Способ гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта 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 призабойную зону пласта, 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 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 призабойную зону пласта, включающее колонну труб, используемую кроме всего прочего для подвода активной среды, 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 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 призабойную зону пласта, 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 коллектора (продуктивного пласта) с установкой на этом интервале хвостовика. Сопло струйного насоса запитывают активной средой с выходом через диффузор в надпакерную зону верхнего пакера. 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 в циклах депрессии и репрессии на пласт ведут в импульсном режиме. Для этого в движущемся через хвостовик потоке флюида генерируют периодические импульсы давления (далее по тексту - просто периодические импульсы) с концентрацией энергии между двумя пакерами в интервале обрабатываемого коллектора. В этом способе генерирование в хвостовике при депрессии и репрессии периодических импульсов, положительно воздействующих на процессы откачки из пласта и продавливания в пласт флюида позволяет повысить эффективность гидродинамического воздействия на призабойную зону коллектора [патент на изобретение RU 2483200 С1 (прототип)].

Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, 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 канатной техникой или самой средой струйного насоса относительно его корпуса [патент на изобретение RU 2483200 С1 (прототип)].

Недостатком способа и обеспечивающего его реализацию устройства является низкая амплитуда генерируемых периодических импульсов, что снижает эффективность воздействия на призабойную зону коллектора при откачке из пласта и продавливании в пласт флюида. 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 коллектора происходит снижение расхода прокачиваемого через хвостовик флюида (притока из пласта флюида или его поглощения в пласт) вплоть до нулевых значений, что вообще препятствует созданию генератором периодических импульсов. Кроме того в неоднородном коллекторе гидродинамическая обработка циклами депрессии, репрессии и периодическими импульсами происходит с недостаточной концентрацией энергии в основном по ослабленным наиболее проницаемым зонам и не охватывает весь пласт, что также снижает эффективность воздействия на призабойную зону коллектора 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.

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

Техническим результатом изобретения является увеличение амплитуды периодических импульсов, как при депрессии, так и репрессии на пласт, повышение надежности устройства в сложных геолого-технологических условиях и обеспечение возможности обработки также неоднородных низкопроницаемых коллекторов.

Для достижения этого технического результата в предлагаемом способе гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, включающем спуск на колонне труб в скважину корпуса струйного насоса с центральным стволом подвода активной среды, хвостовика с внутренним каналом и двумя верхним и нижним пакерами, изоляцию затрубного пространства скважины двумя пакерами в подошве и кровле интервала коллектора с установкой на этом интервале хвостовика, включение промывки скважины и запитывание сопла струйного насоса активной средой с выходом через диффузор в надпакерную зону верхнего пакера, переключение потока активной среды со струйного насоса на хвостовик и обратно для создания циклов депрессии и репрессии в скважине, откачку в циклах депрессии пассивной среды - пластового флюида через хвостовик и камеру смешения с каналом подвода пассивной среды, закачку в скважину в циклах депрессии и продавку в пласт в циклах репрессии активной среды - технологического флюида через хвостовик возможно с гидравлическим разрывом пласта, генерирование в циклах депрессии и репрессии периодических импульсов с концентрацией энергии, при этом согласно изобретению после изоляции затрубного пространства скважины хвостовик перемещают возвратно-поступательно между двумя пакерами и размещают на заданной глубине, а именно в низкопроницаемой части разреза и на этой глубине проводят дополнительную обработку пласта для выравнивания и повышения проницаемости коллектора, причем периодические импульсы генерируют с учетом направления потока среды в хвостовике независимо от величины притока флюида при депрессии или его поглощения при репрессии, при этом используют гидравлический двигатель, который последовательно с соплом запитывают активной средой с возможностью избирательного периодического перекрытия канала подвода пассивной среды в циклах депрессии или выполненного в корпусе связывающего с затрубным пространством канала в циклах репрессии, а дополнительную обработку пласта проводят переключением потока активной среды со струйного насоса на хвостовик и обратно путем осевого перемещения колонны труб при фиксировании в скважине корпуса, который выполняют составным, при этом смещают составные части корпуса друг относительно друга, переключают в имплозивном режиме поток активной среды с сопла на хвостовик, оборудованный кавитатором и генерируют каскады спорадических кавитационно-ударных импульсов, которые дифференцированно концентрируют в низкопроницаемой части коллектора.

Для достижения технического результата в предлагаемом в устройстве для гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, содержащем колонну труб, хвостовик с внутренним каналом, верхний и нижний пакеры, расположенный между хвостовиком и колонной труб корпус струйного насоса с центральным стволом подвода активной среды, соединенным с ним соплом, диффузором с выходом в надпакерную зону верхнего пакера и камерой смешения с каналом подвода пассивной среды, при этом согласно изобретению корпус выполнен в виде подпружиненного телескопического соединения, верхняя часть которого содержит гидравлический двигатель с прерывателем потока на конце выходного вала, пробку с соплом, диффузор, установленный на уровне сопла, обратный клапан и связывающий с затрубным пространством канал, а нижняя часть - ответный связывающий с затрубным пространством канал, камеру смешения с каналом подвода пассивной среды и гидравлический якорь, причем составные части телескопического соединения при открытом гидравлическом якоре имеют возможность с изменением осевой нагрузки колонны труб сближаться и удалятся, причем при сближении они образуют уплотненную пару пробка-цилиндр и струйный насос, а при имплозивном удалении - направляют накопленный поток активной среды в хвостовик, оканчивающийся кавитатором с радиальными соплами, а также верхним и нижним проходными отверстиями и расположенным между ними трехпозиционным клапаном с возможным принудительным открытием, причем кавитатор соединен 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 с управляемым на три положения клапаном.

В отличие от известного способа и реализующего его устройства, предлагаемое изобретение позволяет существенно увеличить амплитуду периодических импульсов, а также использовать дополнительные спорадические кавитационно-ударные импульсы с еще большей амплитудой и концентрацией энергии. При этом имеется возможность дифференцированно с увеличением проницаемости воздействовать на любую низкопроницаемую часть коллектора 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, в процессе установки пакеров в подошве и кровле выбранного интервала и размещения кавитатора в низкопроницаемой части коллектора; на фиг. 3 - то же, в процессе создания цикла депрессии струйным насосом; на фиг. 4 - то же, момент поршневого смещения составных частей корпуса струйного насоса для создания имплозивного эффекта; на фиг. 5 - то же, момент создания спорадических кавитационно-ударных импульсов после переключения активной среды с сопла на хвостовик для; на фиг. 6 - то же, в процессе создания цикла репрессии для равномерной продавки технологического флюида по всей мощности коллектора.

Устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта (фиг. 1-6) содержит колонну труб 1, хвостовик 2 с внешней гладкой поверхностью, верхний проходной 3 и нижний глухой 4 пакеры и корпус струйного насоса, выполненный в виде составного телескопического соединения с пружиной 5 и центральным стволом 6 подвода активной среды. Верхняя расширенная часть 7 телескопического соединения корпуса содержит гидравлический (винтовой) двигатель 8 с прерывателем потока 9 на конце выходного вала 10, пробку 11 с соплом 12, диффузор 13, установленный на уровне сопла 12, обратный клапан 14 и связывающий с затрубным пространством канал 15. Гидравлический двигатель 8 вместе с пробкой 11 и проходящим через нее с уплотнением выходным валом 10 установлены строго по оси центрального ствола 6 на одном держателе 16 верхней расширенной части 7 телескопического соединения. Нижняя суженная часть 17 телескопического соединения корпуса содержит ответный связывающий с затрубным пространством канал 18, камеру смешения 19 с каналом 20 подвода пассивной среды из хвостовика 2 и гидравлический якорь 21 с приемным каналом 22. Хвостовик 2 оканчивается кавитатором 23 с радиальными соплами 24, а также нижним 25 и верхним 26 проходными отверстиями и взаимодействующим с этими отверстиями трехпозиционным клапаном 27 с возможным принудительным открытием. Клапан 27 отрегулирован и установлен так, что при определенных перепадах давления сверху или снизу или механическом воздействии со стороны нижнего глухого пакера 4 (моста), он может перекрывать нижнее 25 (первое положение), верхнее 26 (второе положение) проходные отверстия или располагаться между ними в среднем положении (третье положение). Кавитатор 23 с помощью замков 28 и 29, имеющих различные усилие и направление открытия-закрытия соединяется с верхним проходным 3 и нижним глухим 4 пакерами. Верхний проходной пакер 3, например механического типа жестко установлен на втулке 30. Втулка 30 с уплотнением 31 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 с внешней гладкой поверхностью и внутренним каналом 32 имеет возможность свободно возвратно-поступательно перемещаться на всю свою длину (20 м) относительно неподвижной закрепленной в скважине 33 втулки 30 при раскрытом состоянии верхнего проходного пакера 3 (фиг. 2). Нижний пакер 4, например механического типа выполнен глухим в виде отсоединяемого и присоединяемого моста, с возможностью взаимодействия при сближении с управляемым на три положения клапаном 27 через его удлиненную ножку. Верхний проходной 3 и нижний глухой 4 пакеры могут иметь дополнительные якоря, их установка в скважине осуществляется в зависимости от конструкции, например, вращением и посадкой инструмента. Вместо одного струйного насоса составное телескопическое соединение корпуса 7, 17 со шлицевым зацеплением (не показано) может содержать несколько струйных насосов расположенных по кругу в одной плоскости. Сопло 12 струйного насоса и радиальные сопла 24 кавитатора 23 защищаются фильтрами (не показано). Уплотнение 31 втулки 30 может быть выполнено, например по патенту на изобретение RU 2637254 С2. 01.12.2017).

Способ осуществляется следующим образом.

Производят спуск на колонне труб 1 в скважину 33 составного корпуса струйного насоса в виде подпружиненного пружиной 5 телескопического соединения 7, 17 и хвостовика 2 с внешней гладкой поверхностью, оканчивающегося кавитатором 23, верхним проходным 3 и нижним глухим 4 пакерами (фиг. 1). В транспортном положении пружина 5 полностью разжата, сближение частей 7, 17 телескопического соединения корпуса отсутствует, диффузор 13 и камера смешения 19 закрыты, связывающий с затрубным пространством канал 15, 18 открыт и расположен напротив прерывателя потока 9. При спуске в скважину также закрыты пакеры 3 и 4, гидравлический якорь 21 и замки 28 и 29, а втулка 30 относительно хвостовика 2 с внешней гладкой поверхностью не перемещается. Заполнение устройства вытесняемой из скважины жидкостью происходит через обратный клапан 14 и частично через связывающий с затрубным пространством канал 15, 18. После спуска устройства на забой скважины в подошве обрабатываемого коллектора устанавливают нижний глухой пакер 4 и при открытом его состоянии приподнимают колонну труб 1, создают определенное усилие и открывают замок 28 (фиг. 2). Нижний глухой пакер 4, отсоединенный от кавитатора 23 остается в виде моста в подошве обрабатываемого коллектора. Устанавливают верхний проходной пакер 3 в кровле обрабатываемого коллектора, при этом он вместе с втулкой 30 неподвижно закрепляется в скважине с герметизацией ее затрубного пространства. Подают колонну труб 1 в скважину, создают определенное усилие, открывают замок 29 и отсоединяют хвостовик 2 с внешней гладкой поверхностью от неподвижной втулки 30. В неоднородном низкопроницаемом разрезе после изоляции затрубного пространства скважины хвостовик 2 с внешней гладкой поверхностью перемещают возвратно-поступательно сквозь втулку 30 между двумя пакерами 3, 4 и размещают кавитатор 23 с радиальными соплами 24 на заданной глубине в низкопроницаемой части коллектора. На этой глубине в рабочем режиме включают промывку скважины через колонну труб 1 и центральный ствол 6, активной средой запитывают гидравлический двигатель 8 и через приемный канал 22 открывают гидравлический якорь 21. В течение всей промывки гидравлический двигатель 8 вращает прерыватель потока 9 на конце выходного вала 10, а нижняя часть 17 телескопического соединения корпуса вместе с хвостовиком 2 жестко фиксируются гидравлическим якорем 21 на заданной глубине в скважине. Подают колонну труб 1 в скважину, осевой нагрузкой сжимают пружину 5, вводят пробку 11 с соплом 12 в нижнюю суженную часть 17 телескопического соединения корпуса, образуют уплотненную пару пробка-цилиндр и струйный насос и создают цикл депрессии (фиг. 3). При этом вращающийся прерыватель потока 9 устанавливается напротив канала 20 подвода пассивной среды, а связывающий с затрубным пространством канал 15, 18 закрывается. Нагнетаемый поверхностным насосом поток активной среды последовательно после гидравлического двигателя 8 направляется через пробку 11 в сопло 12, камеру смешения 19 и через диффузор 13 выходит в надпакерную зону верхнего проходного пакера 3 и устье скважины. Образуется обратная промывка призабойной зоны скважины с депрессией в интервале коллектора, при этом уплотнение 31 неподвижной втулки 30 ограничивает в допустимых пределах утечку активной среды между ним и хвостовиком 2 с внешней гладкой поверхностью и способствует созданию глубокой депрессии между двумя пакерами 3, 4. Допустимая утечка активной среды на уплотнении 31 и приток флюида из пласта вместе образуют пассивную среду, которая откачивается струйным насосом. В цикле депрессии проводят откачку пластового флюида, который движется в основном через нижнее 25 и верхнее 26 проходные отверстия кавитатора 23 (радиальные сопла 24 имеют большое гидравлическое сопротивление), при этом клапан 27 открывается и располагается между указанными отверстиями в среднем положении (третьем положении). Далее откачиваемый поток проходит внутренний канал 32 хвостовика 2, центральный ствол 6, канал 20 подвода пассивной среды, камеру смешения 19 и через диффузор 13 выходит в надпакерную зону верхнего проходного пакера 3 и устье скважины. При этом в цикле депрессии генерируют периодические импульсы повышенной амплитуды с использованием гидравлического двигателя 8, питаемого активной средой. Вращающийся прерыватель потока 9 избирательно установленный напротив канала 20 подвода пассивной среды с определенной частотой перекрывает вход камеры смешения 19 и генерируют усиленные периодические импульсы при депрессии с учетом направления откачиваемой среды во внутреннем канале 32 хвостовика 2 и независимо от величины притока пластового флюида. Кроме периодических импульсов повышенной амплитуды в цикле депрессии также создают спорадические кавитационно-ударные импульсы с еще большей амплитудой и концентрацией энергии на уровне радиальных сопел 24 кавитатора 23. Этими спорадическими кавитационно-ударными импульсами дополнительно обрабатывают призабойную зону неоднородного низкопроницаемого коллектора для выравнивания и повышения проницаемости по всей его мощности. Дополнительную обработку призабойной зоны коллектора ведут переключением потока активной среды со струйного насоса на хвостовик 2 и обратно путем осевого перемещения колонны труб 1 при фиксировании гидравлическим якорем 21 в скважине нижней части 17 телескопического соединения корпуса на заданной глубине в скважине. Для этого в условиях депрессии, не выключая промывку скважины, просто подают колонну труб 1 вверх, разжимают осевой нагрузкой пружину 5, смещают составные части телескопического соединения 7, 17 корпуса, выключают струйный насос и переключают в имплозивном режиме поток активной среды с сопла 12 на хвостовик 2 (фиг. 4). Смещение составных частей телескопического соединения 7, 17 корпуса заставляет пробку 11 какое-то время работать как поршень. Давление нагнетаемой активной среды над пробкой 11 во внутреннем объеме колонны труб 1 повышается, а под ней во внутреннем объеме хвостовика 2 - снижется, так как верхнее 26 проходное отверстие кавитатора 23 закрывается клапаном 27 (второе положение). При поршневании и затем выходе с уплотнением пробки 11 из нижней суженной части 17 телескопического соединения корпуса вся накопленная над ней активная среда повышенного давления с высокой скоростью обрушивается во внутренний объем хвостовика 2 пониженного давления. Это приводит к закрытию клапаном 27 (первое положение) нижнего 25 проходного отверстия кавитатора 23 и генерированию сконцентрированного на уровне радиальных сопел 24 первого мощного каскада кавитационно-ударных гидроимпульсов (фиг. 5). При этом дополнительное к депрессии струйного насоса имплозивное снижение давления во внутреннем объеме хвостовика 2 еще больше способствует развитию кавитационно-ударного процесса в радиальных соплах 24 кавитатора 23. Снова подают колонну труб 1 сначала в скважину, а затем из скважины и создают в этих же благоприятных условиях второй, третий и последующие мощные каскады спорадических кавитационно-ударных импульсов, которыми выравнивают и повышают проницаемость призабойной зоны коллектора на уровне нахождения радиальных сопел 24 кавитатора 23. Выравнивание и повышение проницаемости призабойной зоны коллектора контролируют по величине притока пластового флюида, который измеряют на устье скважины. При необходимости выключают промывку скважины, закрывают гидравлический якорь 21, перемещают возвратно-поступательно хвостовик 2 с внешней гладкой поверхностью сквозь втулку 30 между двумя пакерами 3, 4 и размещают кавитатор 23 с радиальными соплами 24 на следующей глубине дополнительной обработки коллектора. На этой глубине и последующих глубинах также создают спорадические кавитационно-ударные импульсы в аналогичной последовательности и таким образом выравнивают и повышают проницаемость призабойной зоны коллектора по всей ее мощности. В цикле депрессии при обработке и откачке через хвостовик 2 пластового флюида одновременно проводят закачку в колонну труб 1 технологического флюида с целью его дальнейшей продавки в пласт. После дополнительной обработки, выравнивания и повышения проницаемости призабойной зоны коллектора производят продавку через хвостовик 2 технологического флюида в цикле репрессии, но уже равномерно по всей мощности пласта. Для этого выключают промывку, закрывают гидравлический якорь 21, перемещают хвостовик 2 с внешней гладкой поверхностью сквозь неподвижную втулку 30 до взаимодействия с нижним глухим пакером 4 и принудительно открывают клапан 27, который располагают в среднем (третьем) положении между нижним 25 и верхним 26 проходными отверстиями кавитатора 23 (фиг. 6). Включают в рабочем режиме промывку через колонну труб 1 и центральный ствол 6, запитывают активной средой гидравлический двигатель 8, открывают гидравлический якорь 21 и без подачи колонны труб 1 в скважину создают цикл репрессии с возможностью равномерной продавки технологического флюида по всей мощности коллектора. В этом положении пружина 5 полностью разжата, сближение составных частей 7, 17 телескопического соединения отсутствует, диффузор 13 и камера смешения 19 закрыты, связывающий с затрубным пространством канал 15, 18 открыт и расположен напротив вращающегося прерывателя потока 9. Нагнетаемый поверхностным насосом технологический флюид (возможно через продавочную среду) проходит колонну труб 1, центральный ствол 6 и, минуя струйный насос, движется через внутренний канал 32 хвостовика 2, верхнее 26 и нижнее 25 проходные отверстия кавитатора 23 и равномерно по всей мощности продавливается в пласт. При этом часть нагнетаемого потока выходит через связывающий с затрубным пространством канал 15, 18 на устье скважины. В цикле репрессии при продавке технологического флюида через хвостовик 2 в пласт генерируют периодические импульсы повышенной амплитуды с использованием гидравлического двигателя 8, питаемого активной средой. Вращающийся прерыватель потока 9 избирательно установленный напротив связывающего с затрубным пространством канала 15, 18 перекрывает с определенной частотой его вход и генерируют усиленные периодические импульсы при репрессии с учетом направления потока среды во внутреннем канале 32 хвостовика 2 и независимо от величины поглощения технологического флюида. При этом создаваемое гидродинамическое усилие на пласт может регулироваться в широких пределах вплоть до его гидроразрыва путем повышения производительности поверхностных насосов и дополнительного перекрытия потока среды в затрубном пространстве на устье скважины (не показано). В случае необходимости циклы депрессии и репрессии в скважине с использованием периодических и спорадических кавитационно-ударных импульсов в процессе откачки пластового и продавки технологического флюида 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. На последнем этапе в цикле депрессии с помощью струйного насоса проводят освоение, исследование и пробную эксплуатацию выбранного интервала разреза на различных режимах притока пластового флюида. Затем выключают промывку скважины, закрывают гидравлический якорь 21, подают колонну труб 1 вниз до упора с мостом, закрывают замок 28 и нижний глухой пакер 4. Поднимают колонну труб 1 вместе с глухим пакером 4 до упора с неподвижной втулкой 30, закрывают замок 29 и верхний проходной пакер 3 и переводят устройство в транспортное положение (фиг. 1) 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 генерированием мощных периодических и спорадических кавитационно-ударных импульсов в сложных геолого-технологических условиях.

Изобретение относится к области эксплуатации скважин, в частности обработки и освоения при их сооружении или ремонте, и может быть использовано для повышения эффективности добычи трудноизвлекаемых запасов углеводородов в сложных геолого-технологических условиях. Техническим результатом изобретения является увеличение амплитуды периодических импульсов как при депрессии, так и репрессии на пласт, повышение надежности устройства в сложных геолого-технологических условиях и обеспечение возможности обработки также неоднородных низкопроницаемых коллекторов. Это достигается тем, что в способе гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, включающем спуск на колонне труб в скважину корпуса струйного насоса с центральным стволом подвода активной среды, хвостовика с внутренним каналом и двумя верхним и нижним пакерами, изоляцию затрубного пространства скважины двумя пакерами в подошве и кровле интервала коллектора с установкой на этом интервале хвостовика, включение промывки скважины и запитывание сопла струйного насоса активной средой с выходом через диффузор в надпакерную зону верхнего пакера, переключение потока активной среды со струйного насоса на хвостовик и обратно для создания циклов депрессии и репрессии в скважине, откачку в циклах депрессии пассивной среды - пластового флюида через хвостовик и камеру смешения с каналом подвода пассивной среды, закачку в скважину в циклах депрессии и продавку в пласт в циклах репрессии активной среды - технологического флюида через хвостовик возможно с гидравлическим разрывом пласта, генерирование в циклах депрессии и репрессии периодических импульсов с концентрацией энергии, согласно изобретению в неоднородном низкопроницаемом разрезе после изоляции затрубного пространства скважины хвостовик перемещают возвратно-поступательно между двумя пакерами и размещают на заданной глубине, а именно в низкопроницаемой части разреза, и на этой глубине проводят дополнительную обработку пласта для выравнивания и повышения проницаемости коллектора, причем периодические импульсы генерируют с учетом направления потока среды в хвостовике независимо от величины притока флюида при депрессии или его поглощения при репрессии, при этом используют гидравлический двигатель, который последовательно с соплом запитывают активной средой с возможностью избирательного периодического перекрытия канала подвода пассивной среды в циклах депрессии или выполненного в корпусе связывающего с затрубным пространством канала в циклах репрессии, а дополнительную обработку пласта проводят переключением потока активной среды со струйного насоса на хвостовик и обратно путем осевого перемещения колонны труб при фиксировании в скважине корпуса, который выполняют составным, при этом смещают составные части корпуса относительно друг друга, переключают в имплозивном режиме поток активной среды с сопла на хвостовик и генерируют каскады спорадических кавитационно-ударных импульсов, которые дифференцированно концентрируют в низкопроницаемой части коллектора. Для достижения технического результата в предлагаемом устройстве для гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, содержащем колонну труб, хвостовик с внутренним каналом, верхний и нижний пакеры, расположенный между хвостовиком и колонной труб корпус струйного насоса с центральным стволом подвода активной среды, соединенным с ним соплом, диффузором с выходом в надпакерную зону верхнего пакера и камерой смешения с каналом подвода пассивной среды, согласно изобретению корпус выполнен в виде подпружиненного телескопического соединения, верхняя часть которого содержит гидравлический двигатель с прерывателем потока на конце выходного вала, пробку с соплом, диффузор, установленный на уровне сопла, обратный клапан и связывающий с затрубным пространством канал, а нижняя часть - ответный связывающий с затрубным пространством канал, камеру смешения с каналом подвода пассивной среды и гидравлический якорь, причем составные части телескопического соединения при открытом гидравлическом якоре имеют возможность с изменением осевой нагрузки колонны труб сближаться и удаляться, причем при сближении они образуют уплотненную пару пробка-цилиндр и струйный насос, а при имплозивном удалении - направляют накопленный поток активной среды в хвостовик, оканчивающийся кавитатором с радиальными соплами, верхним и нижним проходными отверстиями и расположенным между ними управляемым на три положения клапаном, причем кавитатор соединен 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 с управляемым на три положения клапаном. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, включающий спуск на колонне труб в скважину корпуса струйного насоса с центральным стволом подвода активной среды, хвостовика с внутренним каналом и двумя верхним и нижним пакерами, изоляцию затрубного пространства скважины двумя пакерами в подошве и кровле интервала коллектора с установкой на этом интервале хвостовика, включение промывки скважины и запитывание сопла струйного насоса активной средой с выходом через диффузор в надпакерную зону верхнего пакера, переключение потока активной среды со струйного насоса на хвостовик и обратно для создания циклов депрессии и репрессии в скважине, откачку в циклах депрессии пассивной среды - пластового флюида через хвостовик и камеру смешения с каналом подвода пассивной среды, закачку в скважину в циклах депрессии и продавку в пласт в циклах репрессии активной среды - технологического флюида через хвостовик возможно с гидравлическим разрывом пласта, генерирование в циклах депрессии и репрессии периодических импульсов с концентрацией энергии, при этом согласно изобретению после изоляции затрубного пространства скважины хвостовик перемещают возвратно-поступательно между двумя пакерами и размещают на заданной глубине, а именно в низкопроницаемой части разреза, и на этой глубине проводят дополнительную обработку пласта для выравнивания и повышения проницаемости коллектора, причем периодические импульсы генерируют с учетом направления потока среды в хвостовике независимо от величины притока флюида при депрессии или его поглощения при репрессии, при этом используют гидравлический двигатель, который последовательно с соплом запитывают активной средой с возможностью избирательного периодического перекрытия канала подвода пассивной среды в циклах депрессии или выполненного в корпусе связывающего с затрубным пространством канала в циклах репрессии, а дополнительную обработку пласта проводят переключением потока активной среды со струйного насоса на хвостовик и обратно путем осевого перемещения колонны труб при фиксировании в скважине корпуса, который выполняют составным, при этом смещают составные части корпуса относительно друг друга, переключают в имплозивном режиме поток активной среды с сопла на хвостовик, оборудованный кавитатором, и генерируют каскады спорадических кавитационно-ударных импульсов, которые дифференцированно концентрируют в низкопроницаемой части коллектора.

2. Устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, содержащее колонну труб, хвостовик с внутренним каналом, верхний и нижний пакеры, расположенный между хвостовиком и колонной труб корпус струйного насоса с центральным стволом подвода активной среды, соединенным с ним соплом, диффузором с выходом в надпакерную зону верхнего пакера и камерой смешения с каналом подвода пассивной среды, при этом согласно изобретению корпус выполнен в виде подпружиненного телескопического соединения, верхняя часть которого содержит гидравлический двигатель с прерывателем потока на конце выходного вала, пробку с соплом, диффузор, установленный на уровне сопла, обратный клапан и связывающий с затрубным пространством канал, а нижняя часть - ответный связывающий с затрубным пространством канал, камеру смешения с каналом подвода пассивной среды и гидравлический якорь, причем составные части телескопического соединения при открытом гидравлическом якоре имеют возможность с изменением осевой нагрузки колонны труб сближаться и удаляться, причем при сближении они образуют уплотненную пару пробка-цилиндр и струйный насос, а при имплозивном удалении - направляют накопленный поток активной среды в хвостовик, оканчивающийся кавитатором с радиальными соплами, верхним и нижним проходными отверстиями и расположенным между ними управляемым на три положения клапаном, причем кавитатор соединен 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 с управляемым на три положения клапаном.