Способ и устройство для проведения промывки скважины, обработки пласта и освоения скважины за одну спуско-подъемную операцию Российский патент 2024 года по МПК E21B37/00 E21B43/27 E21B43/25 

Способ и устройство для проведения промывки скважины, обработки пласта и освоения скважины за одну спуско-подъемную операцию.

Область техники

Группа изобретений относится к нефтяной промышленности и может быть использована при разработке нефтяных месторождений, в частности для проведения операций по промывке скважин, проведения обработок пласта под давлением и освоения скважины.

Уровень техники

Проведение промывки скважины с последующей обработкой призабойной зоны пласта под давлением и с дальнейшим освоением скважины позволяет значительно сократить количество СПО, существенно снижая затраты на текущий ремонт скважины и увеличивая добычу нефти.

Известен способ и устройство для промывки скважин RU 2405914 С1, который является наиболее близким способом и принят за прототип. Способ промывки скважины, заключающийся в спуске на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) или бурильных труб (БТ) хвостовика с устройством и установку его в заданном интервале. На нижнем конце хвостовика устанавливают гидромониторную насадку или забойный двигатель, а на верхнем конце - устройство промывки со сливными отверстиями и радиальными каналами, включающее подвижный полый шток, механизм переключения устройства в рабочее и транспортное положение, разделитель потока с входными и выходными каналами, герметизирующий элемент (ГЭ). На НКТ или БТ спускают устройство в скважину с открытыми сливными отверстиями, размещают на уровне выше верхних отверстий интервала перфорации верхнего (первого) продуктивного горизонта или интервала поглощения (негерметичности), на расстоянии не менее чем расстояние от гидромониторной насадки или забойного двигателя до искусственного забоя скважины. Подают жидкость в полость устройства через НКТ или БТ, воздействуя на полый подвижный шток с шаровым клапаном, который, перемещаясь, закрывает сливные каналы и сжимает ГЭ через толкатель механизма переключения, перекрывая зазор между стенкой скважины и устройством.

Затем подают жидкость в кольцевое пространство между эксплуатационной колонной и НКТ или БТ, которая через радиальные каналы в корпусе устройства воздействует на внутреннюю полость ГЭ, обеспечивая более надежную герметизацию за счет разности площадей проходного сечения радиальных каналов устройства и выходных каналов разделителя потока, затем через выходные каналы и хвостовик с гидромониторной насадкой или забойным двигателем разрушает и промывает песчаную пробку или другого рода отложения, и выносит шлам через входные каналы разделителя потока по внутреннему каналу устройства и НКТ или БТ на поверхность, причем площадь проходного сечения выходных каналов разделителя потока меньше, чем площадь проходного сечения входных каналов. После окончания операции промывки подачей жидкости в НКТ или БТ переключают устройство в транспортное положение, при этом ГЭ разжимается, одновременно каналы для слива жидкости при подъеме устройства открываются, и устройство поднимают на поверхность.

Устройство для промывки скважины со сливными и радиальными каналами содержит подвижный полый шток с шаровым клапаном и пружиной, полый цилиндрический ГЭ с профилированными торцами, расположенный на внешней стороне корпуса, механизм переключения устройства в рабочее и транспортное положение, взаимодействующий со штоком, и разделитель потока, который имеет входные и выходные каналы, причем входные каналы соединяют кольцевую полость под устройством с полостью подвижного полого штока, а выходные каналы соединяют кольцевую полость над устройством с полостью хвостовика с гидромониторной насадкой или забойным двигателем. В разделителе потока площадь проходного сечения выходных каналов меньше, чем площадь проходного сечения радиальных каналов в корпусе устройства и меньше или равной площади проходного сечения входных каналов. За счет разности площадей входных и выходных каналов создается рабочий перепад давления на внутреннюю полость ГЭ, что обеспечивает более надежную герметизацию кольцевого пространства над и под ГЭ при работе устройства в скважине. Полый шток выполнен подвижным, верхний бурт штока является седлом шарового клапана, к нему крепится втулка для перекрытия сливных каналов устройства в рабочем положении. Во втулку упирается пружина, обеспечивающая возвратно-поступательное движение штока. В нижней части штока выполнена проточка, взаимодействующая с механизмом переключения устройства в транспортное или рабочее положение. Механизм переключения состоит из толкателя, стопора, фиксатора, профильной поворотной втулки. Верхний конец толкателя взаимодействует с поворотной профильной втулкой, а нижний профилированный конец при помощи цанги находится в зацеплении с ГЭ. Верхний торец ГЭ подвижен, а нижний торец неподвижно закреплен с помощью ответной профилированной втулки с цанговым зацепом к устройству. ГЭ через толкатель и механизм переключения имеет возможность сжиматься в рабочем положении и вытягиваться в транспортном.

Данный способ не позволяет произвести последующую обработку пласта под давлением, не передавая при этом избыточное давление на эксплуатационную колонну выше устройства. При этом, в случае проведения кислотной обработки пласта, невозможно доведение агрессивного кислотного состава до пласта без контакта с эксплуатационной колонной выше или ниже устройства. В тоже время данный способ и устройство не позволяют произвести освоение пласта на депрессии.

Известно изобретение SU1583593A1 E21B43/25 относящееся к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к методам обработки призабойной зоны неоднородных пластов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения одновременной обработки пластов различными химическими реагентами и повышения эффективности промывки скважин. На насосно-компрессорных трубах (НКТ) устройство спускают в скважину, эксплуатирующую два продуктивных интервала, один из которых (верхний) необходимо обработать с целью интенсификации притока нефти, другой (нижний) - с целью изоляции водопритоков. Производят промывку скважины путем закачки промывочной жидкости в кольцевое пространство скважины насосным агрегатом, при этом жидкость из кольцевого пространства попадает через каналы 6 в корпус 1 устройства и далее через каналы 4 и гидромониторные насадки 8 выходит в ствол скважины ниже герметизирующего элемента, подхватывает частицы осадка и через каналы 1 и патрубок 5 попадает в НКТ и выносится на поверхность из скважины. При промывке скважины устройство перемещают в эксплуатационной колонне путем наращивания НКТ. После промывки скважины приступают к закачке реагентов, предназначенных для обработки. Первоначально в НКТ закачивают реагент, предназначенный для обработки верхнего пласта (кислотный раствор) и далее разделяющий буфер объемом больше внутреннего объема корпуса устройства, включая объем патрубка 5, и реагент для обработки нижнего пласта (вязкоупругий состав на основе полиакриламида). Далее при открытом кольцевом пространстве закачивают реагенты таким образом, чтобы кислотный раствор, пройдя патрубок 5, попал в кольцевое пространство скважины под герметизирующим элементом, затем через осевые каналы 4 поступил в корпус устройства и, минуя радиальные каналы 6, заполнил кольцевое пространство скважины над герметизирующим элементом. После этого закрывают затрубную задвижку и одновременной закачкой продавочной жидкости в НКТ и кольцевое пространство двумя насосными агрегатами осуществляют продавку реагентов в продуктивные пласты. После выдержки реагентов на реагирование закачкой промывочной жидкости в кольцевое пространство и перемещением устройства в эксплуатационной колонне производят промывку скважины от продуктов реакции кислотного раствора с породой пласта и остатков вязкоупругого состава в стволе скважины.

Данный способ не позволяет произвести последующую обработку пласта под давлением, не передавая при этом избыточное давление на эксплуатационную колонну выше устройства. При этом, в случае проведения кислотной обработки пласта, невозможно доведение агрессивного кислотного состава до пласта без контакта с эксплуатационной колонной выше или ниже устройства. В тоже время данный способ и устройство не позволяют произвести освоение пласта на депрессии.

Технической задачей, на решение которой направлена заявленная группа изобретений состоит в сокращении затрат и в повышении эффективности технологических работ на скважине, за счет проведения промывки с использованием комбинированного эффекта прямой и обратной промывки, проведение обработок пласта под давлением, без воздействия избыточного давления на эксплуатационную колонну выше устройства и проведения последующего освоения скважины на депрессии с применением струйного насоса за одну спуско-подъемную операцию (СПО). За счет снижения количества СПО происходит уменьшение количества затрачиваемого времени на ремонт скважины, уменьшение «вредного» воздействия на пласт жидкости глушения и промывочной жидкости, сокращение времени вывода скважины на режим, увеличение межремонтного периода.

Раскрытие сущности

Технический результат заявленной группы изобретений состоит в сокращении затрат и в повышении эффективности технологических работ на скважине, снижении количества СПО, уменьшение «вредного» воздействия на пласт жидкости глушения и промывочной жидкости, сокращении времени вывода скважины на определенный режим работы, увеличении межремонтного периода.

Указанный технический результат реализуется за счет следующих приемов и конструктивных особенностей устройства.

Способ проведения промывки скважины, обработки пласта и освоения скважины за одну спуско-подъемную операцию, в котором спускают на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) устройство, разрушающее забойные корки с гидромониторным эффектом, механическим вращением или с комбинированным гидромониторным эффектом с вращением. При этом спускают хвостовик из НКТ или бурильных труб, аварийный разъединитель, устройство, распределяющее потоки, включающее уплотнительные элементы манжетного или чашечного типа, перемещаемые по эксплуатационной колонне в активированном состоянии. А также узел перекрестных сечений, выполненный с возможностью перевода потока жидкости, подаваемого из затрубного пространства выше уплотнительных элементов в трубное пространство и обратно из затрубного пространства ниже уплотнительных элементов в трубное пространство. Наряду с вышесказанным используют устройство промывочное, включающее подвижный шток и входные циркуляционные отверстия на подачу и возврат промывочной жидкости, струйный насос. При этом подают жидкость в затрубное пространство с ее поступлением на устройство, разрушающее забойные корки, с совмещением прямой и обратной промывки, осуществляют сброс шара, посредством которого осуществляют перемещение штока и закрытие входных циркуляционных отверстий на подачу и возврат промывочной жидкости, производят закачку химических реагентов в пласт под давлением по трубному пространству НКТ, после проведения химической реакции производят сброс вставки струйного насоса с штуцерами с открытием циркуляционных отверстий струйного насоса, подают жидкость по затрубному пространству и вызывают приток из скважины по трубному пространству.

Устройство для осуществления способа для проведения промывки скважины, обработки пласта и освоения скважины за одну спуско-подъемную операцию, имеющее уплотнительные элементы манжетного или чашечного типа, установленные на корпусе устройства, выполненные с возможностью герметично разобщать эксплуатационную колонну, и выполненные с возможностью двигаться по эксплуатационной колонне в активированном состоянии, не теряя герметичность. При этом устройство содержит узел распределяющий потоки, выполненный с возможностью перенаправления потока из затрубного пространства выше уплотнительных элементов в трубное пространство под устройством и обратно из затрубного пространства ниже уплотнительных элементов в трубное пространство над устройством. Кроме того устройство имеет входные и выходные циркуляционные отверстия; струйный насос; подвижный шток, выполненный с возможностью после манипуляций перекрывать боковые циркуляционные отверстия на подачу и на возврат промывочной жидкости, открывая при этом переток жидкости в верх и вниз по центральному каналу устройства.

Группа изобретений поясняется чертежами

Фиг. 1 Схема устройства промывочного на этапах промывки, обработки пласта под давлением и освоения скважины на депрессии за одну СПО (а - этап промывки, б - этап обработки пласта под давлением, в – этап освоения).

1 - Струйный насос; 2 – входное циркуляционное отверстие струйного насоса; 3 – вставка струйного насоса; 4 - устройство, распределяющее потоки с пакерующими элементами (манжетного или чашечного типа) способное перемещаться по эксплуатационной колонне в активированном состоянии; 5 – входное циркуляционное отверстие устройства промывочного на подачу промывочной жидкости; 6 - уплотнительные элементы; 7 – шток устройства промывочного; 8 – узел распределяющий потоки устройства промывочного; 9 – входное циркуляционное отверстие устройства промывочного на возврат промывочной жидкости.

Фиг 2 Состав компоновки оборудования для способа промывки, обработки пласта под давлением и освоения скважины на депрессии за одну СПО:

1 - Струйный насос; 4 - Устройство, распределяющее потоки с пакерующими элементами; 10 - Аварийный разъединитель; 11 – Хвостовик расчетной длинны состоящий из труб НКТ или бурильных труб; 12 - Устройство, разрушающее забойные корки с гидромониторным эффектом, механическим вращением или комбинированным (гидромониторный эффект + вращение).

Осуществление изобретения

Выполняют спуск на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) устройства, разрушающее забойные корки с гидромониторным эффектом, механическим вращением или комбинированным. При этом используют устройство для осуществления способа для проведения промывки скважины, обработки пласта и освоения скважины за одну спуско-подъемную операцию, имеющее уплотнительные элементы манжетного или чашечного типа, установленные на корпусе устройства, выполненные с возможностью герметично разобщать эксплуатационную колонну, и выполненные с возможностью двигаться по эксплуатационной колонне в активированном состоянии, не теряя герметичность. Кроме того устройство содержит узел распределяющий потоки, выполненный с возможностью перенаправления потока из затрубного пространства выше уплотнительных элементов в трубное пространство под устройством и обратно из затрубного пространства ниже уплотнительных элементов в трубное пространство над устройством. Кроме того устройство имеет входные и выходные циркуляционные отверстия; струйный насос; подвижный шток, выполненный с возможностью после манипуляций перекрывать боковые циркуляционные отверстия на подачу и на возврат промывочной жидкости, открывая при этом переток жидкости в верх и вниз по центральному каналу устройства. Гидромониторный эффект устройства обеспечивают путем перекрытия большого проходного канала и направления потока через сужающее отверстие при разгрузке устройства на забойную корку с определенным усилием, предварительно настроенным перед проведением работы. При этом в процессе разгрузки веса НКТ на оборудование и переключения в режим гидромонитора происходит поворот наконечника со специально заостренными ножами, что дополнительно разрушает забойную корку механическим вращением. Спускают хвостовик состоящий из труб НКТ или бурильных труб. Затем опускают аварийный разъединитель. Спускают устройство, распределяющее потоки имеющее в своем составе уплотняющие элементы манжетного или чашечного типа, выполненное таким образом, что оно способно перемещаться по эксплуатационной колонне в активированном состоянии и герметично разобщает затрубное пространство над устройством и под устройством. При этом устройство имеет в своей конструкции узел перекрестных сечений позволяющий переводить поток жидкости подаваемый из затрубного пространства выше уплотнительных элементов в трубное пространство под устройством и обратно из затрубного пространства ниже уплотнительных элементов в трубное пространство над устройством. В тоже время, устройство позволяет перекрыть боковые отверстия и открыть прямой проход в центральном канале пропуская жидкость в обе стороны. Выполняют спуск струйного насоса, способного после сброса вставки с штуцерами открывать циркуляционное отверстие и вызывать приток из скважины по трубному пространству, с помощью создаваемого эффекта эжекции, при подаче жидкости по затрубному пространству.

При этом на этапе спуска компоновки и промывки скважины входные циркуляционные отверстия устройства промывочного на подачу и возврат промывочной жидкости находятся в открытом состоянии. Входное циркуляционное отверстие струйного насоса находится в закрытом состоянии. Промывка производится путем подачи жидкости в затрубное пространство. Через отверстие 5 и узел, распределяющий потоки, промывочная жидкость попадает во внутреннюю полость НКТ под устройством промывочным и в дальнейшем поступает на нижнее оборудование - устройство, разрушающее забойные корки с гидромониторным эффектом, механическим вращением или комбинированным: гидромониторный эффект с вращением. После разрушения корки промывочная жидкость вместе с взвешенными частицами от разрушенной корки поднимается по затрубному пространству вдоль хвостовика до устройства промывочного и через входное циркуляционное отверстие устройства промывочного попадает в НКТ и выносится на поверхность. Совмещение обратной и прямой промывки за счет перераспределения потоков в устройстве промывочном позволяет с большей эффективностью разрушать корки, так как жидкость из большего объема затрубного пространства попадает в трубное пространство НКТ увеличивая тем самым скорость потока на разрушение корки. Обратный поток из большого объема затрубного пространства попадая в трубное пространство НКТ позволяет с большей скоростью выносить взвешенные частицы на поверхность. Движение устройства вниз по колонне производится путем наращивания труб НКТ. После каждого наращивания необходимо произвести замещение расчетного объема жидкости для полного выхода взвешенных частиц на поверхность. Наращивание НКТ и промывка забоя скважины повторяется до достижения целевого забоя скважины. На этапе обработки пласта под давлением производится сброс шара, посредством которого происходит перемещение штока устройства промывочного и закрытие входных циркуляционных отверстий устройства промывочного на подачу и возврат промывочной жидкости. После чего появляется возможность производить закачку химических реагентов в пласт под давлением по трубному пространству НКТ. Доведение химического реагента на циркуляции обеспечивается расчетным временем сброса шара и подачи реагента. После проведения химической реакции производится сброс вставки струйного насоса. На этапе освоения вставка струйного насоса открывает входное циркуляционное отверстие струйного насоса. После чего, путем подачи жидкости по затрубному пространству, производится освоение скважины струйным насосом. Применение в компоновке глубинных автономных манометров позволит производить геофизические исследования на основании кривой восстановления давления.

Таким образом, предлагаемыми изобретениями решается задача уменьшение количества затрачиваемого времени на ремонт скважины, уменьшение «вредного» воздействия на пласт жидкости глушения и промывочной жидкости, сокращение времени вывода скважины на режим, увеличение межремонтного периода за счет снижения количества СПО на проведения промывки скважины, обработки пласта и освоения скважины за одну спуско-подъемную операцию.

Группа изобретений относится к нефтяной промышленности и может быть использована при разработке нефтяных месторождений. При осуществлении способа спускают на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) устройство, разрушающее забойные корки с гидромониторным эффектом, механическим вращением или с комбинированным гидромониторным эффектом с вращением, хвостовик из НКТ или бурильных труб, аварийный разъединитель, устройство, распределяющее потоки, включающее уплотнительные элементы манжетного или чашечного типа, перемещаемые по эксплуатационной колонне в активированном состоянии и узел перекрестных сечений, устройство промывочное, включающее подвижный шток и входные циркуляционные отверстия на подачу и возврат промывочной жидкости, струйный насос. Узел выполнен с возможностью перевода потока жидкости, подаваемого из затрубного пространства выше уплотнительных элементов в трубное пространство и обратно из затрубного пространства ниже уплотнительных элементов в трубное пространство. Подают жидкость в затрубное пространство с ее поступлением на устройство, разрушающее забойные корки, с совмещением прямой и обратной промывки, осуществляют сброс шара, посредством которого осуществляют перемещение штока и закрытие входных циркуляционных отверстий на подачу и возврат промывочной жидкости, производят закачку химических реагентов в пласт по трубному пространству НКТ. После проведения химической реакции производят сброс вставки струйного насоса со штуцерами с открытием циркуляционных отверстий струйного насоса, подают жидкость по затрубному пространству и вызывают приток из скважины по трубному пространству. Снижаются временные затраты, повышается эффективность технологических работ, снижается количество спуско-подъемных операций и воздействие на пласт жидкостей глушения и промывочной жидкости, увеличивается межремонтный период. 2 н.п. ф-лы., 1 ил.

1. Способ проведения промывки скважины, обработки пласта и освоения скважины за одну спуско-подъемную операцию, в котором спускают на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) устройство, разрушающее забойные корки с гидромониторным эффектом, механическим вращением или с комбинированным гидромониторным эффектом с вращением, хвостовик из НКТ или бурильных труб, аварийный разъединитель, устройство, распределяющее потоки, включающее уплотнительные элементы манжетного или чашечного типа, перемещаемые по эксплуатационной колонне в активированном состоянии, и узел перекрестных сечений, выполненный с возможностью перевода потока жидкости, подаваемого из затрубного пространства выше уплотнительных элементов в трубное пространство и обратно из затрубного пространства ниже уплотнительных элементов в трубное пространство, устройство промывочное, включающее подвижный шток и входные циркуляционные отверстия на подачу и возврат промывочной жидкости, струйный насос, подают жидкость в затрубное пространство с ее поступлением на устройство, разрушающее забойные корки, с совмещением прямой и обратной промывки, осуществляют сброс шара, посредством которого осуществляют перемещение штока и закрытие входных циркуляционных отверстий на подачу и возврат промывочной жидкости, производят закачку химических реагентов в пласт под давлением по трубному пространству НКТ, после проведения химической реакции производят сброс вставки струйного насоса со штуцерами с открытием циркуляционных отверстий струйного насоса, подают жидкость по затрубному пространству и вызывают приток из скважины по трубному пространству.

2. Устройство для проведения промывки скважины, обработки пласта и освоения скважины за одну спуско-подъемную операцию, имеющее уплотнительные элементы манжетного или чашечного типа, установленные на корпусе устройства, выполненные с возможностью герметично разобщать эксплуатационную колонну, и выполненные с возможностью двигаться по эксплуатационной колонне в активированном состоянии, не теряя герметичность; узел, распределяющий потоки, выполненный с возможностью перенаправления потока из затрубного пространства выше уплотнительных элементов в трубное пространство под устройством и обратно из затрубного пространства ниже уплотнительных элементов в трубное пространство над устройством, входные и выходные циркуляционные отверстия, струйный насос, подвижный шток, выполненный с возможностью после манипуляций перекрывать боковые циркуляционные отверстия на подачу и на возврат промывочной жидкости, открывая при этом переток жидкости вверх и вниз по центральному каналу устройства.