Способ обработки прискважинной зоны низкопроницаемого пласта и устройство для его реализации Российский патент 2019 года по МПК E21B43/22 E21B28/00 E21B34/06 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам обработки прискважинной зоны низкопроницаемых нефтяных пластов, также пластов, осложненных глубокой, плотной кольматацией внесенными в них частицами и отложениями. Изобретение может быть использовано для интенсификации добычи нефти с трудноизвлекаемыми запасами нефти - в низкопроницаемых коллекторах, с высоковязкой продукцией, образованием в прискважинной зоне высокопроницаемых каналов, каверн и микротрещин, подключением неработающих пропластков и др.

Основной проблемой освоения низкопроницаемых коллекторов является сложность создания гидродинамической связи с пластом для обеспечения рентабельных притока или приемистости. Известные способы соляно-, глинокислотных обработок ПЗП с растворением минерального скелета вмещающей породы при проницаемости коллектора менее 0, 1 мкм² трудоемки и малоэффективны из-за невозможности закачки в пласт достаточных объемов химреагента.

Известна группа способов и составов для обработки низкопроницаемых коллекторов (пат. РФ №2140531, №2407769, №2407769, №2243369, №2244111, №2186962) обеспечивающих подбор физико-химических свойств химреагентов применительно к свойствам коллектора для улучшения условия фильтрации реагента и глубины обработки пласта, исключения выпадения осадков и качественного удаления продуктов реакции и отложений. Способы улучшают фильтрацию реагентов в пласт при проницаемости более 0,01 мкм², но при меньшей проницаемости увеличиваются затраты времени на закачку химреагентов в пласт, ожидание реакции и снижается технико-экономическая эффективность обработок.

Известен метод обработки прискважинной зоны скважин созданием каверн-накопителей методом проф. К.Б. Аширова (Муслимов Р.Х. и др. "Повышение продуктивности карбонатных коллекторов", ж-л "Нефтяное хозяйство", №10, 1987 г.). В прискважинную зону пласта закачивается соляная кислота 24% концентрации, первоначальный объем которой 100 л на 1 м толщины пласта. После времени, необходимого на полную реакцию с породой (3-4 часа), производится промывка забоя водным раствором МЛ-8Б или нефтью с целью выноса продуктов реакции, затем цикл повторяется, причем объем каждой последующей порции увеличивается на 20% (объем растворенной породы). Число циклов 5-8. Общий объем использованной кислоты 18-35 м³. По окончании работ производится свабирование с целью извлечения нерастворившихся частиц и остатков кислоты из прискважинной зоны скважины.

Недостаток метода в ограничении применения карбонатными коллекторами. В терригенных коллекторах метод неэффективен из-за малой активности кислот, способных растворять глинисто-кремнистые составляющие вмещающей породы. Промывка забоя с целью выноса продуктов реакции из пласта малоэффективна, основная их доля остается в пласте и затрудняет последующую закачку кислоты.

Наиболее эффективными являются методы с трещинообразованием в пласте созданием высоких давлений в скважине (гидравлический, кислотный разрыв пласта, разрыв пласта пороховыми аккумуляторами давлениями и др.). Их недостаток - ограничения применения на старом фонде скважин, в условиях поздней стадии эксплуатации месторождений из-за возможных нарушений цементного кольца, межпластовой перемычки, эксплуатационной колонны большими давлениями.

Известны способы обработки прискважинной зоны переменными волнами давления в импульсном, гидроударном режиме, облегчающие закачку химреагентов в пласт.

Наиболее известен и широко применяется метод обработки прискважинной зоны пласта созданием высоких знакопеременных колебаний давления (МПД) на забое скважины закачкой жидкости с устья скважины. Сущность метода заключается в том, что в прискважинную зону пласта через насосно-компрессорные трубы с применением насосных агрегатов в течение короткого времени периодически закачивают жидкость до достижения допустимых давлений нагнетания, которые затем быстро сбрасывают через затрубное пространство (Абдуллин Ф.С. Повышение производительности скважин. - М.: Недра, 1975, с. 177). При закачке жидкости в прискважинной зоне пласта раскрываются имеющиеся или образуются новые трещины, а при сбрасывании давления происходит приток жидкости из пласта к забою с большой скоростью в режиме обратного гидроудара на пласт. При этом происходят усталостные явления в породах пласта и появляется возможность образования и развития трещин, что ведет к увеличению проницаемости прискважинной зоны.

Недостаток метода в малой эффективности при низкой проницаемости коллектора, глубокой кольматации пласта, вследствие неглубокого дренирования пласта из-за быстрого выравнивания давления в околоскважинной зоне пласта до давления в скважине и соответственно незначительного притока из пласта жидкости с продуктами разрушения. При обработке создаются импульсы обратного гидроудара, прямой гидроудар отсутствует.

Известен способ и устройство гидротарана призабойной зоны пласта и освоения скважин (патент РФ №2534116 "Способ и устройство гидротарана призабойной зоны пласта и освоения скважин", опубл. 27.11.2014, бюл. №33).

Способ включает изоляцию пласта кольцевым пакером, барообработку призабойной зоны пласта циклическими импульсами давления репрессии и депрессии на призабойную зону пласта с откачкой пластовой жидкости. Для создания импульсов давления репрессии и депрессии разъединяют подпакерное пространство с надпакерным пространством. Дают время на выравнивание подпакерного давления с пластовым. Давление в надпакерной зоне без прокачки рабочего агента с поверхности обеспечивают выше пластового для прямого гидротарана или ниже пластового для обратного гидротарана. Объединяют подпакерное пространство с насосно-компрессорной трубой - НКТ или подпакерное пространство с надпакерным пространством для прямого или обратного гидротарана.

Способ обеспечивает создание прямых и обратных гидроударов на пласт высокой крутизны фронтов импульсов давления. Это сочетание позволяет более эффективно в сравнении с гидроударами одного направления создавать микротрещины в пласте и условия для закачки химреагентов при низкой проницаемости коллектора или его глубокой кольматации. Недостаток способа в том, что эти импульсы не чередуются по полярности и отсутствует возможность знакопеременной обработки пласта импульсами давления. Также недостаток в малой радиальной глубине воздействия на пласт, обусловленная кратковременным циклом импульсом давления и соответственно фильтрационная составляющая волны давления ограничена ближайшей зоной пласта без глубокого воздействия по пласту. Для создания импульсов обратного гидроудара и для удаления разрушенных отложений необходимо снижать противодавление на пласт закачкой газожидкостной смеси и продувкой труб азотом, что усложняет и удораживает обработку скважин.

Известен способ гидроударной обработки призабойной зоны пласта и освоения скважины и эжекторное устройство для его осуществления (патент РФ №2495998 "Способ гидроударной обработки призабойной зоны пласта и освоения скважины и эжекторное устройство для его осуществления (варианты)", опубл. 20.10.2013, бюл; №29), принятый за прототип. Способ включает изоляцию пласта пакером, закачку в призабойную зону пласта химреагентов, ожидание реакции, барообработку пласта в процессе ожидания реакции в импульсном режиме путем создания циклических импульсов давления репрессии и депрессии на пласт с закачкой и откачкой пластовой жидкости, откачку продуктов реакции после реагирования и освоение скважины. В процессе барообработки пласта контролируют приемистость при репрессии, приток при депрессии, нарастание давления импульса репрессии производят с низкой крутизной 1÷6 МПа/мин, при снижении давления импульса репрессии и депрессии обеспечивают высокую крутизну 1÷6 МПа/с, причем амплитуды импульсов давления не превышают допустимое давление на пласт, длительность импульса репрессии при отсутствии приемистости ограничивают до достижения предельно допустимого давления, при наличии приемистости - до закачки объема жидкости в количестве не более объема жидкости в подпакерной зоне, длительность импульса депрессии при отсутствии притока выполняют равным длительности репрессионного импульса при отсутствии приемистости, при наличии притока - до откачки объема жидкости, равного объему закачанной при репрессии жидкости.

Способ позволяет восстанавливать приемистость и приток в нефтяных скважинах, ухудшившихся вследствие кольматации прискважинной зоны в процессе эксплуатации, простоя, ремонта. Технологический эффект обеспечивается за счет деформации и расширения фильтрационных каналов при репрессии и выноса освободившихся твердых частиц кольматантов в скважину при депрессии на пласт. Частицы выносятся фильтрационным потоком, опережающим сжатие каналов при обратной деформации депрессии за счет высокой крутизны фронта давления 1÷6 МПа/с при падении давления от репрессии к депрессии с созданием обратного гидроудара на пласт.

В описании прототипа для обработки прискважинной зоны пласта приведена скважинная компоновка, включающая (снизу-вверх): 1…2 шт. труб НКТ в качестве хвостовика, пакер, циркуляционный клапан с устанавливаемым в его осевом канале струйным насосом. Исполнение циркуляционного клапана позволяет осуществлять многократное открытие и закрытие радиальных каналов сообщающих внутреннюю полость труб или выход струйного насоса с затрубным пространством. Открытие и закрытие каналов в первом варианте циркуляционного клапана осуществляется с устья вертикальным перемещением колонны труб, передаваемое на шток устройства, относительно неподвижного корпуса устройства, соединенного трубами с ниже установленным пакером. При открытом клапане и прокачке технологической жидкости по трубам через струйный насос последним создается депрессия на пласт. При закрытом клапане поток жидкости направлен через каналы насоса на пласт с созданием на него репрессии.

Устройство скважинной компоновки позволяет выполнять технологические операции по закачке и продавке химреагента в пласт, гидроударно-волновую обработку пласта созданием циклических импульсов давления репрессии и депрессии с закачкой и откачкой пластовой жидкости, удаление продуктов реакции из пласта откачкой струйным насосом, контролировать приемистость и приток из пласта.

Недостатком способа и устройства является длительность обработок при низкой проницаемости и приемистости пласта. В этих случаях после первой закачки реагента в пласт, гидроударно-волновой обработки и откачки продуктов реакции и недостижении эффекта повторяют процесс обработки закачкой с устья новой порции реагента до получения ожидаемой приемистости. Технологический процесс растягивается во времени вследствие многократных доставок кислоты с устья до забоя скважины. Доставка с устья малых объемов реагента - 0,5…1,0 м³, длительная продавка -1…3 часа этого объема нерентабельны и не позволяют производить глубокие послойные обработки прискважинной зоны пласта. Также недостатком является отсутствие в способе операции прямого гидроудара на пласт, обеспечивающего эффективное разрушение породы и создание высокопроницаемой прискважинной зоны пласта.

Технической задачей изобретения является создание способа и устройств для образования вокруг скважины высокопроницаемой зоны, обеспечивающей планируемые параметры закачки или притока в скважину в коллекторах с низкой проницаемостью менее 0,1 мкм², при добыче высоковязкой нефти, а также при глубокой и плотной кольматации прискважинной зоны пласта.

Поставленные задачи решаются тем, что в известном способе включающем выбор скважины с продуктивным пластом проницаемостью коллектора менее 0,1 мкм² или приемистостью менее 1 м³/час, определение приемистости пласта, спуск в скважину на колонне труб пакера с хвостовиком с установкой низа хвостовика в нижней части обрабатываемого интервала пласта, расчет объема химреагента для продавки в пласт за время 1…3 часа при полученной приемистости пласта, закачку расчетного объема химреагента в колонну труб, доводку химреагента технологической жидкостью до заполнения затрубного пространства обрабатываемого интервала скважины, установку пакера, создание давления репрессии на пласт и продавку химреагентов в пласт, ожидание реакции с гидроударно-волновой обработкой пласта созданием знакопеременных волн давления репрессии и депрессии на пласт амплитудой ниже давления разрыва пласта и допустимого давления на пласт, откачку продуктов реакции из пласта, текущий контроль приемистости и притока из пласта при закачке и откачке из пласта, повторение операций обработки с закачкой нового объема химреагентов до образования вокруг скважины высокопроницаемой зоны, обеспечивающей планируемые параметры закачки или притока в скважину, в подпакерной зоне скважины в затрубном пространстве по длине хвостовика, в колонне труб хвостовика и выше на длину хвостовика создают буферную емкость для предварительной закачки в нее химреагентов, причем длину хвостовика и соответственно объем буферной емкости рассчитывают исходя как минимум из трехкратного расчетного объема закачиваемого химреагента, закачивают химреагент в объеме до заполнения буферной емкости, при приемистости менее 0,2…0,5 м³/час выполняют гидроударно-волновую обработку пласта репрессионными импульсами давления длительностью 1…5 мин в количестве импульсов до достижения приемистости более 0,2 …0,5 м³/час, причем передний фронт импульса давления создают в режиме прямого гидроудара "падающим" столбом скважинной жидкости с расчетной скоростью, обеспечивающей заданную амплитуду импульса, задний фронт импульса давления создают в режиме обратного гидроудара на пласт сбрасыванием давления, при этом продавку химреагента при репрессии на пласт осуществляют из объема химреагента, закачанного в затрубное пространство под пакером, а сброс жидкости из пласта после сбрасывания давления осуществляют в колонну труб через хвостовик, при наличии или после достижения приемистости не менее 0,2…0,5 м³/час выполняют гидроударно-волновую обработку пласта репрессионно-депрессионными импульсами давления с продавкой химреагента из объема закачанного в затрубное пространство под пакером и откачкой продуктов реакции из пласта через хвостовик колонны труб, причем, продавку химреагента производят до насыщения пласта при заданном допустимом давлении, ожидание реакции не производится при приемистости до 1 м³/час, при дальнейшем увеличении приемистости и объема закачанного химреагента ожидание реакции увеличивают до заданного значения для данного химреагента, а откачку продуктов реакции осуществляют как минимум до прекращения притока, а при наличии притока с откачкой объема, закачанного при продавке, операции продавки и откачки выполняют с контролем объемов продавки и откачки и повторяют до выработки химреагента в буферной емкости, при недостижении ожидаемых параметров приемистости или притока операции повторяются с доставкой новой порции химреагента в буферную емкость до образования вокруг скважины высокопроницаемой зоны, обеспечивающей планируемые параметры закачки или притока в скважину.

Также поставленная задача решается тем, что на объектах с высокой вязкостью нефти при наличии или после достижения приемистости не менее 0,2…0,5 м³/час предварительно создают оторочку закачкой растворителя в буферную емкость и ее продавкой в пласт при гидроударно-волновой обработке репрессионными импульсами давления без откачки с последующей обработкой пласта кислотными композициями.

Поставленная задача и способ обработки прискважинной зоны низкопроницаемого пласта реализуется устройством, включающем пакер с хвостовиком, многоцикловый циркуляционный клапан с радиальным и осевым каналами, с управляемым клапаном в радиальном канале вертикальным перемещением труб при посаженном пакере и размещаемым в осевом канале вставным струйным насосом, транспортируемым с устья циркуляцией жидкости по колонне труб, колонну труб до устья скважины, аппаратуру контроля давления и расхода жидкости на устье скважины, в котором длину хвостовика пакера выбирают из расчета создания объема подпакерной зоны скважины по длине хвостовика, исходя как минимум из трехкратного расчетного объема химреагента, между пакером и хвостовиком установлен разделитель потока с осевым и радиальным клапанами, выполненный таким образом, что при закачке открыт радиальный клапан, осевой закрыт, а при откачке из пласта осевой открыт, а радиальный закрыт, между пакером и циркуляционным клапаном размещена колонна труб длиной равной длине хвостовика.

Также поставленная задача решается тем, что в устройстве для реализации способа обработки прискважинной зоны низкопроницаемого пласта разделитель потока содержит патрубок с концевыми резьбами, муфтой в верхней части, цилиндрическим выступом в нижней части и радиальными каналами в средней части, радиальный клапан выполнен в виде кислотостойкой эластичной трубки, размещенной на патрубке между муфтой и выступом на патрубке с герметизацией радиальных каналов, осевой клапан содержит посадочное седло в нижней части осевого канала патрубка и размещенный над ним шар из эластичного кислотостойкого материала диаметром менее диаметров осевых каналов вышерасположенных узлов компоновки.

Рассмотрим подробнее отличительные признаки способа обработки прискважинной зоны низкопроницаемого пласта.

Создание в подпакерной зоне скважины в колонне труб и затрубном пространстве буферной емкости для предварительной закачки в нее химреагентов позволяет снизить затраты времени на доставку химреагентов на забой скважины в условиях низкой приемистости пласта. При этом на каждом цикле для продавки в пласт используется часть реагента из буферной емкости, который можно продавить за время 1…3 часа (например, 0,2…0,4 м³). После реагирования отработанный химреагент удаляется из пласта с продуктами реакции. В пласт закачивается свежий химреагент из буферной емкости с увеличением объема до величины откачанного объема. Операции повторяются с созданием вокруг скважины зоны с высокой проницаемостью. Осуществляется многократная послойная обработка околоскважинной зоны пласта без затрат времени на доставку каждой порции реагента с устья скважины. С этой целью объем буферной емкости рассчитывают исходя как минимум из трехкратного расчетного объема закачиваемого химреагента.

В скважинах с приемистостью менее 0,2…0,5 м³/час для обеспечения закачки химреагента в пласт выполняют гидроударно-волновую обработку пласта репрессионными импульсами давления длительностью 1…5 мин в количестве импульсов до достижения приемистости более 0,2…0,5 м³/час. При этом передний фронт импульса давления создают в режиме прямого гидроудара "падающим" столбом скважинной жидкости с расчетной скоростью, обеспечивающей заданную амплитуду импульса. Расчетная величина давления гидравлического удара, например, при производительности насосного агрегата 20 л/с по колонне труб диаметром 2,5'' составляет 10 Мпа. Задний фронт импульса давления создают в режиме обратного гидроудара на пласт сбрасыванием давления. Одновременно осуществляют продавку химреагента при репрессии на пласт из объема химреагента, закачанного в затрубное пространство под пакером, а при обратном гидроударе осуществляют сброс жидкости из пласта в колонну труб через хвостовик.

Таким образом, при прямом гидроударе создаются микротрещины с проникновением в них, например, глинокислотной композиции из затрубной зоны буферной емкости, при обратном гидроударе микротрещины испытывают обратную деформацию с удалением из трещин продуктов реакции и разрушенных частиц через хвостовик, минуя затрубное пространство буферной емкости. Многократные знакопеременные нагрузки ускоряют разрушение коллектора, а воздействие с постоянно обновляющейся порцией кислоты позволяет реализовать синергетическое воздействие на породу, кратно увеличивающее темп ее разрушения. Эти операции позволяют с максимальным эффектом создать первоначальные каналы в околоскважинной зоне пласта для дальнейшей закачки химреагента, углубления и расширения этих каналов.

Последующая обработка пласта после достижения приемистости 0,2…0,5 м³/час или при его наличии осуществляется гидроударно-волновой обработкой пласта репрессионно-депрессионными импульсами давления с продавкой химреагента из объема, закачанного в затрубное пространство под пакером и откачкой продуктов реакции из пласта через хвостовик колонны труб. Наличие фильтрационных каналов позволяет продавливать в пласт некоторый объем химреагента без гидравлических ударов на пласт, продавку химреагента производят до насыщения пласта при заданном допустимом давлении. На первоначальном этапе работ насыщение пласта наступает при минимальном расходе химреагента, в дальнейшем, по мере увеличения приемистости расход увеличивается. Соответственно этому для снижения затрат времени при малых расходах ожидание реакции не производится при приемистости до 1 м³/час, при дальнейшем увеличении приемистости и объема закачанного химреагента ожидание реакции увеличивают до заданного значения для данного химреагента.

Откачку продуктов реакции осуществляют как минимум до прекращения притока, а при наличии притока с откачкой объема, закачанного при продавке. Эта операция позволяет удалять продукты реакции, разрушенные отложения и обеспечить поступление в каналы свежего объема химреагента.

При обработке осуществляется контроль объемов продавки и откачки с устья скважины, позволяющий управлять процессом и регулировать его параметры, в т.ч. выработку химреагента в буферной емкости. Использование химреагента из колонны труб хвостовика и выше на длину хвостовика осуществляется перекачкой их в затрубное пространство под пакером при закачке и откачке из пласта.

При недостижении ожидаемых параметров приемистости или притока операции повторяют с доставкой новой порции химреагента в буферную емкость до образования вокруг скважины высокопроницаемой зоны, обеспечивающей планируемые параметры закачки или притока в скважину. Это повышает гарантию получения технологического эффекта скважино-операции ОПЗ.

Способ имеет принципиальные возможности увеличения добычи нефти с высокой вязкостью. Для этого на объектах с высокой вязкостью нефти при наличии или после достижения приемистости не менее 0,2…0,5 м³/час предварительно создают оторочку закачкой растворителя в буферную емкость и ее продавкой в пласт при гидроударно-волновой обработке репрессионными импульсами давления без откачки с последующей обработкой пласта кислотными композициями. Знакопеременные импульсы давления при закачке повышают охват пласта воздействием, усиливают действие реагента. Оторочка растворителя вымывает из фильтрационных каналов высокоорганические соединения и улучшает контакт вмещающих пород с кислотой. Последующая гидроударно-волновая обработка пласта репрессионно-депрессионными импульсами давления с одновременным воздействием кислотными композициями по гидрофилизированной поверхности фильтрационных каналов позволяет создать вокруг скважины высокопроницаемую зону, увеличить площадь стока нефти и дебит скважины.

Отличительная особенность способа от аналогов заключается в возможности его применения для различных типов коллекторов. Известные способы с созданием каверн-накопителей (например, проф. К.Б. Аширова) позволяют обрабатывать лишь карбонатные коллектора. В терригенных коллекторах метод неэффективен из-за малой активности кислот, способных растворять глинисто-кремнистые составляющие вмещающей породы. Способ по изобретению позволяет компенсировать этот недостаток путем механических, знакопеременных гидроударов на пласт кислотными композициями, подбираемыми для этого по максимальной активности по отношению к данному типу коллектора. Одновременное механическое разрушение породы с растворением их частиц кислотами и последующим выносом из пласта продуктов разрушения, многократное повторение операции со "свежим" объемом кислоты обеспечит экономичное решение поставленной задачи с созданием каверн-накопителей в коллекторах с различными физико-механическими характеристиками и свойствами.

Подробнее об отличительных признаках устройства.

В устройстве устанавливают хвостовик пакера длиной из расчета создания объема подпакерной зоны скважины по длине хвостовика, исходя как минимум из трехкратного расчетного объема химреагента, вычисляемого после определения приемистости пласта для продавки в пласт за время 1…3 часа при полученной приемистости пласта. Образованная таким образом буферная емкость на забое скважины имеет объем, позволяющий как минимум в три раза сократить затраты времени на доставку химреагента с устья в обрабатываемый интервал скважины. Ввиду низкой приемистости пласта этот объем применительно, например, к месторождениям Татарстана, составляет не более 1…1,5 м³, а по длине хвостовика не более 150 м для 5'' эксплуатационной колонны.

Установка между пакером и хвостовиком разделителя потока с осевым и радиальным клапанами, в котором при закачке открыт радиальный клапан, осевой закрыт, а при откачке из пласта осевой открыт, а радиальный закрыт позволяет разделять потоки закачиваемого реагента и откачиваемых продуктов реакции, исключить их смешивание, обеспечивать продавку в пласт постоянно "свежего" реагента с удалением из пласта загрязненной жидкости.

Установка между пакером и циркуляционным клапаном колонны труб длиной равной длине хвостовика позволяет использовать объем этой колонны труб в качестве дополнительной буферной емкости. Объем реагента размещаемый в трубах на этом участке при первом цикле закачки в пласт через радиальный канал разделителя потока перемещается в подпакерную зону затрубного пространства, далее при откачке из пласта на этот участок поднимается чистый химреагент из хвостовика и т.д. до полного расходования реагента с этого участка колонны труб. Это является возможным за счет контроля, закачиваемого и откачиваемого объемов оператором при производстве работ.

В изобретении предложен вариант разделителя потока, который содержит патрубок с концевыми резьбами, муфтой в верхней части, цилиндрическим выступом в нижней части и радиальными каналами в средней части. Радиальный клапан выполнен в виде кислотостойкой эластичной трубки, размещенной на патрубке между муфтой и выступом на патрубке с герметизацией радиальных каналов, осевой клапан содержит посадочное седло в нижней части осевого канала патрубка и размещенный над ним шар из эластичного кислотостойкого материала диаметром менее диаметров осевых каналов вышерасположенных узлов компоновки.

Разделитель потока позволяет направлять закачиваемый поток жидкости через радиальный клапан в затрубное пространство хвостовика и эксплуатационной колонны труб. Осевой клапан при закачке закрыт шаром. При откачке радиальный клапан закрыт, а осевой открывается и обеспечивает откачку по трубам хвостовика, минуя затрубное пространство. Таким образом осуществляется закачка в пласт всегда "свежей" порции реагента и удаление отработавшего из пласта, минуя чистый химреагент в буферной емкости. Выполнение шара из эластичного кислотостойкого материала диаметром менее диаметров осевых каналов вышерасположенных узлов компоновки позволяет осуществлять его доставку с устья скважины до седла клапана и вымыв обратно потоком жидкости. Таким образом, в устройстве при необходимости решения других производственных задач (промывка забоя, геофизические исследования и др.) обеспечивается проходной канал для пропуска приборов, шлама и др.

В связи с вышеизложенным можно сделать вывод о соответствии заявляемого предложения критерию "новизна". Заявителю неизвестны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое предложение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень".

Изобретение представлено на фигурах 1…3.

Фиг 1. Общий вид компоновки оборудования для обработки прискважинной зоны низкопроницаемого пласта.

Фиг 2. Общий вид разделителя потока.

Фиг. 3. Диаграмма давления и температуры технологического процесса гидроударно-репрессионной обработки скв. 2260 Кадыровского месторождения.

Фиг. 4. Диаграмма давления технологического процесса реагентно-волновой гидроударной обработки скв. 5500 Ромашкинского месторождения.

Рассмотрим реализацию способа и устройства по изобретению.

Перед ОПЗ проводятся подготовительные работы. Производят выбор скважины с продуктивным пластом проницаемостью коллектора менее 0,1 мкм. Технология может быть использована для ОПЗ скважин с большей проницаемостью коллектора, но низкой проницаемостью в прискважинной зоне вследствие кольматации пласта с приемистостью близкой к нулевой. Определяют приемистость пласта. Производят выбор химреагента (кислотной композиции и др.) с заданными значениями времени его ожидания на реакцию, рассчитывают его объем для продавки в пласт за время 1…3 часа при полученной приемистости пласта. Спускают в скважину компоновку на трубах (фиг. 1), включающую (снизу-вверх) хвостовик 1 из насосно-компрессорных труб, разделитель потока 2 без шара, пакер 3, колонну труб 4 длиной равной длине хвостовика, многоцикловый циркуляционный клапан 5 с радиальным и осевым каналами, управляемый вертикальным перемещением колонны труб при посаженном пакере (например, по варианту клапана устройства УЭГОС по прототипу). Длину хвостовика, соответственно объем буферной зоны 9 рассчитывают исходя, как минимум, из трехкратного расчетного объема закачиваемого химреагента.

Разделитель потока (фиг. 2) содержит патрубок 10 с концевыми резьбами и муфтой. На патрубке выполнен радиальный клапан в виде цилиндрического выступа 11, радиальных каналов 12, закрытых эластичной трубкой 13. Осевой клапан содержит посадочное седло 14 и шар 15 из эластичного материала.

Спускают компоновку на насосно-компрессорных трубах 6 до нижней отметки обрабатываемого интервала.

Расставляют у устья скважины насосный агрегат 7 с мерником 8, автоцистерны с реагентом, емкости с технологической жидкостью (не показано). Производят обвязку устья герметизатором (превентор и др.), трубной и затрубной задвижками.

Закачивают в колонну труб расчетный объем химреагента и сбрасывают в колонну труб шар от разделителя потока. Доводят химреагент и шар технологической жидкостью до заполнения буферной емкости в подпакерной зоне скважины, в т.ч. и полости труб до циркуляционного клапана и посадки шара на седло разделителя потока. Устанавливают пакер. Подсоединяют линию нагнетания насосного агрегата к колонне труб. Затрубную задвижку и вход насоса подсоединяют к мернику насосного агрегата.

При приемистости менее 0,2…0,5 м³/час выполняют гидроударно-волновую обработку пласта репрессионными импульсами давления длительностью 1…5 мин в количестве импульсов до достижения приемистости более 0,2…0,5 м³/час.

Для этого без срыва пакера приподнимают колонну труб и открывают радиальный канал циркуляционного клапана. Создают прямую циркуляцию технологической жидкости через радиальный канал. При достижении расчетной скорости потока приспуском труб закрывают клапан. Скоростной поток падающего столба жидкости преобразуется в давление прямого гидроудара. Жидкость под большим давлением поступает через радиальный канал разделителя потока на столб химреагента, который продавливается в пласт с созданием микротрещин в пласте. После создания переднего фронта импульса давления выдерживают его амплитуду в течение 1…5 минут при максимально-допустимом давлении на пласт. Далее сбрасывают давление в трубах открытием задвижки на слив в мерник насосного агрегата, тем самым создают задний фронт импульса давления в режиме обратного гидроудара. При этом происходит выброс некоторого объема жидкости и разрушенных частиц из пласта. Движение потока жидкости на забое при этом осуществляется через хвостовик и открываемый осевой клапан разделителя потока. Радиальный клапан разделителя закрыт прижатой к стенке корпуса эластичной трубкой.

Операция повторяется до достижения приемистости более 0,2…0,5 м³/час. Приемистость контролируется по объему закачиваемой жидкости в течение цикла создаваемого импульса давления и отдельными замерами за больший промежуток времени.

При наличии или после достижения приемистости не менее 0,2…0,5 м³/час выполняют гидроударно-волновую обработку пласта репрессионно-депрессионными импульсами давления с продавкой химреагента из объема, закачанного в затрубное пространство под пакером и откачкой продуктов реакции из пласта через хвостовик колонны труб.

Предварительно при необходимости повторными операциями вымывают шар и закачкой с устья заполняют израсходованный объем химреагента в буферной емкости. При открытом циркуляционном клапане и установленном пакере сбрасывают в колонну труб шар и вставной струйный насос, доводят их до посадочных седел циркуляционного клапана и разделителя потока. Закрывают циркуляционный клапан и насосным агрегатом создают давление на пласт с продавкой химреагента из буферной емкости по затрубу в пласт. Длительность продавки - до насыщения пласта при заданном допустимом давлении на пласт. Без остановки насосного агрегата открывают циркуляционный клапан и создают круговую циркуляцию технологической жидкости через мерник для работы струйного насоса. На пласт создается депрессия с притоком жидкости и продуктов реакции из пласта. Откачку осуществляют как минимум до прекращения притока, а при наличии притока с откачкой объема, закачанного при продавке. При этом осуществляется непрерывный контроль объемов продавки и откачки и соответственно приемистости и притока из пласта через уровень мерника насосного агрегата. Операции повторяют до выработки химреагента в буферной емкости. При недостижении ожидаемых параметров приемистости или притока операции повторяются с закачкой новой порции химреагента в буферную емкость.

При достижении достаточно высокой приемистости пласта и возможности закачки объема химреагента за 1…3 часа больше объема буферной емкости, из скважины вымываются шар разделителя потока вместе со струйным насосом и закачивается в пласт новый расчетный объем химреагента. При ожидании реакции устанавливается струйный насос и выполняется гидроударно-волновая обработка пласта репрессионно-депрессионными импульсами давления амплитудой ниже давления разрыва пласта и допустимого давления на пласт. В завершение обработки длительной работой струйного насоса осуществляют откачку продуктов реакции из пласта. Операции повторяют с увеличенными расчетными объемами реагента до создания вокруг скважины высокопроницаемой зоны, обеспечивающей планируемые параметры закачки или притока в скважину.

Способ и устройство апробированы на месторождениях Татарстана в процессе капитального ремонта скважин при отсутствии приемистости пласта и невозможности закачки кислоты в пласт. На фиг. 3 показана диаграмма давления и температуры технологического процесса гидроударно-репрессионной обработки скв. 2260 Кадыровского месторождения способом и устройством по настоящему изобретению. В процессе обработки производились контрольные оценки изменения приемистости по кривой падения давления. До обработки темп падения составил 0,255 Мпа/мин, после обработок - 0,976 Мпа/мин. Достигнутый результат в пересчете на приемистость - 2 м³/час позволил выполнить последующие операции по обработке скважины с закачкой химреагентов в пласт.

На фиг. 4 показана диаграмма давления технологического процесса реагентно-волновой гидроударной обработки нагнетательной скв. 5500 Ромашкинского месторождения. Обработки производились в количестве четырех циклов с закачкой глинокислотной композиции ГКК в буферную емкость подпакерной зоны скважины. Цикл №1 (2, фиг. 4) - выполнена гидроударно-репрессионная обработка пласта на техводе. Цикл №2 (3, фиг. 4) - знакопеременная гидроударно-волновая обработка на техводе с созданием репрессии/депрессии и соответственно закачки/откачки из пласта. Цикл. №3 (4, фиг. 4) - выполнена закачка ГКК в объеме 1,5 м³ в подпакерную (буферную) зону скважины и знакопеременная гидроударно-волновая обработка с ГКК. Цикл №4 (5, фиг. 4) - достигнутая приемистость более 1 м³/сут позволила закачать в пласт ГКК 2 м³ и далее выполнить знакопеременную гидроударно-волновую кислотную обработку пласта с созданием репрессии/депрессии и последующую откачку продуктов реакции из пласта в течение 1 часа. (Примечание. Закачка реагентов и их доводка до забоя проводились без регистрации давления на устье).

Приемистость до обработки составляла менее 1 м³/сут или по падению давления Рнач./Ркон.=150/120 за 30 мин. После обработки способом по изобретению достигнута приемистость Q=144 м³/сут при давлении Р=18,5Мпа.

Технико-экономический эффект изобретения обеспечивается при ОПЗ скважин с низкопроницаемыми коллекторами, с глубокой и плотной кольматацией пласта за счет обеспечения планируемой добычи нефти или закачки воды, за счет снижения затрат на проведение дорогостоящих операций по гидро- газо- разрыву пласта, исключения высоких давлений на пласт и межпластовые перемычки, обеспечения геологической безопасности ОПЗ и др.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для обработки прискважинной зоны (ОПЗ) пластов с низкой проницаемостью. Используют комплексное гидроударно-волновое и химическое воздействие на пласт. Закачивают химреагент в подпакерную зону скважины. Создают гидроударные репрессионные импульсы давления с прямым гидроударом падающим столбом жидкости, фильтрацией химреагента в пласт под давлением и обратным гидроударом сбрасыванием давления. При достижении приемистости 0,2-0,5 м³/час создают знакопеременные волны давления. Они содержат многоцикловые фильтрационные составляющие - депрессия/репрессия в сочетании с прямыми и обратными гидроударами при переключении режимов. Обеспечивают амплитуду гидроударов не более допустимого давления на пласт. Синергетический эффект химического воздействия растворителями и кислотами с динамическим режимом обработки и механического воздействия гидроударов, с откачкой продуктов реакции позволяет эффективно растворять и вымывать органические и минеральные составляющие прискважинной зоны пласта. Для ускорения процесса ОПЗ под пакером создают буферную емкость 1-2 м³ в стволе скважины в зоне хвостовика пакера для доставки в нее химреагента. Продавку в пласт осуществляют небольшими объемами из затрубного пространства хвостовика, а откачку по хвостовику. Операции повторяют с круговой циркуляцией под пакером до выработки всего объема химреагента. Измеряют параметры пласта и при недостижении требуемой приемистости или притока операции повторяются с новым объемом химреагента доставляемым в подпакерную зону. Также раскрыто устройство для осуществления способа. Технический результат заключается в повышении эффективности обработки прискважинной зоны пласта. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ обработки прискважинной зоны низкопроницаемого пласта, включающий выбор скважины с продуктивным пластом проницаемостью коллектора менее 0,1 мкм², определение приемистости пласта, спуск в скважину на колонне труб пакера с хвостовиком с установкой низа хвостовика в нижней части обрабатываемого интервала пласта, расчет объема химреагента для продавки в пласт за время 1-3 часа при полученной приемистости пласта, закачку расчетного объема химреагента в колонну труб, доводку химреагента технологической жидкостью до заполнения затрубного пространства обрабатываемого интервала скважины, установку пакера, создание давления репрессии на пласт и продавку химреагентов в пласт, ожидание реакции с гидроударно-волновой обработкой пласта созданием знакопеременных волн давления репрессии и депрессии на пласт амплитудой ниже давления разрыва пласта и допустимого давления на пласт, откачку продуктов реакции из пласта, текущий контроль приемистости и притока из пласта при закачке и откачке из пласта, повторение операций обработки с закачкой нового объема химреагентов до образования вокруг скважины высокопроницаемой зоны, обеспечивающей планируемые параметры закачки или притока в скважину, отличающийся тем, что в подпакерной зоне скважины в затрубном пространстве по длине хвостовика, в колонне труб хвостовика и выше на длину хвостовика создают буферную емкость для предварительной закачки в нее химреагентов, причем длину хвостовика и соответственно объем буферной емкости рассчитывают исходя как минимум из трехкратного расчетного объема закачиваемого химреагента, закачивают химреагент в объеме до заполнения буферной емкости, при приемистости менее 0,2-0,5 м³/час выполняют гидроударно-волновую обработку пласта репрессионными импульсами давления длительностью 1-5 мин в количестве импульсов до достижения приемистости более 0,2-0,5 м³/час, причем передний фронт импульса давления создают в режиме прямого гидроудара "падающим" столбом скважинной жидкости с расчетной скоростью, обеспечивающей заданную амплитуду импульса, задний фронт импульса давления создают в режиме обратного гидроудара на пласт сбрасыванием давления, при этом продавку химреагента при репрессии на пласт осуществляют из объема химреагента, закачанного в затрубное пространство под пакером, а сброс жидкости из пласта после сбрасывания давления осуществляют в колонну труб через хвостовик, при наличии или после достижения приемистости не менее 0,2-0,5 м³/час выполняют гидроударно-волновую обработку пласта репрессионно-депрессионными импульсами давления с продавкой химреагента из объема, закачанного в затрубное пространство под пакером и откачкой продуктов реакции из пласта через хвостовик колонны труб, причем, продавку химреагента производят до насыщения пласта при заданном допустимом давлении, ожидание реакции не производится при приемистости до 1 м³/час, при дальнейшем увеличении приемистости и объема закачанного химреагента ожидание реакции увеличивают до заданного значения для данного химреагента, а откачку продуктов реакции осуществляют, как минимум, до прекращения притока, а при наличии притока с откачкой объема, закачанного при продавке, операции продавки и откачки выполняют с контролем объемов продавки и откачки, и повторяют до выработки химреагента в буферной емкости, при недостижении ожидаемых параметров приемистости или притока операции повторяются с доставкой новой порции химреагента в буферную емкость до образования вокруг скважины высокопроницаемой зоны, обеспечивающей планируемые параметры закачки или притока в скважину.

2. Способ обработки прискважинной зоны низкопроницаемого пласта по п.1, отличающийся тем, что на объектах с высокой вязкостью нефти предварительно создают оторочку закачкой растворителя в буферную емкость и ее продавкой в пласт при гидроударно-волновой обработке репрессионными импульсами давления.

3. Устройство для реализации способа обработки прискважинной зоны низкопроницаемого пласта по п.1, включающее пакер с хвостовиком, многоцикловый циркуляционный клапан с радиальным и осевым каналами, с управляемым клапаном в радиальном канале вертикальным перемещением труб при посаженном пакере и размещаемым в осевом канале вставным струйным насосом, транспортируемым с устья циркуляцией жидкости по колонне труб, колонну труб до устья скважины, аппаратуру контроля давления и расхода жидкости на устье скважины, отличающееся тем, что длину хвостовика пакера выбирают из расчета создания объема подпакерной зоны скважины по длине хвостовика, исходя как минимум из трехкратного расчетного объема химреагента, между пакером и хвостовиком установлен разделитель потока с осевым и радиальным клапанами, выполненный таким образом, что при закачке открыт радиальный клапан, осевой закрыт, а при откачке из пласта осевой открыт, а радиальный закрыт, между пакером и циркуляционным клапаном размещена колонна труб длиной, равной длине хвостовика.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что разделитель потока содержит патрубок с концевыми резьбами, муфтой в верхней части, цилиндрическим выступом в нижней части и радиальными каналами в средней части, радиальный клапан выполнен в виде кислотостойкой эластичной трубки, размещенной на патрубке между муфтой и выступом на патрубке с герметизацией радиальных каналов, осевой клапан содержит посадочное седло в нижней части осевого канала патрубка и размещенный над ним шар из эластичного кислотостойкого материала диаметром менее диаметров осевых каналов вышерасположенных узлов компоновки.