Способ гидродинамического воздействия на пласт и устройство для его осуществления Российский патент 2020 года по МПК E21B43/25 E21B43/18 E21B28/00 

Изобретение относится к области эксплуатации скважин, в частности обработке и освоению при их сооружении или ремонте и может быть использовано для повышения эффективности добычи трудноизвлекаемых запасов углеводородов в сложных геолого-технологических условиях.

Известен способ гидродинамического воздействия на пласт, заключающийся в установке на колонне труб в кровле коллектора (продуктивного пласта) струйного насоса и пакера, распакеровки последнего и изоляции затрубного пространства скважины. Сопло струйного насоса запитывают активной средой поверхностным насосом и создают депрессию на пласт, затем резко переключают с помощью механической тяги каротажного кабеля подачу активной средой в подпакерное пространство и создают репрессию на пласт в виде гидроудара. 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 восстановления и повышения проницаемости призабойной зоны пласта в интервале подпакерного пространства с целью увеличения дебитов добывающих и приемистости нагнетательных скважин [патент на изобретение RU 2222716].

Известно устройство для гидродинамического воздействия на пласт, включающее колонну труб, пакер и корпус, содержащий струйный насос и переключатель потока активной среды с внутреннего объема колонны труб на подпакерное пространство и обратно. Струйный насос содержит соединенное с внутренним объемом колонны труб сопло, диффузор с выходом в надпакерную зону и камеру смешения с каналом подвода пассивной среды. Переключатель потока активной среды выполнен в виде подпружиненного клапана перемещаемого геофизическим кабелем [патент на изобретение RU 2222716].

Недостатком способа и обеспечивающего его реализацию устройства является невозможность их использования в неоднородном геологическом разрезе, когда гидродинамическая обработка подпакерного пространства в режиме депрессии и гидроударной репрессии происходит с недостаточной концентрацией энергии в основном по ослабленным наиболее проницаемым зонам и не охватывает весь пласт. Кроме того использование геофизического кабеля для механического переключения потока активной среды и создания циклов депрессии и репрессии в скважине снижают оперативность, надежность и технологичность способа и устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ гидродинамического воздействия на пласт, заключающийся в том, что в скважину на колонне труб спускают корпус струйного насоса с центральным стволом подвода активной среды и хвостовик с внутренним каналом и двумя верхним и нижним пакерами. Двумя пакерами изолируют затрубное пространство скважины в подошве и кровле продуктивного пласта с установкой хвостовика в межпакерном интервале. Сопло струйного насоса запитывают активной средой с выходом через диффузор в надпакерную зону верхнего пакера и создают депрессию на пласт. Смещают струйный насос относительно корпуса с помощью канатной техники или манипуляции расхода (включением-выключением поверхностного насоса), переключают поток активной среды с сопла на хвостовик и обратно и создают циклы депрессии и репрессии в скважине. В циклах депрессии откачивают пассивную среду - пластовый флюид через хвостовик и камеру смешения струйного насоса. Также в циклах депрессии закачивают в скважину, а в циклах репрессии продавливают через хвостовик в пласт технологический флюид возможно с гидравлическим разрывом пласта. В качестве технологического флюида используют жидкость разрыва, кислотные составы, углеводородные растворители, изоляционно-закрепляющие композиции, горюче-окислительные составы (ГОС), бинарные смеси (БС) и другие химические реагенты. Причем процесс откачки и продавливания флюида через хвостовик, как в циклах депрессии, так и в циклах репрессии ведут в импульсном режиме. Для этого в движущемся через хвостовик потоке флюида генерируют периодические импульсы давления с концентрацией энергии между двумя пакерами в интервале обрабатываемого пласта. В этом способе генерирование в хвостовике при депрессии и репрессии периодических импульсов давления, положительно воздействующих на откачку из пласта и продавку в пласт флюида, позволяет повысить эффективность гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта [патент на изобретение RU 2483200 С1 (прототип)].

Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является устройство для гидродинамического воздействия на пласт, включающее колонну труб, корпус и хвостовик с внутренним каналом, генератором периодических импульсов и двумя верхним и нижним пакерами. Корпус устройства, расположенный между хвостовиком и колонной труб содержит струйный насос, центральный ствол подвода активной среды и переключатель потока активной среды с хвостовика на струйный насос и обратно. Струйный насос в свою очередь содержит соединенное с центральным стволом подвода активной среды сопло, диффузор с выходом в надпакерную зону верхнего пакера и камеру смешения с каналом подвода пассивной среды. Переключатель потока активной среды выполнен в виде смещаемого относительно корпуса канатной техникой или самой средой струйного насоса [патент на изобретение RU 2483200 С1 (прототип)].

Недостатком этого способа и обеспечивающего его реализацию устройства является низкая амплитуда генерируемых периодических импульсов, что снижает эффективность воздействия на призабойную зону пласта, продуктивность и приемистость скважины. Это объясняется зависимостью выходной мощности излучаемой генератором от направления и величины (расхода) прокачиваемого через хвостовик пластового и технологического флюида. В циклах депрессии откачиваемый пластовый флюид (пассивная среда) через хвостовик и генератор движется в одном направлении, а в циклах репрессии продавливаемый через хвостовик и генератор технологический флюид (активная среда) - в противоположном направлении. В этих условиях трудно создать одинаково хорошо работающий генератор периодических импульсов независимо от изменения направления движения через него потока флюида. Более того при обработке низкопроницаемого пласта-коллектора происходит снижение расхода прокачиваемого через хвостовик флюида вплоть до нулевых значений, что вообще препятствует созданию генератором периодических импульсов. Кроме того в неоднородном разрезе гидродинамическая обработка циклами депрессии, репрессии и периодическими импульсами давления происходит с недостаточной концентрацией энергии в основном по ослабленным наиболее проницаемым зонам и не охватывает весь пласт, что также снижает эффективность воздействия в сложных геолого-технологических условиях. Более того использование канатной техники и манипуляций расхода (включения-выключения поверхностного насоса) для переключения потока активной среды и создания циклов депрессии и репрессии в скважине снижают оперативность, надежность и технологичность способа и устройства. Кроме этого, генератор в процессе обработки находится на одном месте, следовательно, удаленные от генератора участки продуктивного пласта получают значительно меньшее воздействие, а при больших толщинах пласта и вовсе остаются без воздействия.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей способа, повышение эффективности и надежности работы устройства в сложных геолого-технологических условиях.

Техническим результатом изобретения является увеличение амплитуды обрабатывающих импульсов, как при депрессии, так и репрессии на пласт, повышение продуктивности и приемистости скважин, а также надежности устройства и обеспечение возможности обработки неоднородных низкопроницаемых пластов.

Для достижения этого технического результата в способе гидродинамического воздействия на пласт, включающем спуск на забой компоновки в виде колонны труб, корпуса с центральным стволом подвода активной среды, хвостовика с двумя верхним и нижним пакерами, изоляцию пласта двумя пакерами с установкой в межпакерном интервале хвостовика, включение промывки скважины с рабочим давлением нагнетания активной среды, запитывание сопла струйного насоса активной средой с выходом ее через диффузор в надпакерную зону верхнего пакера и создание депрессии в межпакерном интервале, переключение переключателем потока активной среды со струйного насоса на хвостовик и обратно для создания циклов депрессии и репрессии, закачку на забой в циклах депрессии и продавку в пласт в циклах репрессии технологического флюида, генерирование в циклах депрессии и репрессии импульсов давления и обработку ими пласта с концентрацией энергии, при этом согласно изобретению в процессе спуска компоновки по всей ее длине организуют внутритрубную проводную линию путем встраивания, сбрасывания в компоновку и стыковки между собой отрезков кабеля, при этом сначала в цикле депрессии выравнивают и повышают проницаемость призабойной зоны в межпакерном интервале управляемыми по проводной линии пакетами кавитационно-ударных импульсов при одновременной откачке пластового флюида, причем пакеты кавитационно-ударных импульсов генерируют в условиях контролируемого открытия-закрытия потока активной среды в центральном стволе, при этом хвостовик перемещают в межпакерном интервале по глубине с концентрацией энергии кавитационно-ударных импульсов в нижней части хвостовика радиально к поверхности пласта, на каждой глубине в режиме реального времени и в соответствии с измеряемыми на этой глубине реакцией и характеристиками пласта регулируют интенсивность обработки путем изменения частоты и амплитуды пакетов кавитационно-ударных импульсов, а также технологических параметров обработки, а именно, скорости перемещения хвостовика или рабочего давления нагнетания активной среды, затем после выравнивания и увеличения проницаемости призабойной зоны в цикле репрессии проводят продавку технологического флюида равномерно по всему межпакерному интервалу с повышенной приемистостью, при этом используют управляемые по проводной линии периодические импульсы давления, которые генерируют в условиях контролируемого открытия-закрытия потока активной среды в диффузоре струйного насоса.

Для достижения технического результата в устройстве для гидродинамического воздействия на пласт, содержащем компоновку в виде колонны труб, хвостовика с внутренним каналом, верхним и нижним пакерами и расположенного между хвостовиком и колонной труб корпуса струйного насоса с центральным стволом подвода активной среды, соединенным с ним соплом, диффузором с выходом в надпакерную зону верхнего пакера, камерой смешения с каналом подвода пассивной среды и переключателем потока активной среды, при этом согласно изобретению хвостовик в нижней своей части содержит кавитатор с радиальными соплами, нижним проходным отверстием и перекрывающим его обратным клапаном с принудительным открытием, причем кавитатор соединен электромеханическими замками с верхним и нижним пакерами, при этом верхний пакер выполнен проходным и установлен на втулке, которая с уплотнением и возможностью осевого перемещения надета на хвостовик с внешней гладкой поверхностью, а нижний пакер выполнен глухим в виде отсоединяемого и присоединяемого моста с возможностью механического взаимодействия при сближении хвостовика с обратным клапаном кавитатора, при этом кавитатор, хвостовик, корпус и колонна труб содержат внутритрубную проводную линию, состоящую из отдельных встроенных и сбрасываемых в компоновку отрезков, которые связаны между собой местными кабельными наконечниками и дистанционным индуктивным соединителем, причем кабельные наконечники установлены вблизи резьбовых соединений кавитатора и хвостовика и хвостовика и корпуса, а индуктивный соединитель установлен в корпусе над струйным насосом, при этом корпус содержит обратный клапан, установленный в его стенки перед соплом по ходу потока активной среды и управляемую по проводной линии систему регулирования скорости открытия-закрытия первого и второго переключателей потока с возможностью их независимых пусков и остановок, причем система регулирования скорости открытия-закрытия первого и второго переключателей потока выполнена на основе блока контроля, каротажного прибора с геофизическими зондами и датчиками реакции и параметрами пласта, электрически связанного с блоком контроля и шарового затвора переключателя потока механически связанного через свой шток с ротором управляемого вентильного двигателя, который электрически соединен с блоком контроля, при этом первый переключатель потока установлен в центральном стволе подвода активной среды между соплом и каналом подвода пассивной среды камеры смешения, а второй переключатель потока установлен в диффузоре струйного насоса.

В отличие от известного способа и реализующего его устройства, предлагаемое изобретение основано на контролируемой и регулируемой в реальном режиме времени обработке пласта с использованием более мощных и концентрированных импульсов давления. При этом имеется возможность дифференцированно с увеличением проницаемости воздействовать на любую низкопроницаемую часть пласта для выравнивания профиля притока (поглощения) и улучшения охвата пласта обработкой. Кроме того повышается технологичность способа и надежность управления устройством, что способствует эффективной гидродинамической обработки призабойной зоны коллектора в сложных геолого-технологических условиях.

Предлагаемый способ гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта и устройство для его осуществления поясняются чертежами, представленными фиг. 1-6.

На фиг. 1 дана схема устройства, транспортное положение в скважине; на фиг. 2 - то же, при сбросе в колонну труб геофизического кабеля; на фиг. 3 - то же, при обработке пласта в цикле депрессии; на фиг. 4 - то же, при обработке пласта в цикле репрессии; на фиг. 5 дана схема переключателя потока среды; на фиг. 6 даны диаграммы, поясняющие обработку пласта в цикле депрессии и репрессии.

Устройство для гидродинамического воздействия на пласт (фиг. 1-5) содержит компоновку в виде колонны труб 1, хвостовика 2 с внешней гладкой поверхностью и внутренним каналом 3, верхнего проходного 4 и нижнего глухого 5 пакеров и корпуса 6, расположенного между хвостовиком 2 и колонной труб 1. Корпус 6 содержит струйный насос, включающий центральный ствол 7 подвода активной среды, соединенное с ним сопло 8, диффузор 9 с выходом в надпакерную зону верхнего проходного пакера 4 и камеру смешения 10 с каналом 11 подвода пассивной среды. Стенка корпуса 6 содержит обратный клапан 12, установленный перед соплом 8 по ходу потока активной среды. Хвостовик 2 в нижней своей части содержит кавитатор 13 с радиальными соплами 14, а также нижним проходным отверстием 15 и перекрывающим его обратным клапаном 16 с возможным принудительным открытием. Кавитатор 13 с помощью электромеханических замков 17 и 18 соединяется с верхним проходным 4 и нижним глухим 5 пакерами. Верхний проходной пакер 4, например механического типа жестко установлен на втулке 19. Втулка 19 с уплотнением 20 и возможностью осевого перемещения надета на хвостовик 2 с внешней гладкой поверхностью, длина которого берется порядка 20 м для удобной работы на устье. Хвостовик 2 может свободно возвратно-поступательно перемещаться на всю свою длину (20 м) относительно неподвижной закрепленной в скважине 21 втулки 19 при раскрытом состоянии верхнего проходного пакера 4 (фиг. 2). Нижний пакер 5, например механического типа выполнен глухим в виде отсоединяемого и присоединяемого моста, который после установки в скважине 21 при сближении с обратным клапаном 16 взаимодействует с ним через его удлиненный шток (фиг. 4). Компоновка содержит внутритрубную проводную линию, состоящую из отдельных встроенных в кавитатор 13, хвостовик 2 и корпус 6 отрезков 22 стыкуемых между собой местными кабельными наконечниками 23. Для удобства стыковки при сборке компоновки наконечники 23 располагается вблизи соответствующих резьбовых соединений - кавитатора 13 и хвостовика 2, хвостовика 2 и корпуса 6. Сбрасываемый в колонну труб 1 геофизический кабель 24 стыкуется своей нижней частью 25 на дистанционном индуктивном соединителе 26, который связан с встроенными отрезками 22 и установлен в корпусе 6 над струйным насосом. Корпус 6 также содержит управляемую по проводной линии 22, 24 систему регулирования скорости открытия-закрытия первого 27 и второго 28 переключателей потока с возможностью их независимых пусков и остановок. Эта система регулирования выполнена на основе блока контроля 29, каротажного прибора 30 с геофизическими зондами и датчиками (не показано) и шарового затвора 31 (32) переключателя потока 27 (28) механически связанного через его шток 33 (34) с ротором 35 (36) управляемого вентильного двигателя 37 (38) (фиг. 5). Первый переключатель потока 27 с шаровым затвором 31 и управляемым вентильным двигателем 37 установлен в центральном стволе 7 подвода активной среды между соплом 8 и каналом 11 подвода пассивной среды камеры смешения 10. Второй переключатель потока 28 с шаровым затвором 32 и управляемым вентильным двигателем 38 установлен в диффузоре 9 струйного насоса. Блок контроля 29 связан электропроводом с электромеханическими замками 17 и 18 кавитатора 13, каротажным прибором 30 и управляемыми вентильными двигателями 37 и 38. Управляемый через блок контроля 29 вентильный двигатель 37 (38) позволяет с помощью своего датчика положения ротора (ДПР), микроконтроллера и силовых ключей инвертора (не показано) регулировать скорость движения шарового затвора 31 (32) переключателя потока 27 (28) с большим диапазоном и высоким темпом пусков и остановок. Верхний проходной 4 и нижний глухой 5 пакеры могут иметь якоря, их установка в скважине осуществляется в зависимости от конструкции, например, вращением и посадкой компоновки. Вместо одного струйного насоса корпус 6 может содержать несколько струйных насосов расположенных по кругу на одном уровне. В этом случае второй переключатель потока 28 устанавливают в общий диффузор нескольких струйных насосов. Сопло 8 струйного насоса и радиальные сопла 14 кавитатора 13 защищаются фильтрами (не показано). Кавитатор 13 может содержать центробежный завихритель потока активной среды. На фиг. 6 даны следующие обозначения: 39 - забойное давление (Рз); 40 - пластовое давления (Рпл); 41 - временной цикл депрессии; 42 - глубина обработки (межпакерного интервала); 43, 44 - пакеты кавитационно-ударных импульсов; 45 - давление трещинообразования (Ртр); 46, 47, 48 - показания датчика профиля притока флюида; 49 - временной цикл репрессии; 50, 51 - периодические импульсы давления; 52, 53, 54 - показания датчика поглощения флюида.

Способ осуществляется следующим образом.

В скважину 21 производят спуск компоновки, содержащей колонну труб 1, хвостовик 2 с внешней гладкой поверхностью, верхний проходной 4 и нижний глухой 5 пакеры и корпус 6 (фиг. 1). При спуске компоновки встраивают в кавитатор 13, хвостовик 2 и корпус 6 отрезки кабеля 22 и стыкуют между собой кабельными наконечниками 23 вблизи соответствующих резьбовых соединений инструмента. В транспортном положении электромеханические замки 17 и 18 кавитатора 13, а также пакеры 4 и 5 закрыты и втулка 19 относительно хвостовика 2 с внешней гладкой поверхностью не перемещается. При спуске компоновки в скважину также закрыты первый 27 и второй 28 переключатели потока, а заполнение компоновки вытесняемой из скважины жидкостью происходит через обратный клапан 12. По достижении заданной глубины спуск компоновки прекращают, в колонну труб 1 сбрасывают геофизический кабель 24, который стыкуется нижней своей частью 25 на дистанционном индуктивном соединителе 26 (фиг. 2). Включают электропитание по организованной при спуске компоновки проводной линии 22, 24 и проверяют работу всех узлов, зондов и датчиков. Обвязывают поверхностное оборудование (не показано) с возможностью промывки скважины и перемещения на устье колонны труб 1 с геофизическим кабелем 24 в пределах длины хвостовика 2 (20 м). В подошве обрабатываемого пласта устанавливают нижний глухой пакер 5, подают по проводной линии 22, 24 управляющие сигналы блоку контроля 29, открывают электромеханический замок 17 кавитатора 13 и приподнимают колонну труб 1. Нижний глухой пакер 5, отсоединенный от кавитатора 13 остается в виде моста в подошве интервала обработки. Устанавливают верхний проходной пакер 4 в кровле обрабатываемого пласта, при этом он вместе с втулкой 19 неподвижно закрепляется в скважине 21 с герметизацией ее затрубного пространства (фиг. 3). Подают по проводной линии 22, 24 управляющие сигналы блоку контроля 29, который через вентильный двигатель 38 (фиг. 5) и шаровой затвор 32 открывает второй переключатель потока 28 диффузора 9 (первый переключатель потока 27 в центральном стволе 7 остается закрытым). Открывают электромеханический замок 18 кавитатора 13, приподнимают колонну труб 1 и отсоединяют хвостовик 2 с внешней гладкой поверхностью от неподвижной втулки 19. Включают промывку скважины с рабочим давлением нагнетания активной средой через колонну труб 1, обратный клапан 12 закрывается, а сопло 8 запитывается активной средой с последующим ее выходом через диффузор 9 в надпакерную зону верхнего проходного пакера 4 и устье скважины. В результате включения струйного насоса при рабочем давлении нагнетания активной среды забойное давление 39 (Рз) снижается ниже пластового давления 40 (Рпл), образуется обратная промывка и цикл депрессии 41 в призабойной зоне скважины (фиг. 3 и фиг. 6). В цикле депрессии 41 хвостовик 2 с внешней гладкой поверхностью может свободно возвратно-поступательно перемещаться сквозь неподвижную втулку 19 по глубине 42 межпакерного интервала без уменьшения величины депрессии. Этому способствует уплотнение 20 неподвижной втулки 19, которое ограничивает утечку активной среды между ним и перемещаемым хвостовиком 2 с внешней гладкой поверхностью и позволяет поддерживать глубокую депрессию в межпакерном интервале. Допустимая утечка активной среды на уплотнении 20 и приток флюида из пласта вместе образуют пассивную среду, которая откачивается струйным насосом. Откачиваемый пластовый флюид движется через открытый обратный клапан 16 и нижнее проходное отверстие 15 кавитатора 23, внутренний канал 3 хвостовика 2, центральный ствол 7, канал 11 подвода пассивной среды, камеру смешения 10 и через диффузор 9 выходит в надпакерную зону верхнего проходного пакера 4 и устье скважины. В цикле депрессии 41 сначала воздействуют на пласт управляемыми по проводной линии 22, 24 мощными пакетами 43, 44 кавитационно-ударных импульсов, причем дифференцированно по глубине 42 при перемещении хвостовика 2 с кавитатором 23 и одновременной откачкой пластового флюида. Это позволяет эффективно провести очистку (декольматацию) пласта, выравнивание и увеличение проницаемости и приемистости межпакерного интервала, в том числе за счет дополнительного трещинообразования пласта (при превышении амплитуды пакетов 43, 44 кавитационно-ударных импульсов давления 45 трещинообразования Ртр). Пакеты 43, 44 кавитационно-ударных импульсов генерируют в условиях контролируемого открытия-закрытия активной среды в центральном стволе 7 первого переключателя потока 27 с возможностью его независимого пуска и остановки. При этом используют систему регулирования скорости вращения вентильным двигателем 37 шарового затвора 31 первого переключателя потока 27, выполненную на основе блока контроля 29 и каротажного прибора 30. В процессе промывки скважины с рабочим давлением нагнетания активной средой при закрытом первом переключателе потока 27 в центральном стволе 7 (второй переключатель потока 28 в диффузоре 9 открыт) между пакерами 4, 5 создается и поддерживается депрессия, а давление активной среды перед соплом 8 имеет повышенное значение. В момент кратковременного открытия шаровым затвором 31 первого переключателя потока 27 вся активная среда повышенного давления находящаяся перед соплом 8 с высокой скоростью обрушивается во внутренний объем хвостовика 2 пониженного давления. Это приводит к закрытию клапаном 16 нижнего проходного отверстия 15 (позиция 16а на фиг. 3) кавитатора 13 и генерированию в благоприятных условиях депрессии сконцентрированного по глубине 42 на уровне радиальных сопел 14 мощного единичного пакета 43 кавитационно-ударных импульсов. Так как открытие переключателя потока 27 происходит кратковременно и отдельными сериями, то создаваемые таким образом пакеты 43, 44 кавитационно-ударных импульсов действуют на фоне общей депрессии 41 при одновременной откачке пластового флюида. В цикле депрессии 41 по команде блока контроля 29 через вентильный двигатель 37 производят периодическое с определенной скоростью вращение (открытие) шарового затвора 31 первого переключателя потока 27 с последующим возвратом шарового затвора 31 в прежнее закрытое положение. При этом в нижней части хвостовика 2 радиально к поверхности пласта на уровне сопел 14 создаются соответствующие пакеты, например 43 кавитационно-ударных импульсов. Задаваемые блоком контроля 29 условия и параметры открытия-закрытия переключателя потока 27 в центральном стволе 7 определяют частоту и амплитуду пакетов 43, 44 кавитационно-ударных импульсов, т.е. интенсивность обработки пласта на уровне радиальных сопел 14. Так амплитуду кавитационно-ударных импульсов регулируют изменением соотношения времен закрытия и открытия шарового затвора 31 первого переключателя потока 27 или дополнительным снижением шунтирования потока среды в диффузоре 9 с помощью шарового затвора 32 второго переключателя потока 28. В цикле депрессии 41 для выравнивания и повышения проницаемости межпакерного интервала хвостовик 2 возвратно-поступательно перемещают по глубине 42 (Н) и на каждой глубине в реальном режиме времени регулируют интенсивность обработки в соответствии с измеряемыми на этой глубине каротажным прибором 30 реакцией и характеристиками пласта. Интенсивность обработки регулируется блоком контроля 29 в пределах от нулевых (переключатель потока 28 закрыт) до некоторых оптимальных значений, связанных с величиной депрессии. В процессе перемещения хвостовика 2 по глубине 42 (Н) сигналы, измеряемые зондами и датчиками каротажного прибора 30, поступают в блок контроля 29, который в зависимости от их значений управляет в реальном режиме времени работой переключателя потока 27. Так, если на текущей глубине 42 (Н) обработки действующим пакетом 43 кавитационно-ударных импульсов встречается низкопроницаемый прослой, то показания 46, например датчика профиля притока пластового флюида уменьшаются до значения 47. В соответствии с этими данными блок контроля 29 сразу же через вентильный двигатель 37 и шаровой затвор 31 первого переключателя потока 27 увеличивает интенсивность обработки, например пакетами 44 кавитационно-ударных импульсов повышенной частоты и амплитуды до восстановления показания 48 датчика профиля притока пластового флюида к прежнему уровню 46. Однако повышение интенсивности обработки кавитационно-ударными импульсами ведет к накоплению пассивной среды и снижению создаваемой струйным насосом депрессии вплоть до перехода на репрессию, что ухудшает условия очистки (декольматации) пор и трещин пласта. Поэтому интенсивность обработки кавитационно-ударными импульсами увеличивают до некоторых оптимальных значений с учетом измеряемой каротажным прибором 30 текущей депрессии на пласт, а обработку пласта улучшают за счет замедления скорости перемещения хвостовика 2 по глубине 42 (Н) или увеличения рабочего давления нагнетания активной среды (не показано). В цикле депрессии 41 при обработке пласта пакетами 43, 44 кавитационно-ударных импульсов одновременно проводят закачку в колонну труб 1 технологического флюида с целью его последующей продавки в пласт. После цикла депрессии 41, выравнивания и увеличения проницаемости по глубине 42 (Н) пакетами 43, 44 кавитационно-ударных импульсов в цикле репрессии 49 проводят продавку через хвостовик 2 предварительно закаченного технологического флюида, но уже с большей приемистостью и равномерно по всему межпакерному интервалу. Для этого, не прекращая промывки скважины, хвостовик 2 с внешней гладкой поверхностью перемещают сквозь неподвижную втулку 19, сближают его с нижним глухим пакером 5 - мостом и принудительно открывают клапан 16 кавитатора 13 (фиг. 4). Подают по проводной линии 22, 24 управляющие сигналы блоку контроля 29, открывают через вентильный двигатель 37 и шаровой затвор 31 первый переключатель потока 27 в центральном стволе 7 и создают цикл репрессии 49. Нагнетаемый поверхностным насосом технологический флюид (возможно через продавочную среду) проходит колонну труб 1, корпус 6, открытый первый переключатель потока 27, хвостовик 2, открытый клапан 16, нижнее проходное отверстие 15 кавитатора 13 и равномерно по всему межпакерному интервалу с повышенной приемистостью продавливается в пласт. При этом часть нагнетаемого потока выходит через шунтирующий канал 11 подвода пассивной среды, камеру смешения 10, открытый второй переключатель потока 28 диффузора 9 в надпакерную зону верхнего проходного пакера 4 и возвращается на поверхность (затрубное пространство на устье открыто). В цикле репрессии 49 для улучшения процесса продавки технологического флюида используют управляемые по проводной линии 22, 24 периодические импульсы давления 50 и 51, которые генерируют путем контролируемого закрытия потока активной среды вторым переключателем 28 с возможностью его независимого пуска и остановки в диффузоре 9 струйного насоса. При этом по команде блока контроля 29 через вентильный двигатель 38 производят периодическое с определенной скоростью вращение (закрытие) шарового затвора 32 второго переключателя потока 28 и создают мощные преимущественно положительные периодические импульсы давления 50 и 51 действующие по всей глубине 42 межпакерного интервала. При этом частота и амплитуда периодических импульсов давления 50 и 51 регулируется блоком контроля 29 в соответствии с текущими условиями продавки технологического флюида. Так, если текущая приемистость пласта при действующих периодических импульсах давления 50 ухудшается, то показания 52, например датчика поглощения флюида каротажного прибора 30 уменьшаются до значения 53. В соответствии с этими данными блок контроля 29 сразу же через вентильный двигатель 38 и шаровой затвор 32 второго переключателя потока 28 увеличивает частоту и амплитуду периодических импульсов давления 51 до восстановления показания 54 датчика поглощения флюида к прежнему уровню 52. При этом в цикле репрессии 49 пласт дополнительно может нагружаться вплоть до его гидроразрыва путем повышения производительности поверхностных насосов и перекрытия потока среды в затрубном пространстве на устье скважины. При необходимости циклы депрессии 41 и репрессии 49 с использованием пакетов 43, 44 кавитационно-ударных импульсов и периодических импульсов давления 50, 51 повторяют. В качестве технологического флюида используют жидкость разрыва, кислотные составы, углеводородные растворители, изоляционно-закрепляющие композиции, горюче-окислительные составы (ГОС), бинарные смеси (БС) и другие химические реагенты и их комбинации. Наличие проводной линии 22, 24 способствует комплексированию предлагаемого гидродинамического воздействия с другими, например, тепловыми воздействиями с помощью забойных электронагревателей, устройств термогазохимвоздействия (ТГХВ) и другого оборудования. На последнем этапе, заканчивающимся циклом депрессии с помощью струйного насоса и каротажного прибора 30 проводят освоение, исследование и пробную эксплуатацию межпакерного интервала разреза на различных режимах притока пластового флюида. Затем выключают промывку скважины, подают хвостовик 2 вниз до упора с мостом, закрывают электромеханический замок 17 и нижний глухой пакер 5. Поднимают колонну труб 1 (хвостовик 2) вместе с глухим пакером 5 до упора с втулкой 19, закрывают электромеханический замок 18 и верхний проходной пакер 4 и переводят устройство в транспортное положение (фиг. 2) для гидродинамического воздействия на следующий интервал разреза в аналогичной последовательности.

Использование предлагаемого способа и устройства позволяет оперативно, многократно и в любой последовательности создавать в течение одной спускоподъемной операции труб глубокие поинтервальные депрессии и репрессии одновременно с дифференцированной обработкой пласта мощными кавитационно-ударными и периодическими импульсами давления. При этом обеспечивается контролируемая и регулируемая в реальном режиме времени обработка неоднородного пласта с повышением продуктивности и приемистости скважин в сложных геолого-технологических условиях.

Изобретение относится к области эксплуатации скважин, в частности обработке и освоения при их сооружении или ремонте и может быть использовано для повышения эффективности добычи трудноизвлекаемых запасов углеводородов в сложных геолого-технологических условиях. Способ гидродинамического воздействия на пласт включает спуск на забой компоновки в виде колонны труб, корпуса с центральным стволом подвода активной среды, хвостовика с двумя верхним и нижним пакерами. Осуществляют изоляцию пласта двумя пакерами с установкой в межпакерном интервале хвостовика, включение промывки скважины с рабочим давлением нагнетания активной среды, запитывание сопла струйного насоса активной средой с выходом ее через диффузор в надпакерную зону верхнего пакера и создание депрессии в межпакерном интервале. Осуществляют переключение переключателем потока активной среды со струйного насоса на хвостовик и обратно для создания циклов депрессии и репрессии. Осуществляют закачку на забой в циклах депрессии и продавку в пласт в циклах репрессии технологического флюида. Генерируют в циклах депрессии и репрессии импульсы давления и обрабатывают ими пласт с концентрацией энергии. При этом в процессе спуска компоновки по всей ее длине организуют внутритрубную проводную линию путем встраивания, сбрасывания в компоновку и стыковки между собой отрезков кабеля. При этом сначала в цикле депрессии выравнивают и повышают проницаемость призабойной зоны в межпакерном интервале управляемыми по проводной линии пакетами кавитационно-ударных импульсов при одновременной откачке пластового флюида. Причем пакеты кавитационно-ударных импульсов генерируют в условиях контролируемого открытия-закрытия потока активной среды в центральном стволе. При этом хвостовик перемещают в межпакерном интервале по глубине с концентрацией энергии кавитационно-ударных импульсов в нижней части хвостовика радиально к поверхности пласта. На каждой глубине в режиме реального времени и в соответствии с измеряемыми на этой глубине реакцией и характеристиками пласта регулируют интенсивность обработки путем изменения частоты и амплитуды пакетов кавитационно-ударных импульсов, а также технологических параметров обработки. Затем после выравнивания и увеличения проницаемости призабойной зоны в цикле репрессии проводят продавку технологического флюида равномерно по всему межпакерному интервалу с повышенной приемистостью. При этом используют управляемые по проводной линии периодические импульсы давления, которые генерируют в условиях контролируемого открытия-закрытия потока активной среды в диффузоре струйного насоса. Устройство для осуществления способа содержит компоновку в виде колонны труб, хвостовика с внутренним каналом, верхним и нижним пакерами и расположенного между хвостовиком и колонной труб корпуса струйного насоса с центральным стволом подвода активной среды, соединенным с ним соплом, диффузором с выходом в надпакерную зону верхнего пакера, камерой смешения с каналом подвода пассивной среды и переключателем потока активной среды. При этом хвостовик в нижней своей части содержит кавитатор с радиальными соплами, нижним проходным отверстием и перекрывающим его обратным клапаном с принудительным открытием. Кавитатор соединен электромеханическими замками с верхним и нижним пакерами. Техническим результатом является увеличение амплитуды обрабатывающих импульсов, повышение продуктивности и приемистости скважин, а также надежности устройства и обеспечение возможности обработки неоднородных низкопроницаемых пластов. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ гидродинамического воздействия на пласт, включающий спуск на забой компоновки в виде колонны труб, корпуса с центральным стволом подвода активной среды, хвостовика с двумя верхним и нижним пакерами, изоляцию пласта двумя пакерами с установкой в межпакерном интервале хвостовика, включение промывки скважины с рабочим давлением нагнетания активной среды, запитывание сопла струйного насоса активной средой с выходом ее через диффузор в надпакерную зону верхнего пакера и создание депрессии в межпакерном интервале, переключение переключателем потока активной среды со струйного насоса на хвостовик и обратно для создания циклов депрессии и репрессии, закачку на забой в циклах депрессии и продавку в пласт в циклах репрессии технологического флюида, генерирование в циклах депрессии и репрессии импульсов давления и обработку ими пласта с концентрацией энергии, при этом согласно изобретению в процессе спуска компоновки по всей ее длине организуют внутритрубную проводную линию путем встраивания, сбрасывания в компоновку и стыковки между собой отрезков кабеля, при этом сначала в цикле депрессии выравнивают и повышают проницаемость призабойной зоны в межпакерном интервале управляемыми по проводной линии пакетами кавитационно-ударных импульсов при одновременной откачке пластового флюида, причем пакеты кавитационно-ударных импульсов генерируют в условиях контролируемого открытия-закрытия потока активной среды в центральном стволе, при этом хвостовик перемещают в межпакерном интервале по глубине с концентрацией энергии кавитационно-ударных импульсов в нижней части хвостовика радиально к поверхности пласта, на каждой глубине в режиме реального времени и в соответствии с измеряемыми на этой глубине реакцией и характеристиками пласта регулируют интенсивность обработки путем изменения частоты и амплитуды пакетов кавитационно-ударных импульсов, а также технологических параметров обработки, а именно, скорости перемещения хвостовика или рабочего давления нагнетания активной среды, затем после выравнивания и увеличения проницаемости призабойной зоны в цикле репрессии проводят продавку технологического флюида равномерно по всему межпакерному интервалу с повышенной приемистостью, при этом используют управляемые по проводной линии периодические импульсы давления, которые генерируют в условиях контролируемого открытия-закрытия потока активной среды в диффузоре струйного насоса.

2. Устройство для гидродинамического воздействия на пласт, содержащее компоновку в виде колонны труб, хвостовика с внутренним каналом, верхним и нижним пакерами и расположенного между хвостовиком и колонной труб корпуса струйного насоса с центральным стволом подвода активной среды, соединенным с ним соплом, диффузором с выходом в надпакерную зону верхнего пакера, камерой смешения с каналом подвода пассивной среды и переключателем потока активной среды, при этом согласно изобретению хвостовик в нижней своей части содержит кавитатор с радиальными соплами, нижним проходным отверстием и перекрывающим его обратным клапаном с принудительным открытием, причем кавитатор соединен электромеханическими замками с верхним и нижним пакерами, при этом верхний пакер выполнен проходным и установлен на втулке, которая с уплотнением и возможностью осевого перемещения надета на хвостовик с внешней гладкой поверхностью, а нижний пакер выполнен глухим в виде отсоединяемого и присоединяемого моста с возможностью механического взаимодействия при сближении хвостовика с обратным клапаном кавитатора, при этом кавитатор, хвостовик, корпус и колонна труб содержат внутритрубную проводную линию, состоящую из отдельных встроенных и сбрасываемых в компоновку отрезков, которые связаны между собой местными кабельными наконечниками и дистанционным индуктивным соединителем, причем кабельные наконечники установлены вблизи резьбовых соединений кавитатора и хвостовика и хвостовика и корпуса, а индуктивный соединитель установлен в корпусе над струйным насосом, при этом корпус содержит обратный клапан, установленный в его стенки перед соплом по ходу потока активной среды и управляемую по проводной линии систему регулирования скорости открытия-закрытия первого и второго переключателей потока с возможностью их независимых пусков и остановок, причем система регулирования скорости открытия-закрытия первого и второго переключателей потока выполнена на основе блока контроля, каротажного прибора с геофизическими зондами и датчиками реакции и параметрами пласта, электрически связанного с блоком контроля и шарового затвора переключателя потока механически связанного через свой шток с ротором управляемого вентильного двигателя, который электрически соединен с блоком контроля, при этом первый переключатель потока установлен в центральном стволе подвода активной среды между соплом и каналом подвода пассивной среды камеры смешения, а второй переключатель потока установлен в диффузоре струйного насоса.