатор давления содержит соединяемый с колонной насосно-компрессорных труб - НКТ корпус, в котором выполнены приемная камера, центральный канал для гидравлической связи с депрессионным генератором импульсов - ДГИ и боковые осевые каналы для связи с камерой аккумуляции давления, образованной корпусом и поршнем, подпираемым блоком тарельчатых пружин, установленным на упоре, который с поршнем и указанным блоком посажены через переходную втулку на консольную часть корпуса над переходной трубой подсоединения ДГИ, на корпусе и поршне противоположно друг другу закреплены кольцевые профилированные сопла, в цековочных отверстиях которых жестко установлены с возможностью попарного контакта при начальном положении поршня цилиндрические элементы из пьезокерамики.

Особенностью способа является:

депрессионно-репрессионно-импульсное воздействие на капиллярную систему пластовой среды с поэтапным воздействием жидкостей глушения и растворов химических реагентов в нановолновом поле капиллярных течений, что приводит к очистке капилляров и образованию микротрещин в горных породах;

разрушение АСПО и диспергирование твердых кольматантов в режиме гидродинамического и нановолнового воздействия растворов химических реагентов.

На фиг.1 показан комплекс технологического оборудования, в который входит насосный агрегат 1 с баком рабочей жидкости 2, колонна насосно-компрессорных труб 3, пакер 4 и через набор НКТ депрессионный генератор импульсов 5, над которым расположен мультипликатор давления с наногенератором 6. При этом затрубное пространство в призабойной зоне может блокироваться пакером 4, для обеспечения эффективной работы струйного насоса или сваба.

На фиг.2 показан комплекс технологического оборудования при посаженном пакере 4.

На фиг.3 показан комплекс технологического оборудования при посаженном пакере 4 и работающем свабе 7.

На фиг.4 показан комплекс технологического оборудования при работающем мультипликаторе давления с наногенератором и пакером в транспортном состоянии.

На фиг.5 показан комплекс технологического оборудования при посаженном пакере 4 и работающем свабе 7 для полного удаления продуктов разрушения АСПО и кольматантов с выносом их на поверхность.

На фиг.6 изображен общий вид мультипликатора давления с наногенератором. Устройство состоит из корпуса 8, который соединяется с набором НКТ 9. В корпусе 8 расположена приемная камера 10, центральный канал 11 для гидравлической связи с ДГИ (5, фиг.1) и боковые осевые каналы 12 для связи с камерой аккумуляции 13.

На консольной части корпуса 8 установлен упор 14, переходная труба 15 для подсоединения ДГИ. На упоре 14 установлен блок тарельчатых пружин 16, которые подпирают поршень 17. На корпусе 8 с одной стороны и поршне 17 с противоположной стороны крепятся механически, например, с помощью винтов 18 кольцевые сопла - верхнее 19 и нижнее 20. Поршень 17 и упор 14 посажены на консольную часть корпуса 8 через переходную втулку 21 для обеспечения сборки устройства. Над винтами 18 в цековочных отверстиях верхнего 19 и нижнего 20 сопел напротив друг друга жестко устанавливаются цилиндрические элементы 22 из пьезокерамики, являющиеся генераторами нановолн, т.е. наногенераторами. Элементы имеют возможность попарного контакта в начальном положении поршня 17.

Принцип действия устройства состоит в создании при работе в камере аккумуляции 13 повышения давления за счет резкой остановки потока от насосного агрегата, установленного на поверхности, с последующим открытием кольцевого канала при отжатии подпружиненного поршня 17 с кольцевым соплом 20 от сопла 19 и открытии камеры аккумуляции 13. Кольцевые сопла 19 и 20 спрофилированы таким образом, что на выходе из них струй образуется кавитационный поток жидкости. При открытии камеры давления 13 давление в ней падает и под действием тарельчатых пружин 16, поршень 17 возвращается в исходное состояние, при этом сопло 20, возвращаясь в исходное положение, соударяется с соплом 19 через пьезокерамические элементы 22. При взаимном резком механическом нагружении пьезоэлементов возникает пьезоэлектрический эффект, состоящий в появлении электрических зарядов разного знака на противоположных гранях элементов и, как следствие - электризация жидкости, протекающей через сопла. При этом возникает также эффект магнитоупругости (эффект Виллари), благодаря которому происходит создание магнитного поля при механической деформации элементов пьезокерамики и, как следствие, намагничивание жидкости [1]. В первом случае электризация жидкости с последующей кавитацией резко увеличивает при гидродинамическом воздействии эффект кавитации (в 4-5 раз удлиняя кавитационный факел), а во втором случае при намагничивании резко улучшается эффективность воздействия целевых поверхностно-активных веществ - ПАВ. Попадая в поровые каналы коллектора, каверны кавитационных струй охлопываются с образованием импульсов высокого давления и с учетом большого количества каверен возникновением высокочастотного спектра колебаний с длинами волн, соизмеримыми с размерами поровых каналов 10^-7…10^-9 м, что относится к наноразмерам. При периодическом характере распространения нановолн в капиллярах осуществляется отрыв налипших частиц и кольматантов от стенок поровых каналов с последующим их связыванием намагниченной жидкостью и удалением их из поровых каналов при свабировании.

Сущность изобретения.

При работе нефтедобывающих и газоконденсатных скважин происходит постепенное снижение их продуктивности, а при работе нагнетательных скважин - снижение их приемистости за счет ухудшения коллекторских свойств пласта в призабойной зоне.

В предложенном способе с использованием наногенератора импульсов задача повышения продуктивности и увеличения приемистости скважин решается следующим образом.

Выбирают скважину для обработки и проводят ее глушение водными растворами комплексных ПАВ, водноэмульсионными или нефтяными жидкостями, не ухудшающими коллекторских свойств ПЗП.

Затем в скважину спускают комплекс технологического оборудования (см. фиг.1), в который входит колонна насосно-компрессорных труб 3, смонтированные на ней пакер 4 и через набор НКТ-депрессионный генератор импульсов 5, над которым устанавливается мультипликатор давления с наногенератором 6.

На первом этапе осуществляют гидродинамическое воздействие на ПЗП жидкостью глушения, постепенно заменяя ее на целевые химические реагенты и максимально благоприятствуя возникновению высокоамплитудных колебаний в скважине. При этом пакер находится в транспортном состоянии, не препятствуя ударным нагрузкам жидкости на ПЗП, а замена жидкости осуществляется через затруб, ДГИ и НКТ.

На втором этапе после замены жидкости глушения на композиции жидких химических реагентов осуществляют посадку пакера 4 и задавливание жидкости в пласт через нановолновой генератор. При этом подача рабочей жидкости к наногенератору осуществляется от насосного агрегата 1 через НКТ и мультипликатор давления 6, в состав которого входит наногенератор. Далее осуществляют технологическую выдержку в течение 12-24 часов для разрушения АСПО и диспергирования твердых кольматантов.

На третьем этапе при помощи сваба и ДГИ осуществляют вынос загрязненных частиц и продуктов разрушения АСПО на поверхность.

На четвертом этапе пакер переводят в транспортное состояние и проводят поинтервальную обработку ПЗП мультипликатором давления с наногенератором с использованием жидкости глушения с добавкой гидрофобизирующего ПАВ для добывающей скважины или гидрофилизирующего ПАВ для нагнетательной скважины.

На пятом этапе скважину пакеруют и с воздействием ДГИ создают многократные депрессии в призабойной зоне с помощью сваба. Операцию повторяют до полного удаления разрушенных АСПО и твердых кольматантов из ПЗП.

В качестве реагентов используют углеводородные растворители Нефрас А-150/200, Нефрас АК, смесь ароматических и алифатических растворителей ФЛЭК и другие, добавляя ПАВ - Пента 491М, Синтерол, дипроксамин 157-65М, Реопон ИК и др. в количестве 0,01-0,1 мас.%. В жидкости глушения на водной основе добавляют комплексные ПАВ, включая Нефтенол К, Софексол МФК, Синол КАМ и другие в концентрации 0,3-4,0 мас.%. Эти же ПАВ в указанных концентрациях могут быть использованы при кислотных обработках добывающих и нагнетательных скважин с применением мультипликаторов импульсов в кислотном исполнении. Для гидрофобизации порового пространства ПЗП используются катионоактивные маслорастворимые ПАВ - Дон 52, Дон-96, Пента-804 и другие в концентрации 0,1-1,0 мас.% или водорастворимые ПАВ - Нефтенол К, Нефтенол ГФ, ИВВ-1, Катамин АБ и другие в концентрации 0,5-1,5 мас.%. Для гидрофилизации порового пространства ПЗП используются растворы анионоактивных ПАВ - Нефтенол НЗ, Сульфанол, Оксифос Б и др. в концентрации 0,3-2,0 мас.%. В качестве жидкости глушения используют безводную нефть с установок подготовки нефти, минеральную пластовую воду, водные растворы солей. К нефтяной жидкости глушения добавляют ПАВ - Пента 491-М, ТН 10, СНПХ 4480 и др. в концентрации 0,01-0,1 мас.%.

Пример конкретного выполнения.

Обрабатывают призабойную зону добывающей скважины глубиной 1860 м, вскрывшей продуктивный пласт толщиной 5,5 м на месторождении «Советское» НГДУ «Томскнефть».

Осуществляют глушение скважины легкой безводной нефтью с добавкой 0,05 мас.% деэмульгатора - Пента 491-М.

Производят настройку наногенератора на заданное давление срабатывания механизма мгновенного открытия аккумуляторной камеры мультипликатора давления.

Спускают в скважину на НКТ комплекс технологического оборудования, состоящий из пакера, мультипликатора давления с наногенератором и ДГИ и размещают его таким образом, чтобы радиальные каналы ДГИ находились на одном уровне с нижними перфорационными отверстиями интервала перфорации скважины.

С помощью установки свабирования отбирают жидкость из НКТ, создавая уровень перепада давления между НКТ и затрубным пространством, при котором происходит мгновенное открытие клапана ДГИ, и жидкость из затрубного пространства устремляется в НКТ, создавая резкое снижение давления в затрубном пространстве. На забое скважины происходит глубокий импульс депрессии, вызывающий ускоренное движение флюида в призабойной зоне. После заполнения жидкостью имплозионной камеры гидростатическое давление столба жидкости в затрубном пространстве создает репрессионный импульс давления, который распространяется в призабойной зоне скважины.

Создание многократных и знакопеременных во времени импульсов депрессии и импульсов давления приводит к разрушению устойчивых эмульсий, разрыхлению АСПО и образованию микротрещин в горных породах ПЗП.

Одновременно с откачкой жидкости глушения через НКТ в затрубное пространство скважины подается композиция жидких химических реагентов для растворения и удаления АСПО-Нефрас-150/200 с добавкой 0,05 мас.% деэмульгатора-Пента-491М.

Импульсное свабирование с использованием ДГИ прекращают после замены жидкости глушения на указанную композицию и поступления ее в ПЗП и НКТ.

На следующей стадии осуществляют посадку пакера и задавливают растворитель АСПО в пласт через мультипликатор давления с нановолновым генератором.

После технологической выдержки в течение 12 ч с помощью установки свабирования и ДГИ удаляют из ПЗП продукты разрушения АСПО и кольматанты. На следующем этапе пакер переводят в транспортное состояние и производят поинтервальную обработку продуктивного пласта для добывающей скважины через каждые 20 см жидкостью глушения - безводной нефтью с гидрофобизирующей добавкой 0,5 мас.% Дон-52.

После гидрофобизации ПЗП из скважины извлекают техническое оборудование, опускают насосное оборудование на НКТ и вводят скважину в эксплуатацию.

До нановолновой обработки призабойной зоны дебит скважины был 1,5 т/сут., а после обработки стал 6 тонн в сутки по нефти.

Применение предложенных способа, установки, мультипликатора для обработки ПЗП добывающих нефтяных, газоконденсатных и нагнетательных скважин позволит при минимальных затратах увеличить производительность скважин.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, конкретно к способам и устройствам обработки призабойной зоны пластов - ПЗП с использованием гидродинамического воздействия целевых химических реагентов в инфрачастотном и ультразвуковом спектрах колебаний. Технический результат - повышение продуктивности нефтяных и газоконденсатных скважин, повышение приемистости нагнетательных скважин, восстановление и повышение начальной проницаемости ПЗП. Мультипликатор давления с наногенератором содержит соединяемый с колонной насосно-компрессорных труб - НКТ корпус, в котором выполнены приемная камера, центральный канал для гидравлической связи с депрессионным генератором импульсов - ДГИ и боковые осевые каналы для связи с камерой аккумуляции давления, образованной корпусом и поршнем, подпираемым блоком тарельчатых пружин, установленным на упоре, который с поршнем и указанным блоком посажены через переходную втулку на консольную часть корпуса над переходной трубой подсоединения ДГИ, на корпусе и поршне противоположно друг другу закреплены кольцевые профилированные сопла, в цековочных отверстиях которых жестко установлены с возможностью попарного контакта при начальном положении поршня цилиндрические элементы из пьезокерамики. Установка для нановолновой обработки призабойной зоны пласта, содержащая колонну НКТ, установленный на ней струйный насос, под которым последовательно размещены пакер, указанный выше мультипликатор давления с возможностью подъема вдоль скважины и депрессионный генератор импульсов, радиальные каналы которого находятся на одном уровне с нижними перфорационными отверстиями интервала перфорации скважины. Способ обработки ПЗП с использованием указанной выше установки включает закачку через затрубное пространство активной реагентной жидкой среды в ПЗП и далее в пласт, выдержку для разрушения асфальтосмолопарафиновых отложений - АСПО, других кольматирующих образований и удаление образовавшейся пассивной жидкой среды, гидроимпульсную поинтервальную обработку ПЗП активной реагентной жидкой средой и окончательное удаление указанной пассивной среды, причем осуществляют закачку в качестве указанной активной среды растворителя АСПО, других кольматирующих образований с заменой жидкости глушения при одновременном репрессионно-депрессионном воздействии, поинтервальную обработку осуществляют жидкостью глушения с добавкой гидрофобизирующего ПАВ для добывающей скважины или гидрофилизирующего ПАВ для нагнетательной скважины. 3 н.п. ф-лы, 6 ил.

1. Мультипликатор давления с наногенератором, содержащий соединяемый с колонной насосно-компрессорных труб корпус, в котором выполнены приемная камера, центральный канал для гидравлической связи с депрессионным генератором импульсов - ДГИ и боковые осевые каналы для связи с камерой аккумуляции давления, образованной корпусом и поршнем, подпираемым блоком тарельчатых пружин, установленным на упоре, который с поршнем и указанным блоком посажены через переходную втулку на консольную часть корпуса над переходной трубой подсоединения ДГИ, на корпусе и поршне противоположно друг другу закреплены кольцевые профилированные сопла, в цековочных отверстиях которых жестко установлены с возможностью попарного контакта при начальном положении поршня цилиндрические элементы из пьезокерамики.

2. Установка для нановолновой обработки призабойной зоны пласта, содержащая колонну насосно-компрессорных труб, установленный на ней струйный насос, под которым последовательно размещены пакер, мультипликатор давления по п.1 с возможностью подъема вдоль скважины и депрессионный генератор импульсов - ДГИ, радиальные каналы которого находятся на одном уровне с нижними перфорационными отверстиями интервала перфорации скважины.

3. Способ обработки призабойной зоны пласта - ПЗП с использованием установки по п.2, включающий закачку через затрубное пространство активной реагентной жидкой среды в ПЗП и далее в пласт, выдержку для разрушения асфальтосмолопарафиновых отложений - АСПО, других кольматирующих образований и удаление образовавшейся пассивной жидкой среды, гидроимпульсную поинтервальную обработку ПЗП активной реагентной жидкой средой и окончательное удаление указанной пассивной среды, причем осуществляют закачку в качестве указанной активной среды растворителя АСПО, других кольматирующих образований с заменой жидкости глушения при одновременном репрессионно-депрессионном воздействии, поинтервальную обработку осуществляют жидкостью глушения с добавкой гидрофобизирующего поверхностно - активного вещества - ПАВ для добывающей скважины или гидрофилизирующего ПАВ для нагнетательной скважины.