Комплект оборудования для виброволнового воздействия на углеводородсодержащий пласт Российский патент 2018 года по МПК E21B28/00 E21B43/25 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам генерации фильтрационных волн давления для виброволновой обработки углеводородсодержащего пласта и может быть использована для интенсификации добычи нефти, газа из продуктивных пластов.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является комплект оборудования для виброволнового воздействия на, углеводородсодержащий пласт (RU, №2478778 С2, МПК - Е21В 43/25, Е21В 28/00 (2006.01), включающий струйный насос, установленный под пакером на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), взаимосвязанной через устьевую арматуру с линией сброса и подключенной к распределительному узлу линией нагнетания рабочей жидкости, снабженной контрольно-измерительными и регулирующими элементами, взаимосвязанными с управляющим модулем в виде станции сбора данных и управления, информационно связанным с элементами контроля параметров пласта. В скважине на уровне интервала перфорации на колонне НКТ размещено гидроударное устройство в качестве центрального коротковолнового гидродинамического генератора, выполненное в виде корпуса с впускными каналами, внутри которого размещены с возможностью осевого перемещения цилиндры с центральными переточными каналами, снабженными запорными элементами, и расположенный под пакером и гидравлически связанный с линией нагнетания через переточный канал пакера длинноволновой гидродинамический генератор, выход которого взаимосвязан с резонатором-преобразователем, выполненным в виде трубы и установленным нижним концом на уровне интервала перфорации.

Известный комплект оборудования обеспечивает восстановление виброволновым воздействием фильтрационных свойств пласта путем; последовательной обработки участков зоны куста скважин, при этом виброволновое воздействие распространяется в пределах призабойной зоны одной скважины в виде кольцеобразного участка вокруг нее. Восстановление проектных фильтрационных свойств пласта в пределах призабойной зоны даже одной скважины достигается известным комплектом, который характеризуется сложностью конструкции, неудобством в эксплуатации и требует для его производства и использования значительных временных и материальных затрат.

Расширение виброволнового воздействия для обработки следующего участка зоны куста скважин требует прерывания процесса эксплуатации скважины и переустановку данного эксплуатируемого комплекта оборудования в следующую скважину для воздействия на ее призабойную зону, либо установку в данную скважину нового комплекта оборудования, что приводит к дополнительному увеличению финансовых и временных затрат. При этом, перед установкой комплекта оборудования в следующую скважину необходимо произвести трудоемкие работы по подготовке к проведению воздействия на призабойную зону скважины: планирование территории для расстановки техники, насосных агрегатов, прокладки коммуникаций, проверки технического состояния скважины, емкостных и фильтрационных параметров пласта, профилей притока, интервалов поступления воды. Производят все необходимые по регламенту другие работы, выбирают и подготавливают необходимые рабочие жидкости и химические агенты, оснащают устье скважины требуемой техникой, компьютерными измерительными и аналитическими комплексами, после чего устанавливают на забой оборудование и ведут обработку призабойной зоны скважины.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования комплекта оборудования для виброволнового воздействия на углеводородсодержащий пласт, в котором за счет конструктивных особенностей обеспечивается восстановление проектных фильтрационных свойств пласта в процессе непрерывной эксплуатации скважин с расширением зоны виброволнового воздействия на зону куста скважин, при упрощении конструкции, повышении удобства в эксплуатации, и снижении временных и материальных затрат.

Поставленная задача решается тем, что в комплекте оборудования для виброволнового воздействия на углеводородсодержащий пласт, включающем центральный коротковолновый гидродинамический генератор, размещенный в скважине на уровне интервала перфорации на колонне насосно-компрессорных труб, взаимосвязанной через устьевую арматуру с линией сброса и подключенной к распределительному узлу линией нагнетания рабочей жидкости, снабженной контрольно-измерительными элементами, взаимосвязанными с управляющим модулем, информационно связанным с элементами контроля параметров пласта, и длинноволновой гидродинамический генератор, взаимосвязанный с резонатором-преобразователем, согласно изобретению в линии нагнетания между распределительным узлом и устьевой арматурой установлен байпас, длинноволновой гидродинамический генератор подключен в линию нагнетания параллельно байпасу и выполнен в виде последовательно установленных со стороны распределительного узла обратного клапана, гидропневматического аккумулятора и запорно-регулирующего устройства, а резонатором-преобразователем служит колонна насосно-компрессорных труб, при этом комплект содержит, по меньшей мере, один дополнительный коротковолновый гидродинамический генератор, снабженный переключающим устройством, размещенный в соседней скважине на уровне интервала перфорации на колонне насосно-компрессорных труб и гидравлически связанный с центральным коротковолновым гидродинамическим генератором, снабженным переключающим устройством.

Целесообразно выполнение длинноволнового гидродинамического генератора съемным.

Целесообразно линию сброса снабжать запорно-регулирующим устройством, взаимосвязанным с управляющим модулем.

Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором схематически показан комплект оборудования для виброволнового воздействия на нефтесодержащий пласт.

Комплект оборудования для виброволнового воздействия на нефтесодержащий пласт содержит центральный коротковолновый гидродинамический генератор 1, размещенный на колонне 2 НКТ в нагнетательной скважине на уровне интервала перфорации. Колонна 2 НКТ взаимосвязана через устьевую арматуру 3 с линией 4 нагнетания рабочей жидкости, которая подключена к распределительному узлу 5, и линией 6 сброса.

В линии 4 нагнетания между распределительным узлом 5 и устьевой арматурой 3 размещен байпас 7, состоящий из входной задвижки 8, перепускной задвижки 9, выходной задвижки 10, включенных в линию 4. Параллельно байпасу 7 в линию 4 нагнетания подключен длинноволновой гидродинамический генератор 11, взаимосвязанный с колонной 2 НКТ, которая выполняет функцию резонатора-преобразователя. Длинноволновой генератор 11. выполнен в виде последовательно установленных со стороны распределительного узла 5 обратного клапана 12 гидропневматического аккумулятора 13 регулируемого объема с электроприводом и запорно-регулирующего устройства 14, выполненного в виде малоинерционного пробкового крана с электроприводом. Длинноволновой генератор 11 выполнен съемным.

Комплект оборудования также содержит один дополнительный коротковолновый гидродинамический генератор 15, размещенный в соседней добывающей скважине куста на уровне интервала перфорации на колонне 16 НКТ, гидравлически связанный через пластовую среду с центральным коротковолновым генератором 1. Коротковолновые генераторы 1 и 15 снабжены переключающими устройствами 17 и 18 соответственно.

При наличии нескольких добывающих скважин куста, дополнительный коротковолновый генератор 15 устанавливается на колонне 16 НКТ каждой добывающей скважины куста.

Линия 4 нагнетания снабжена контрольно-измерительными элементами 19 в виде датчиков контроля параметров рабочей жидкости (давления, температуры и т.д.), установленными на устьевой арматуре 3, в; гидропневматическом аккумуляторе 13 и в линии 6 сброса, которая снабжена запорно-регулирующим устройством 20 в виде малоинерционного пробкового крана с электроприводом.

Комплект оборудования содержит управляющий модуль 21, представляющий собой два информационно связанных блока: блок 22 управления виброволновыми генераторами 11, 1, 15 и блок 23 управления погружным электронасосом 24 добывающей скважины. Блок 22 связан с запорно-регулирующим устройством 14, контрольно-измерительными элементами 19, запорно-регулирующим устройством 20 и информационно. связан с элементами 25 контроля фильтрационно-емкостных параметров пласта, установленных, например на устье и/или забое скважины.

Комплект оборудования работает следующим образом.

При работе в штатном режиме нагнетательной и добывающей скважин, запорно-регулирующее устройство 14, установленное в линии 4 нагнетания, полностью открыто. Рабочая жидкость проходит через входную задвижку 8 байпаса 7, входной обратный клапан 12, гидропневматический аккумулятор 13, запорно-регулирующее устройство 14, выходную задвижку 10 байпаса 7. При этом перепускная задвижка 9 и установленное в линии 6 сброса запорно-регулирующее устройство 20 закрыты. Рабочая жидкость через устьевую арматуру 3 и колонну 2 НКТ подается на вход центрального коротковолнового гидродинамического генератора 1. Под действием скоростного напора потока подаваемой жидкости, переключающим устройством 17, перекрывается поступление рабочей жидкости в коротковолновый генератор 1 и весь поток; рабочей жидкости направляется через концевые элементы колонны 2 НКТ и забой нагнетательной скважины в нефтесодержащий пласт, обеспечивая необходимое пластовое давление. Под действием пластового давления и разряжения, создаваемого на входе погружного электронасоса 24 добывающей скважины, обеспечивается проектный дебит продукции. Под действием: скоростного напора потока продукции переключающим устройством 18 перекрывается поступление продукции в дополнительный коротковолновый генератор 15 и весь поток продукции направляется через колонну 16 НКТ на вход погружного электронасоса 24, тем самым обеспечивая штатный режим эксплуатации скважин куста.

При снижении фильтрационных свойств в призабойной зоне нагнетательной скважины ее приемистость снижается. Скорость потока рабочей жидкости на входе переключающего устройства 17 и скоростной напор снижаются и при достижении напором предельно допустимого значения, переключающим устройством 17 обеспечивается поступление потока рабочей жидкости через центральный коротковолновый генератор 1, которым генерируются высокочастотные коротковолновые упругие колебания жидкости, обеспечивая виброволновое воздействие на призабойную зону нагнетательной скважины. После восстановления фильтрационных свойств пласта до проектных значений, скоростной напор рабочей жидкости увеличивается и переключающим устройством 17 перекрывается поступление рабочей жидкости в центральный коротковолновый генератор 1, и нагнетательная скважина переходит в штатный режим эксплуатации.

При снижении фильтрационных свойств в призабойной зоне добывающей скважины ее дебит снижается, при этом давление на приеме погружного электронасоса 24 падает, и при достижении величины равной или меньшей минимально допустимого давления в скважине, датчиком погружного электронасоса 24 передается сигнал в блок 23 управления погружными электронасосами, изменяя режим работы электронасоса 24 с меньшей подачей продукции. Скорость потока продукции на входе переключающего устройства 18 уменьшается, значение скоростного напора падает ниже предельно-допустимого. Переключающим устройством 18 обеспечивается поступление потока продукции через дополнительный коротковолновый генератор 15, которым генерируются высокочастотные коротковолновые упругие колебания продукции, обеспечивая виброволновое воздействие на призабойную зону добывающей скважины. После восстановления фильтрационных свойств пласта до проектных значений, скоростной напор продукции увеличивается и переключающим устройством 18 перекрывается поступление продукции в дополнительный коротковолновый генератор 15, переводя добывающую скважину в штатный режим эксплуатации.

При постоянном поступлении в автоматическом режиме информации от элементов 25 контроля фильтрационно-емкостных параметров пласта, блоком управления 22 виброволновыми генераторами 11, 1, 15 обеспечиваются: мониторинг развития фильтрационных процессов пласта в пределах зоны куста скважин, определение области виброволнового воздействия, необходимые характеристики низкочастотных длинноволновых упругих колебаний, генерируемых длинноволновым генератором 1 в нагнетательной скважине, управление параметрами работы длинноволнового генератора 1. Для запуска длинноволнового генератора 1 по команде блока управления 22, запорно-регулирующим устройством 14 резко перекрывается поток нагнетаемой рабочей жидкости, в результате чего в линии 4 нагнетания инициируется гидроудар (перед запорно-регулирующим устройством 14 - положительный, за запорно-регулирующим устройством 14 - отрицательный). Таким образом, перед запорно-регулирующим устройством 14 возникает фронт повышенного давления, который со скоростью звука распространяется до гидропневматического аккумулятора 13, а за запорно-регулирующим устройством 14 - фронт пониженного давления, который со скоростью звука распространяется в столбе жидкости колонны 2 НКТ. Кинетическая энергия потока рабочей жидкости, находящейся в линии 4 нагнетания между запорно-регулирующим устройством 14 и распределительным узлом 5, аккумулируется в гидропневматическом аккумуляторе 13, повышая давление в нем благодаря входному обратному клапану 12, который закрывается, как только давление в гидропневматическом аккумуляторе 13 превысит значение давления в линии 4. Объем гидропневматического аккумулятора 13 определяется и устанавливается блоком 22 управления в зависимости от длины наземной части линии 4, а также давления и скорости потока рабочей жидкости, данные о которых поступают от контрольно-измерительного элемента 19, установленного в гидропневматическом аккумуляторе 13.

Момент возникновения фронта пониженного давления регистрируется контрольно-измерительным элементом 19, установленным на устьевой арматуре 3, информация с которого подается на блок 22 управления. При. достижении фронта пониженного давления концевых элементов колонны 2 НКТ, завершается первый этап отрицательного гидроудара в столбе жидкости колонны 2 НКТ. На втором этапе отрицательного гидроудара давление в концевых элементах колонны 2 НКТ повышается, за счет чего образуется фронт повышенного давления, который со скоростью звука перемещается по колонне 2 НКТ в сторону пониженного давления. Достигнув устья нагнетательной скважины, он регистрируется контрольно-измерительным элементом 19, установленным на устьевой арматуре 3, информация с которого передается на блок 22 управления. По промежутку времени между поступившими сигналами блоком 22 управления задаются параметры работы запорно-регулирующих устройств 14 и 20, при которых за счет колебаний давления, возникающих в столбе жидкости при гидроударах, столб жидкости в колонне 2 НКТ входит в продольный резонанс, что обеспечивает передачу упругих колебаний с высокой энергией через забой нагнетательной скважины к необходимому участку зоны виброволнового воздействия.

При необходимости повышения амплитуды упругих колебаний для более эффективного виброволнового воздействия на пласт, синхронно с перекрытием запорно-регулирующего устройства 14 открывается на заданный период времени запорно-регулирующее устройство 20 по сигналу контрольно-измерительного элемента 19, установленного в линии 6, давление в линии 4 за запорно-регулирующим устройством 14 при этом снижается.

Данный комплект оборудования позволяет задавать характеристики процесса виброволновой обработки: менять приемистость нагнетательных и дебет добывающих скважин, запускать и отключать коротковолновые и длинноволновой гидродинамические генераторы, изменять частоту и амплитуду упругих колебаний рабочей жидкости и пластовой среды, определять место виброволнового воздействия.

Таким образом, эксплуатация предлагаемого комплекта оборудования. простой конструкции обеспечивает восстановление проектных фильтрационных свойств пласта, не прерывая при этом процесс эксплуатации скважин, обеспечивая максимальный суммарный дебет добывающих скважин куста и проектную приемистость нагнетательных скважин куста при снижении временных и материальных затрат.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам генерации фильтрационных волн давления для виброволновой обработки углеводородсодержащего пласта, и может быть использована для интенсификации добычи нефти, газа из продуктивных пластов. Комплект оборудования для виброволнового воздействия на углеводородсодержащий пласт включает центральный коротковолновый гидродинамический генератор, размещенный в скважине на уровне интервала перфорации на колонне насосно-компрессорных труб, взаимосвязанной через устьевую арматуру с линией сброса и подключенной к распределительному узлу линией нагнетания рабочей жидкости, снабженной контрольно-измерительными элементами, взаимосвязанными с управляющим модулем, информационно связанным с элементами контроля параметров пласта, и длинноволновой гидродинамический генератор, взаимосвязанный с резонатором-преобразователем. В линии нагнетания между распределительным узлом и устьевой арматурой установлен байпас. Длинноволновой гидродинамический генератор подключен в линию нагнетания параллельно байпасу и выполнен в виде последовательно установленных со стороны распределительного узла обратного клапана, гидропневматического аккумулятора и запорно-регулирующего устройства. Резонатором-преобразователем служит колонна насосно-компрессорных труб. Комплект содержит по меньшей мере один дополнительный коротковолновый гидродинамический генератор, снабженный переключающим устройством, размещенный в соседней скважине на уровне интервала перфорации на колонне насосно-компрессорных труб и гидравлически связанный с центральным коротковолновым гидродинамическим генератором, снабженным переключающим устройством. Обеспечивается восстановление проектных фильтрационных свойств пласта в процессе непрерывной эксплуатации скважин с расширением зоны виброволнового воздействия на зону куста скважин и упрощение конструкции, повышение удобства в эксплуатации и снижение временных затрат. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Комплект оборудования для виброволнового воздействия на углеводородсодержащий пласт, включающий центральный коротковолновый гидродинамический генератор, размещенный в скважине на уровне интервала перфорации на колонне насосно-компрессорных труб, взаимосвязанной через устьевую арматуру с линией сброса и подключенной к распределительному узлу линией нагнетания рабочей жидкости, снабженной контрольно-измерительными элементами, взаимосвязанными с управляющим модулем, информационно связанным с элементами контроля параметров пласта, и длинноволновой гидродинамический генератор, взаимосвязанный с резонатором-преобразователем, отличающийся тем, что в линии нагнетания между распределительным узлом и устьевой арматурой установлен байпас, длинноволновой гидродинамический генератор подключен в линию нагнетания параллельно байпасу и выполнен в виде последовательно установленных со стороны распределительного узла обратного клапана, гидропневматического аккумулятора и запорно-регулирующего устройства, а резонатором-преобразователем служит колонна насосно-компрессорных труб, при этом комплект содержит по меньшей мере один дополнительный коротковолновый гидродинамический генератор, снабженный переключающим устройством, размещенный в соседней скважине на уровне интервала перфорации на колонне насосно-компрессорных труб и гидравлически связанный с центральным коротковолновым гидродинамическим генератором, снабженным переключающим устройством.

2. Комплект по п. 1, отличающийся тем, что длинноволновой гидродинамический генератор выполнен съемным.

3. Комплект по п. 1, отличающийся тем, что линия сброса снабжена запорно-регулирующим устройством, взаимосвязанным с управляющим модулем.