СПОСОБ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ ПЛАСТА Российский патент 2013 года по МПК E21B43/18 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для интенсификации добычи нефти и увеличения приемистости при обработках призабойной зоны пласта и освоении скважин комплексными методами воздействия с использованием специального гидродинамического оборудования.

Известен способ динамической обработки призабойной зоны (RU №2322578, 20.04.2008), включающий спуск на колонне насосно-компрессорных труб компоновки оборудования, состоящей из аккумулятора импульсного давления, пакера, циркуляционного клапана и струйного насоса. Предварительно устанавливают пакер в рабочее положение, затем приподнятием колонны труб открывают циркуляционный клапан и закачивают в них рабочие реагенты. Затем опускают колонну труб и закрывают циркуляционный клапан, а реагенты продавливают жидкостью от насосного агрегата в призабойную зону при гидроимпульсном воздействии. Сразу после продавливания реагента переключают подачу жидкости от насосного агрегата в межтрубное пространство и производят откачку жидкости из призабойной зоны на устье скважины с помощью струйного насоса. Затем снова приподнимают колонну труб, открывают циркуляционный клапан и производят второй цикл воздействия с увеличением объема закачиваемого реагента. Способ позволяет повысить эффективность проведения кислотных ОПЗ за счет циклической, гидроимпульсной закачки и извлечения реагентов в режиме депрессии с последующим циклическим увеличением радиуса воздействия, не дожидаясь осадкообразования продуктов реакции, за одну спускоподъемную операцию. К недостаткам способа можно отнести необходимость дополнительной манипуляции с колонной труб после посадки пакера для закачки и продавливания реагентов с помощью циркуляционного клапана, необходимость закачки в межтрубное пространство жидкости под давлением для работы струйного насоса, что ограничивает применение способа по типу скважин и глубине залегания продуктивных пластов, а также нерегулируемую величину максимальной депрессии, что может привести к сужению пор, закрытию трещин и нарушению целостности обсадной колонны.

Известен способ гидродинамического воздействия на прискважинную зону пласта (RU №2221170, 10.01.2004), согласно которому в скважину на колонне насосно-компрессорных труб спускают хвостовик, пакер и струйный насос, устанавливают пакер и струйный насос над кровлей продуктивного пласта и производят распакеровку пакера, насосным агрегатом периодически резко подают рабочий агент в сопло струйного насоса и создают депрессию на продуктивный пласт, поддерживают действие этой депрессии на пласт путем постоянной подачи рабочего агента в сопло струйного насоса при заданном давлении насосного агрегата, затем путем резкого прекращения подачи рабочего агента в сопло струйного насоса скачкообразно восстанавливают гидростатическое давление столба жидкости, сопровождаемое гидроударом в сторону продуктивного пласта, при этом устанавливают давление столба жидкости больше пластового давления. Повторяют описанный выше цикл воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта депрессией и давлением гидростатического столба жидкости, количество циклов "депрессия + восстановление гидростатического давления" определяют по степени восстановления проницаемости прискважинной зоны продуктивного пласта путем периодического проведения контрольных замеров дебита скважины до и в процессе циклического воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта, при этом, если за два последних контрольных замера производительность скважины не увеличилась, то работу прекращают. Циклическое изменение давления на прискважинную зону продуктивного пласта позволяет осуществлять знакопеременное воздействие на пласт с формированием гидроудара, что приводит к увеличению радиуса и качества обработки прискважинной зоны. Воздействие сопровождается периодическими замерами дебита для контроля эффективности проводимой обработки. К недостаткам способа можно отнести силовое влияние давления на обсадную колонну выше пакера, что ограничивает амплитуду знакопеременного воздействия на пласт. Действие депрессии возможно только при постоянной подаче рабочего агента в сопло струйного насоса, а энергия импульса от гидроудара не концентрируется в интервале продуктивного пласта а распространяется по всему подпакерному пространству.

Известен способ гидродинамического воздействия на пласт (RU №2360103, 27.06.2009), заключающийся в установке на колонне насосно-компрессорных труб над интервалом перфорации струйного насоса и пакера, распакеровке последнего и пульсирующей подаче рабочей жидкости в сопло струйного насоса для создания депрессии в продуктивном пласте. Затем создают репрессию на продуктивный пласт путем подачи рабочей жидкости в затрубное пространство через струйный насос в подпакерное пространство и пласт по величине, большей величины пластового давления. Повторяют описанный выше цикл воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта депрессией и репрессией. Измеряют расход и давление в подпакерной зоне и определяют степень восстановления проницаемости прискважинной зоны продуктивного пласта по величине прироста дебита скважины, причем воздействие на пласт прекращают, когда дебит скважины становится неизменным. Способ позволяет использовать циклическое изменение давления в интервале продуктивного пласта, что повышает интенсивность гидродинамического воздействия, особенно в режиме периодических пульсаций. К недостаткам способа относятся ограничения по величине создаваемой репрессии, превышающей величину пластового давления, так как напор жидкости при репрессии создается в колонне обсадных труб, имеющих небольшую величину давления опрессовки. Поэтому требование достижения величины репрессии, превышающей величину пластового давления, приводит к сужению применимости способа по типу и глубине скважин. По данному способу перед струйным насосом установлен пульсатор, на котором происходит основная потеря напора нагнетаемой рабочей жидкости, поэтому величина прироста дебита ограничена вследствие зависимости дебита от напора на сопле струйного насоса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ гидродинамического воздействия на прискважинную зону пласта (RU №2222716, 27.01.2004), заключающийся в том, что в скважину спускают установленные на колонне насосно-компрессорных труб пакер и струйный насос, устанавливают струйный насос и пакер над кровлей продуктивного пласта и производят распакеровку последнего. Насосным агрегатом при заданном давлении периодически резко подают рабочую жидкость в сопло струйного насоса, создают и поддерживают депрессию на продуктивный пласт путем постоянной подачи рабочей жидкости, за счет резкого переключения подачи рабочей жидкости из колонны труб в подпакерное пространство создают репрессию на продуктивный пласт в виде импульса давления от гидроудара. При этом устанавливают величину давления в импульсе больше величины пластового давления. Повторяют циклы воздействия депрессией и репрессией с периодическим проведением контрольных замеров дебита скважины. Работу прекращают, если за два последних замера производительность скважины не увеличилась. Реализация способа предназначена для повышения надежности и производительности при проведении обработок по восстановлению проницаемости прискважинной зоны пласта с целью увеличения дебитов добывающих и приемистости нагнетательных скважин. К достоинствам способа можно отнести регулирование потоками в процессе работы, что повышает эффективность знакопеременного гидродинамического воздействия в сочетании с гидроударами на прискважинную зону пласта, проницаемость которого периодически контролируется по величине дебита в режиме депрессии. Необходимость применения дополнительного привода, например каротажного кабеля, для регулирования потоков рабочей жидкости и формирования периодических депрессий и репрессий снижает надежность в управляемости переключения и ограничивает применимость способа по типу, например в горизонтальных, и глубине скважин. Недостатком является низкая величина репрессии вследствие гидравлической связи с затрубным пространством выше пакера, что ограничивает применимость способа по величине амплитуды создаваемого знакопеременного воздействия и величине давления при закачке в пласт химических реагентов. Формирование импульсов давления возможно только в кратковременном интервале времени при переключении направления потока, энергия импульса не концентрируется в интервале продуктивного пласта, а распространяется по всему подпакерному пространству, снижая эффективность воздействия.

Задачей изобретения является повышение эффективности и эксплуатационной надежности способа воздействия, расширение технологических возможностей и условий применимости к различным типам скважин при увеличении интенсивности гидродинамического воздействия.

Технический результат достигается тем, что в известном способе гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, включающем спуск в скважину корпуса со струйным насосом, изоляцию межтрубного пространства от внутреннего объема колонны насосно-компрессорных труб выше кровли продуктивного пласта, периодическое изменение направления потока рабочей жидкости в скважине для создания циклов депрессии с репрессией, определение объемов откачиваемой жидкости при депрессии и создание гидравлического импульса на продуктивный пласт при репрессии, согласно изобретению направление потока рабочей жидкости в скважине изменяют при управляемом перемещении струйного насоса в корпусе, регулируют величину максимальной депрессии, по величине объема закачиваемой в пласт жидкости определяют период действия репрессии, а периоды действия депрессии и репрессии осуществляют при равных величинах объемов притока и закачиваемой в пласт жидкости в одном цикле, при этом указанные объемы в каждом последующем цикле увеличивают, циклы продолжают до прекращения роста величин объемов жидкости, затем закачивают химические реагенты в пласт, при необходимости циклы повторяют и заканчивают воздействие на призабойную зону пласта при депрессии.

Для увеличения интенсивности воздействия на призабойную зону пласта с целью разупрочнения кольматанта и выравнивания профиля фильтрации целесообразно создавать в циклах депрессии с репрессией дополнительные гидравлические импульсы с концентрацией энергии на стенке обсадной колонны в интервале продуктивного пласта.

Перемещением струйного насоса для изменения направления потока в скважине можно управлять как дистанционно, так и автоматически, что значительно расширяет возможности применения способа в вертикальных и горизонтальных скважинах. Дистанционное управление перемещением происходит с помощью канатной техники. Автоматическое управление происходит с помощью подачи рабочей жидкости в сопло струйного насоса и силы упругости пружины, возвращающей струйный насос в исходное положение при прекращении подачи.

Для эффективного использования способа при создании циклов депрессии с репрессией в различных конструкциях скважинах и применения в комплексе с другими технологиями по обработке призабойной зоны пласта рабочую жидкость можно подавать в скважину по межтрубному пространству или по колонне насосно-компрессорных труб.

При проведении гидродинамического воздействия в скважинах с многопластовой системой освоения целесообразно использовать селективную поинтервальную обработку с помощью дополнительной изоляции межтрубного пространства ниже подошвы продуктивного пласта.

Целесообразно одновременно с импульсным воздействием при репрессии превышать величину горного давления на глубине выбранного интервала продуктивного пласта для создания дополнительной сети микротрещин в призабойной зоне пласта и увеличения площади фильтрации, а также для регенерации ранее существовавших трещин. При этом для более эффективного превышения горного давления возможно использовать жидкости разрыва, например нефтекислотные эмульсии, а для регистрации текущих гидродинамических параметров в интервале проведения обработки целесообразно установить самопишущий прибор.

Закачивать химические реагенты в колонну насосно-компрессорных труб возможно в режиме депрессии при работе струйного насоса и циркуляции жидкости с изливом из скважины на устье, а закачивать химические реагенты в пласт - в режиме репрессии при закрытом межтрубном пространстве на устье скважины. Целесообразно по окончании воздействия произвести очистку призабойной зоны от продуктов реакции химических реагентов с выносом их на устье скважины в режиме регулируемой депрессии. Для увеличения охвата воздействием целесообразно химические реагенты закачивать в пласт в составе газожидкостных смесей.

Заканчивать гидродинамическое воздействие на призабойную зону пласта в режиме регулируемой депрессии возможно снижением уровня жидкости в скважине, например, с помощью компрессора.

Для оценки эффективности работ по увеличению производительности скважины до и после воздействия целесообразно производить запись восстановления забойного давления с помощью заранее установленного скважинного прибора.

Сущность предлагаемого способа гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта заключается в том, что для изменения направления потока рабочей жидкости в скважине используют управляемое перемещение струйного насоса, при этом направление меняет весь поток, а не часть его, как в прототипе, что увеличивает эффективность использования гидравлической мощности потока для создания депрессии или формирования гидравлического импульса в интервале пласта. Использование управляемого дистанционно или автоматически перемещения струйного насоса позволяет задавать частоту изменения направления потока для создания циклов депрессии с репрессией и осуществлять знакопеременное воздействие давлением на пористую структуру породы. Такие режимы позволяют проводить управляемое по радиусу проникновение воздействия в поровое пространство призабойной зоны. Осуществление циклического воздействия переменными давлениями на забое скважины при равных величинах объемов притока и закачиваемой в пласт жидкости обеспечивает поэтапную и эффективную очистку порового пространства призабойной зоны с замещением объема загрязненной пластовой жидкости на такой же объем чистой закачиваемой жидкости. Последующая закачка химических реагентов при знакопеременном воздействии на пласт повышает эффективность их проникновения и значительно сокращает время проведения работ. Максимальную величину депрессии регулируют не только с помощью напора, создаваемого насосным агрегатом, но и с помощью дополнительного устройства, предварительно настроенного на срабатывание при достижении минимально допустимой величины давления на забое, предостерегающей от значительного сужения пор и закрытия трещин, а также от нарушения целостности обсадной колонны при значительных нагрузках на смятие. Таким устройством может быть регулятор давления, принцип действия которого основан на поддержании расчетного перепада давления.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно выбирают способ подачи рабочей жидкости в скважину, например, через колонну насосно-компрессорных труб и, например, автоматический вариант перемещения струйного насоса для управления потоком в скважине. На устье собирают соответствующую компоновку оборудования и опускают в скважину на колонне насосно-компрессорных труб последовательно закрепленные друг с другом корпус, в котором установлен струйный насос с переключателем направления потока, регулятор давления, пакер с якорем и хвостовик с регулятором расхода. Пакер с якорем устанавливают выше кровли продуктивного пласта и приводят в рабочее положение так, чтобы хвостовик располагался в интервале перфорации. Соединяют линию нагнетания от насосного и кислотного агрегатов с колонной насосно-компрессорных труб, а линию приема - с мерной емкостью, заполненной рабочей жидкостью. Линию выхода из межтрубного пространства скважины соединяют с мерной емкостью. Затем насосным агрегатом под напором подают рабочую жидкость в колонну насосно-компрессорных труб на сопло струйного насоса и создают регулируемую по величине депрессию в интервале пласта, сопровождаемую вызовом притока пластовой жидкости и доставкой ее вместе с циркулирующей по межтрубному пространству рабочей жидкостью на устье скважины в мерную емкость. Определяют величину притока из пласта. Затем останавливают подачу рабочей жидкости, при этом под действием упругой силы пружины происходит перемещение струйного насоса, который при дальнейшей подаче рабочей жидкости переключает направление потока мимо сопла струйного насоса под пакер в хвостовик и далее в пласт. В режиме репрессии закачивают в призабойную зону объем рабочей жидкости, равный извлеченному объему при депрессии. Вновь останавливают подачу рабочей жидкости, автоматически под действием силы пружины происходит смещение струйного насоса. При дальнейшей подаче жидкости происходит переключение направления потока на сопло струйного насоса и вызов притока жидкости из пласта по величине объема, большего первоначального. Периодические включения и отключения подачи рабочей жидкости в скважину сопровождаются формированием гидравлических импульсов, направленных через хвостовик в интервал воздействия, и продолжаются до того момента, когда величина производительности притока из пласта и соответственно величина его приемистости перестанут расти. Затем при подаче потока жидкости на сопло производят закачку химических реагентов в колонну насосно-компрессорных труб, а при переключении потока мимо струйного насоса под пакер производят продавку реагентов в пласт. Окончательную очистку порового пространства от продуктов реакции производят в режиме регулируемой депрессии с притоком жидкости из пласта на устье скважины.

При достижении требуемой приемистости или дебита скважины обработку прекращают. Срывают пакер и производят подъем компоновки оборудования на поверхность. Таким образом, обработку производят за одну спускоподъемную операцию с одной обвязкой наземного оборудования.

Пример конкретного осуществления способа

Эффективность предложенного способа подтверждена опытными работами на скважине №1184 Ватинского месторождения. Скважиной вскрыт нефтеносный пласт ЮВ1 с температурой на забое 95°С, представленный в интервале перфорации 2515-2529 м глинизированными песчаными и алевролитовыми пропластками со средней проницаемостью 0,0044 мкм². До проведения обработки призабойной зоны (ОПЗ) скважина эксплуатировалась с дебитом жидкости 6,0 м³/сут и обвод ценностью 4%; коэффициент продуктивности составлял 0,044 м³/сут·атм. Пластовое давление 18,4 МПа.

Для ОПЗ в скважину спустили на насосно-компрессорных трубах (НКТ) компоновку оборудования, состоящую из:

- корпуса (в котором установлены струйный насос с соплом, камерой смешения и диффузором и переключатель потока);

- регулятора давления;

- пакера с якорем;

- хвостовика с регулятором расхода и дополнительным генератором импульсов давления с концентратором.

В качестве рабочей жидкости использовали товарную нефть плотностью 0,86×10³ кг/м³. Регулятор давления настроили на поддержание давления в интервале воздействия не ниже 4,0 МПа. Пакер с якорем установили на глубине 2450 м, а хвостовик на глубине 2521 м.

Первый цикл: с помощью рабочей жидкости из мерной емкости насосным агрегатом вызвали в скважине циркуляцию потока через НКТ, сопло струйного насоса, межтрубное пространство, мерную емкость. При депрессии на пласт вызвали приток из пласта с производительностью 6,0 м³/сут и откачали 0,5 м³ жидкости. Затем остановили подачу рабочей жидкости, при этом струйный насос автоматически переключил направление потока под пакер в хвостовик и далее в пласт. Закачали в пласт в режиме репрессии 0, 5 м³ чистой жидкости.

Второй цикл: в режиме депрессии вызвали приток из пласта с производительностью 7,2 м³/сут и откачали 1,0 м³ жидкости. В режиме репрессии закачали в пласт 1,0 м³ чистой жидкости.

Третий цикл: в режиме депрессии вызвали приток из пласта с производительностью 9,6 м³/сут и откачали 1,5 м³ жидкости. В режиме репрессии закачали в пласт 1,5 м³ чистой жидкости.

Четвертый цикл: в режиме депрессии вызвали приток из пласта с производительностью 9,6 м³/сут и откачали 1,5 м³ жидкости. В режиме репрессии закачали в пласт 1,5 м³ чистой жидкости.

В режиме депрессии закачали в НКТ 4 м³ соляной кислоты + 3,6 м³ глинокислоты, перевели струйный насос в положение репрессии, продолжили закачку 2,4 м³ глинокислоты и продавили в пласт 8 м³ рабочей жидкостью. После реагирования кислоты в течение 2 часов провели депрессионное воздействие по очистке от продуктов реакции.

Производительность по притоку составила 14-15 м³/сут.

После ОПЗ скважина была пущена в эксплуатацию с устойчивым дебитом 16 м³/сут и обводненостью 11%; коэффициент продуктивности составил 0,14 м³/сут·атм.

Способ может быть использован в нефтедобывающей промышленности для интенсификации добычи нефти и увеличения приемистости при обработках призабойной зоны пласта и освоении скважин. Обеспечивает повышение эффективности и эксплуатационной надежности способа воздействия, расширение технологических возможностей и условий применимости к различным типам скважин при увеличении интенсивности гидродинамического воздействия. Сущность изобретения: способ включает спуск в скважину корпуса со струйным насосом, изоляцию межтрубного пространства от внутреннего объема колонны насосно-компрессорных труб выше кровли продуктивного пласта, периодическое изменение направления потока рабочей жидкости в скважине для создания циклов депрессии с репрессией, определением объемов откачиваемой жидкости при депрессии и созданием гидравлического импульса на продуктивный пласт при репрессии. Согласно изобретению направление потока рабочей жидкости в скважине изменяют при управляемом перемещении струйного насоса в корпусе, регулируют величину максимальной депрессии. По величине объема закачиваемой в пласт жидкости определяют период действия репрессии. Периоды действия депрессии и репрессии осуществляют при равных величинах объемов притока и закачиваемой в пласт жидкости в одном цикле. Указанные объемы в каждом последующем цикле увеличивают. Циклы продолжают до прекращения роста величин объемов жидкости. Затем закачивают химические реагенты в пласт. При необходимости циклы повторяют. Заканчивают воздействие на призабойную зону пласта при депрессии. 14 з.п. ф-лы, 1 пр.

1. Способ гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, включающий спуск в скважину корпуса со струйным насосом, изоляцию межтрубного пространства от внутреннего объема колонны насосно-компрессорных труб выше кровли продуктивного пласта, периодическое изменение направления потока рабочей жидкости в скважине для создания циклов депрессии с репрессией, определением объемов откачиваемой жидкости при депрессии и созданием гидравлического импульса на продуктивный пласт при репрессии, отличающийся тем, что направление потока рабочей жидкости в скважине изменяют при управляемом перемещении струйного насоса в корпусе, регулируют величину максимальной депрессии, по величине объема закачиваемой в пласт жидкости определяют период действия репрессии, а периоды действия депрессии и репрессии осуществляют при равных величинах объемов притока и закачиваемой в пласт жидкости в одном цикле, при этом указанные объемы в каждом последующем цикле увеличивают, циклы продолжают до прекращения роста величин объемов жидкости, затем закачивают химические реагенты в пласт, при необходимости циклы повторяют, и заканчивают воздействие на призабойную зону пласта при депрессии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в циклах депрессии с репрессией создают дополнительные гидравлические импульсы, энергию которых концентрируют на стенке обсадной колонны в интервале продуктивного пласта.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для изменения направления потока рабочей жидкости в скважине струйный насос в корпусе перемещают дистанционно - с помощью канатной техники.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для изменения направления потока рабочей жидкости в скважине струйный насос в корпусе перемещают автоматически - с помощью подачи рабочей жидкости в сопло струйного насоса в одном направлении и силы упругости пружины, возвращающей струйный насос в обратном направлении при прекращении подачи.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания циклов депрессии с репрессией рабочую жидкость подают в скважину по межтрубному пространству.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания циклов депрессии с репрессией рабочую жидкость подают в скважину по колонне насосно-компрессорных труб.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что межтрубное пространство дополнительно изолируют ниже подошвы продуктивного пласта.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину репрессии устанавливают выше величины горного давления на глубине выбранного интервала продуктивного пласта.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что для превышения величины горного давления в продуктивный пласт закачивают жидкости разрыва.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе воздействия в выбранном интервале продуктивного пласта производят регистрацию гидродинамических параметров.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что химические реагенты предварительно закачивают в колонну насосно-компрессорных труб при депрессии, а в пласт закачивают при репрессии.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что химические реагенты закачивают в пласт в составе газожидкостных смесей.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что заканчивают воздействие на призабойную зону пласта в режиме регулируемой депрессии с откачкой пластового флюида.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что заканчивают воздействие на призабойную зону пласта в режиме регулируемой депрессии путем снижения уровня жидкости в скважине.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что до и после гидродинамического воздействия проводят регистрацию восстановления забойного давления в интервале продуктивного пласта.