СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИСКВАЖИННОЙ ЗОНЫ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА Российский патент 2015 года по МПК E21B43/16 E21B43/25 E21B47/06 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для решения задач по восстановлению коллекторских свойств прискважинной зоны продуктивных пластов добывающих нефтегазовых скважин и вовлечения в разработку трудноизвлекаемых и нерентабельных запасов углеводородов, а также может быть использовано для декольматажа фильтров и прифильтровых зон гидрогеологических скважин.

Известен способ обработки прискважинной зоны пласта (патент РФ №2255214), в котором очистку прискважинной зоны пласта осуществляют предварительной закачкой флюида в скважину, созданием периодических импульсов давления в прискважинной зоне пласта в виде затухающей стоячей волны, перемещающейся по скважине, и стравливанием давления при перемещении флюида по скважине из прискважинной зоны пласта к дневной поверхности для выноса загрязнений. При этом используют установку для промывки скважин, которую подключают к затрубному пространству скважины и к насосно-компрессорной трубе.

Реализация данного способа направлена на решение задачи по очистке интервала перфорации (фильтровой зоны) скважины от асфальтосмолопарафиновых образований и мехпримесей.

Этот способ позволяет увеличить межремонтный период работы скважины за счет более качественной декольматации прискважинной зоны пласта.

Однако при реализации известного способа обработки прискважинной зоны пласта, заключающегося в создании периодических импульсов давления в прискважинной зоне пласта в виде затухающей стоячей волны, перемещающейся по скважине, не используются другие формы воздействия, повышающие качество очистки интервала перфорации пласта и увеличение проницаемости горных пород структуры пласта с флюидом в интервале перфорации.

Вышеперечисленных недостатков лишен выбранный прототип (патент РФ №2222713), согласно которому способ работы насосно-эжекторной скважинной импульсной установки заключается в том, что спускают в скважину на колонне труб установленные последовательно снизу вверх хвостовик, гидроимпульсное устройство, пакер и струйный насос со ступенчатым проходным каналом, подают жидкую среду в гидроимпульсное устройство и обрабатывают этой средой в гидроимпульсном кавитационном режиме прискважинную зону продуктивного пласта с последующей откачкой с помощью струйного насоса из подпакерной зоны скважины жидкой среды вместе с кольматирующими частицами на поверхность, при этом гидроимпульсное устройство выполняют сборным и состоящим из стационарной части, которую устанавливают на колонне труб ниже пакера и в которой выполнен вдоль оси колонны труб ступенчатый проходной канал, и спускаемой части, которая выполнена в виде вставки, перед обработкой прискважинной зоны продуктивного пласта проводят промыслово-геофизические исследования продуктивного пласта в работающей скважине.

Действительно при реализации данного способа выполняется задача по расширению функциональных возможностей способа работы установки и повышению эффективности проводимых исследований и обработки прискважинной зоны продуктивного пласта.

Однако способ работы насосно-эжекторной скважинной импульсной установки обладает рядом недостатков.

С применением такой конструкции насосно-эжекторной скважинной импульсной установки реализация способа обработки прискважинной зоны пласта не осуществима в скважинах, имеющих минимальный диаметр обсадной эксплуатационной колонны, из-за значительных габаритных размеров установки. Насосно-эжекторная скважинная импульсная установка предназначена для очистки загрязненных скважин, т.е. вся загрязненная пассивная среда проходит через камеру смешения и диффузор струйного насоса и далее движется по обсадной эксплуатационной колонне. В результате эксплуатации возможна забивка его проточной части (диффузора, камеры смешения, входной диаметр которых в скважинных условиях для данных конструкций составляет порядка 8 мм) механическими примесями. Механические примеси также могут иметь абразивный характер (частицы продуктов коррозии металла, элементы пласта, проппант), что приводит к износу проточных элементов струйного насоса и обсадной эксплуатационной колонны. В самой конструкции струйного насоса отсутствует возможность замены его составных частей с целью регулирования основных параметров струйных насосов: коэффициента эжекции и относительного безразмерного перепада давлений, а также замены вследствие абразивного и эрозионного износа.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей существующих способов обработки прискважинной зоны продуктивного пласта при упрощении конструкции используемого оборудования, миниатюризации работоспособных устройств и снижении энергоемкости наземного насосного оборудования.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности проводимых исследований и обработки прискважинной зоны пласта с совмещением воздействий гидромониторным эффектом на перфорационные отверстия или фильтры эксплуатационной колонны и импульсно-кавитационным истечением на структуру пласта с флюидом с контролем параметров обработки.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе обработки прискважинной зоны продуктивного пласта, заключающемся в том, что спускают в скважину на колонне труб установленные последовательно снизу вверх гидроимпульсное устройство, струйный насос, подают жидкостную среду в гидроимпульсное устройство и воздействуют этой средой на прискважинную зону продуктивного пласта с одновременной откачкой с помощью струйного насоса жидкостной среды вместе с кольматирующими частицами на поверхность, дополнительно на колонне насосно-компрессорных труб перед гидроимпульсным устройством установлен глубинный манометр, а в качестве гидроимпульсного устройства используют ротационный гидравлический вибратор для создания гидромониторного и импульсно-кавитационного истечения вдоль интервала перфорации, при этом воздействие на структуры пласта с флюидом осуществляют путем возбуждения резонансных колебаний столба жидкости в скважине за счет совпадения частоты пульсаций ротационного гидравлического вибратора и собственной резонансной частоты обсадной колонны с флюидом, находящейся ниже ротационного гидравлического вибратора и являющейся резонатором типа «органная труба», при этом требуемую частоту колебаний f, Гц, определяют по формуле:

где ν - скорость звука в среде, м/с;

L - длина обсадной колонны ниже ротационного гидравлического вибратора, м.

Струйный насос и ротационный гидравлический вибратор выполнены с возможностью перемещения по всему интервалу перфорации скважины.

Анализ проводимых в скважине работ по их исследованию и обработке прискважинной зоны продуктивного пласта показал, что эффективным является совмещение гидромониторного и импульсного-кавитационного режима одновременного воздействия. Эти работы необходимо проводить при совершении возвратно-поступательного движения источника гидромониторного и импульсно-кавитационного воздействия вдоль интервала перфорации, для того чтобы полностью удалить закольматированные пропластки с интервала перфорации скважины, а также воздействовать на прискважинную зону пласта, а именно на структуру пласта с флюидом.

В зависимости от результатов промысловых геофизических исследований, и определения состава и структуры отложений, перекрывающих прискважинную зону пласта, предлагаемым способом можно одновременно осуществлять гидромониторный режим и импульсно-кавитационную обработку и обработку растворами, кислотами, ПАВ и др.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема установки для реализации способа обработки прискважинной зоны продуктивного пласта.

Установка для реализации способа обработки прискважинной зоны продуктивного пласта содержит смонтированные на внешней колонне насосно-компрессорных труб 1 снизу-вверх глубинный манометр 3, имеющий блок непрерывной записи забойного давления, гидроимпульсное устройство - ротационный гидравлический вибратор 5 со сменными гидромониторными насадками 4, струйный насос 2 со сменным вставным активным соплом 6 и сменной вставной камерой смешения 7, которая сопряжена с внутренней колонной насосно-компрессорных труб НКТ 8.

Обработку прискважинной зоны продуктивного пласта осуществляют следующим образом.

По результатам геофизических исследований определяют состав и структуру отложения на интервале перфорации скважин. На струйном насосе 2 устанавливают необходимого размера активное сопло 4 и вставную камеру смешения 7 для реализации необходимого значения репрессии-депрессии. В зависимости от имеющихся расходных характеристик наземного насосного оборудования выбирают диаметр вставных гидромониторных сопел насадок 4 на ротационном гидравлическом вибраторе 5.

Устройства для реализации способа обработки прискважинной зоны продуктивного пласта опускают в скважину на внешней колонне насосно-компрессорных труб 1 и устанавливают таким образом, чтобы гидроимпульсное устройство - ротационный гидравлический вибратор 5 оказался непосредственно в начальной точке интервала перфорации пласта.

Исходя из расстояния от начальной точки интервала перфорации до забоя скважины (определяется по паспорту скажины) и вида флюида определяется собственная резонансная частота колебаний обсадной колонны с флюидом f, Гц, по формуле:

где ν - скорость звука в среде, м/с;

L - длина обсадной колонны ниже гидроимпульсного устройства -ротационного гидравлического вибратора 5.

Одной из задач при осуществлении изобретения является создание при помощи гидроимпульсного устройства - ротационного гидравлического вибратора 5 импульсов с частотой, равной собственной резонансной частоте колебаний обсадной колонны с флюидом, находящейся ниже ротационного гидравлического вибратора 5, которая является резонатором типа «органная труба». При совпадении частоты пульсаций пластовые структуры могут возбудиться в резонанс, что способствует более быстрой, качественной и эффективной очистке призабойной зоны, увеличению проницаемости горных пород продуктивного пласта.

Частота импульсов, возбуждаемых гидроимпульсным устройством -ротационным гидравлическим вибратором 5, регулируется изменением конфигурации и диаметра гидромониторных насадков 4, а также изменением расхода рабочей жидкости наземного насосного оборудования. При увеличении расхода повышается перепад давления и увеличивается частота вращения золотника относительного корпуса ротационного гидравлического вибратора 5 и увеличивается скорость открытия и перекрытия отверстий, в которых установлены гидромониторные насадки 4.

Для ротационного гидравлического вибратора 5, предназначенного для спуска в обсадную эксплуатационную колонну диаметром от 114 мм, возможно изменение частоты импульсов в диапазоне от 10 до 150 Гц при расходе рабочей жидкости 0,5 до 1,25 л/с и перепаде давления от 4 до 40 МПа.

Жидкостную среду подают через канал подвода активного потока струйного насоса 2 на ротационный гидравлический вибратор 5. Жидкостная среда истекает из сменных гидромониторных насадков 4, и начинается обработка продуктивного пласта, которая направлена на раскольматацию (очистку и промывку от отложений) интервала перфорации скважин, и также воздействие импульсов частотой от 10 до 150 Гц на продуктивный пласт.

Отложения разрушаются и перемешиваются с жидкостной средой, образуется пассивный поток.

Часть потока рабочей жидкости поступает на вставное активное сопло 6 струйного насоса 2, создавая зону пониженного давления относительно отверстий перфорации пласта скважины.

Весь пассивный поток с загрязнениями из интервала перфорации скважины увлекается во вставную камеру смешения 7 струйного насоса 2, в которой активный и пассивный потоки перемешиваются и далее поток по внутренней колонне НКТ 8 направляется на устье скважины.

В процессе обработки устройства (струйный насос 2 и ротационный гидравлический вибратор 5) для реализации данного способа перемещаются возвратно-поступательно по всему интервалу перфорации скважины за счет изменения длины внешней колонны насосно-компрессорных труб 1 и длины внутренней колонны насосно-компрессорных труб 8 с помощью наземного оборудования для проведения спуско-подъемных операций.

Если для разрушения отложений, перекрывающих прискважинную зону пласта необходима обработка кислотами, щелочью, ПАВ и др., то в качестве жидкостной среды используют химические реагенты.

После ротационного гидравлического вибратора 5 устанавливается глубинный манометр 3, имеющий блок непрерывной записи забойного давления. После окончания обработки прискважинной зоны пласта, замеряют значения дебита скважины и забойного давления на различных режимах и строят индикаторную диаграмму скважины, по которой определяют границу рациональной области эксплуатации скважины.

Таким образом, интервал перфорации нефтяной, газовой, нагнетательной скважины или фильтровой зоны артезианской скважины подвергается одновременной обработке гидромониторным воздействием и импульсно-кавитационным истечением, что способствует интенсификации фильтрации жидкости и обеспечивает вынос из призабойной зоны кольматирующего материала. В результате чего очищаются естественные поровые каналы и увеличивается гидропроводность. Энергия упругих гидравлических колебаний переносится в пласт, при этом пластовые структуры могут возбудиться в резонанс за счет совпадения частоты пульсаций ротационного гидравлического вибратора 5 и собственной резонансной частоты обсадной колонны с флюидом, находящейся ниже ротационного гидравлического вибратора 5, которая является резонатором типа «органная труба», что способствует более быстрой, качественной и эффективной очистке призабойной зоны, увеличению проницаемости горных пород

Работа описанных устройств для осуществления способа аналогична работе известных. Однако благодаря предложенным техническим и технологическим решениям позволит расширить область их применения в скважинах с диаметром обсадной эксплуатационной колонны от 114 мм, повысить эффективность обработки продуктивных пластов скважин, упростить обслуживание и увеличить рабочий ресурс устройства

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для решения задач по восстановлению коллекторских свойств прискважинной зоны продуктивных пластов добывающих нефтегазовых скважин и вовлечению в разработку трудноизвлекаемых и нерентабельных запасов углеводородов, а также может быть использовано для декольматажа фильтров и прифильтровых зон гидрогеологических скважин. Способ обработки прискважинной зоны продуктивного пласта, включающий спуск в скважину на колонне труб установленные последовательно снизу вверх гидроимпульсное устройство и струйный насос. Подают жидкостную среду в гидроимпульсное устройство и воздействуют этой средой на прискважинную зону продуктивного пласта с одновременной откачкой с помощью струйного насоса жидкостной среды вместе с кольматирующими частицами на поверхность. Дополнительно на колонне насосно-компрессорных труб перед гидроимпульсным устройством установлен глубинный манометр. Причем в качестве гидроимпульсного устройства используют ротационный гидравлический вибратор для создания гидромониторного и импульсно-кавитационного истечения вдоль интервала перфорации. Воздействие на структуры пласта с флюидом осуществляют путем возбуждения резонансных колебаний столба жидкости в скважине за счет совпадения частоты пульсаций ротационного гидравлического вибратора и собственной резонансной частоты обсадной колонны с флюидом, находящейся ниже ротационного гидравлического вибратора и являющейся резонатором типа «органная труба». Требуемую частоту колебаний f, Гц, определяют по приведенному математическому выражению. Техническим результатом является повышение эффективности проводимых исследований и обработки прискважинной зоны пласта с совмещением воздействий гидромониторным эффектом на перфорационные отверстия или фильтры эксплуатационной колонны и импульсно-кавитационным истечением на структуру пласта с флюидом с контролем параметров обработки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обработки прискважинной зоны продуктивного пласта, заключающийся в том, что спускают в скважину на колонне труб установленные последовательно снизу вверх гидроимпульсное устройство, струйный насос, подают жидкостную среду в гидроимпульсное устройство и воздействуют этой средой на прискважинную зону продуктивного пласта с одновременной откачкой с помощью струйного насоса жидкостной среды вместе с кольматирующими частицами на поверхность, отличающийся тем, что дополнительно на колонне насосно-компрессорных труб перед гидроимпульсным устройством установлен глубинный манометр, а в качестве гидроимпульсного устройства используют ротационный гидравлический вибратор для создания гидромониторного и импульсно-кавитационного истечения вдоль интервала перфорации, при этом воздействие на структуры пласта с флюидом осуществляют путем возбуждения резонансных колебаний столба жидкости в скважине за счет совпадения частоты пульсаций ротационного гидравлического вибратора и собственной резонансной частоты обсадной колонны с флюидом, находящейся ниже ротационного гидравлического вибратора и являющейся резонатором типа «органная труба», при этом требуемую частоту колебаний f, Гц, определяют по формуле:
$$f=\frac{\nu }{4L}$$ ,
где ν - скорость звука в среде, м/с;
L - длина обсадной колонны ниже ротационного гидравлического вибратора, м.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что струйный насос и ротационный гидравлический вибратор выполнены с возможностью перемещения по всему интервалу перфорации скважины.