Способ закачки текучей среды в скважину и устройство для его осуществления Российский патент 2025 года по МПК E21B43/20 E21B47/10 E21B33/124 

Область техники, к которой относится изобретение.

Представленная группа изобретений относится к области насосного оборудования, используемого для закачки текучей среды в скважину, преимущественно в ее боковой ствол.

В настоящее время на эксплуатирующихся или на только вводимых в эксплуатацию нефтяных или газовых скважинах широко применяется бурение боковых стволов. Данные боковые стволы позволяют вскрывать не только сам пласт, но и десятки интервалов (портов) внутри одного пласта. При освоении данных стволов также широко применяется метод гидроразрыва пласта (ГРП). Указанные мероприятия направлены на увеличение дебита добывающей скважины.

Вместе с тем, в процессе добычи скважинной жидкости из указанных боковых стволов проявляется ряд негативных моментов. Так, интенсивная разработка ведется только на первых 3-4 интервалах (портах) благодаря распределению максимальной депрессии в боковом стволе на первых 100-400 м. При этом образуются условия для преждевременной обводненности скважины и снижению рентабельности эксплуатации скважины при обводненности 98-99% и выше. Кроме того, в пределах первых интервалов (портов) наиболее сильно нарушается герметичность цементного камня и увеличивается сообщаемость между собой интервалов (портов) за счет заколонных перетоков. Результатом данных обстоятельств является снижение выработки пласта в удаленных нефте-газонасыщенных интервалах (портах). Также имеет место непредсказуемый характер обводнения в боковом стволе, охватывающем ряд интервалов (портов). Зачастую обводнение только одного из нескольких интервалов (портов) приводит к 100% обводнению всей скважины. В результате обводненную скважину приходится переводить в консервацию.

Для борьбы с обводнением боковых стволов применяются следующие мероприятия. При возникновении обводнения скважины сначала определяется причина и примерное место обводнения или зона прорыва воды через негерметичности в эксплуатационной колонне. После выявления мест обводнения, прорыва или поступления воды в скважину спускают оборудование для изоляции или ограничения притоков воды путем закачки через него полимеров, гелеобразных растворов, которые полимеризуются в порах пласта при взаимодействии с водой или под действием температуры с блокированием водоприточных каналов.

Так, например, известен способ закачки текучей среды в скважину, в котором осуществляют изоляцию необходимых зон горизонтальной скважины с двух сторон пакерами. При этом между пакерами на колонне насосно-компрессорных труб устанавливают управляемые клапаны, имеющие возможность подачи необходимой жидкости в затрубное пространство. После чего осуществляют закачку жидкости, представляющей собой водоизолирующую вязкую композицию, в горизонтальную скважину (RU 2578134 C1, МПК E21B 43/10). Известное решение охватывает также и устройство для осуществления закачки текучей среды в скважину, включающее размещенные на колонне насосно-компрессорных труб пакеры и управляемые клапаны между ними.

Данное решение в определенной степени позволяет бороться с негативным эффектом вызванным обводнением скважин. Однако для выявления мест прорывов воды обычно проводятся геофизические работы, которые не всегда эффективны и требуют создания депрессии в скважине для получения информации о местах притока воды. В результате не всегда представляется возможным выявить все интервалы обводнения, а, соответственно, и опрессовать необходимые зоны негерметичности с закачкой блокирующей воду текучей среды.

Соответственно в уровне техники существует проблема, заключающаяся в необходимости повышения точности определения мест, где расположены зоны негерметичности, за счет непосредственного исследования необходимого участка скважины. Кроме того, необходимо оборудование способное осуществлять закачку текучей среды в выявленном по результатам исследования скважины месте с целью блокирования поступления воды в скважину. При этом оборудование, служащее для решения данной проблемы, должно иметь достаточную надежность для проведения исследования и закачки текучей среды на нескольких интервалах (портах) в скважине. В частности, необходимо обеспечить сохранность оборудования, как на этапах измерения и подачи текучей среды, так и на этапах подготовки к перемещению и при самом перемещении.

Раскрытие сущности изобретения.

Достигаемым техническим результатом заявленной группы изобретений является обеспечение возможности проведения измерений и закачки текучей среды на нескольких участках скважины без необходимости извлечения оборудования из скважины, а также снижение вероятности выхода из строя используемого оборудования, в том числе, при осуществлении закачки.

В частности, в предложенном решении обеспечивается возможность выявления негерметичных интервалов эксплуатационной колонны и закачки текучей среды с целью ликвидации водоносных перетоков между интервалами без извлечения оборудования из скважины. Соответственно, снижаются временные затраты на выполнение необходимых операций и повышается эффективность эксплуатации скважин.

Технический результат достигается тем, что устройство закачки текучей среды в скважину, включает устьевую станцию управления, колонну насосно-компрессорных труб с размещенными на ней, по меньшей мере, двумя управляемыми пакерами, по меньшей мере, одним контрольно-измерительным узлом с возможностью передачи сигнала на станцию управления, и по меньшей мере, одним узлом закачки, расположенным между управляемыми пакерами, а также, по меньшей мере, одно протяженное управляющее средство для перевода управляемых пакеров из транспортного в рабочее положение и обратно. Узел закачки имеет, по меньшей мере, одну выемку или канал, выполненный с возможностью крепления в пространстве между управляемыми пакерами, по меньшей мере, одного протяженного управляющего средства, проходящего вдоль скважины последовательно через, по меньшей мере, один из управляемых пакеров и выемку или канал узла закачки к соседнему управляемому пакеру. Узел закачки выполнен с возможностью подачи текучей среды из трубного пространства колонны насосно-компрессорных труб, в затрубное пространство между управляемыми пакерами, в обход, по меньшей мере, одной выемки или канала и размещенного в нем, по меньшей мере, одного протяженного управляющего средства.

Предложенное устройство закачки текучей среды обеспечивает одновременно решение двух технических проблем, а именно способно закачивать текучую среду в скважину и производить исследование разных участков скважины, в том числе и с целью выявления интервалов обводнения. Для этого устройство закачки снабжено несколькими управляемыми пакерами, которые могут переводиться из транспортного в рабочее положение и обратно. Это позволяет после исследования одного интервала в скважине переместиться в другое необходимое положение и произвести требуемые манипуляции на новом месте. Такое выполнение особенно актуально при борьбе с обводнением в боковом канале скважины, имеющем множество интервалов (портов), когда этапы измерений, перемещения и закачки могут попеременно сменять друг друга.

Для проведения измерений устройство снабжено одним или несколькими контрольно-измерительными узлами, имеющими возможность передачи сигнала на станцию управления, размещенную, как правило, на устье скважины. Наличие данных узлов позволяет проводить измерения давления, расхода и/или температуры. Для этого, по меньшей мере, один контрольно-измерительный узел включает, по меньшей мере, один соответствующий датчик. Причем сами контрольно-измерительные узлы могут располагаться выше, ниже и/или между управляемыми пакерами. Выбор конкретного места их установки обуславливается характером производимых исследований.

Необходимо также отметить, что узел закачки, имеющийся в составе предложенного устройства, снабжен, по меньшей мере, одной выемкой или каналом для размещения протяженного управляющего средства, выполненного в виде управляющего кабеля, управляющей трубки или управляющего шлангокабеля. При помощи данного средства передается управляющее воздействие или сигнал для перевода управляемых пакеров из транспортного в рабочее положение и обратно. При этом ввиду размещения узла закачки между управляемыми пакерами, данный узел является определенным препятствием для размещения такого протяженного управляющего средства. В связи с чем обычное крепление, например, на клямсах, может приводить к тому, что часть данного протяженного управляющего средства может оказаться напротив отверстий для подачи текучей среды. Такое положение крайне нежелательно, поскольку может служить причиной нарушения его работоспособности, а, следовательно, и приводить к выходу из строя управляемого пакера, размещенного дальше от устья скважины относительно узла закачки. Тем самым позиционирование протяженного управляющего средства относительно узла закачки способствует снижению вероятности его выхода из строя. Соответственно, наличие на узле закачке, по меньшей мере, одной выемки или канала, позволяющего разместить в нем протяженное управляющее средство, снижает вероятность нарушения работоспособности последнего при закачке текучей среды. В частности, данная выемка или канал препятствует окружному перемещению протяженного управляющего средства относительно узла закачки и тем самым исключается вероятность его совмещения с отверстиями, используемыми для закачки. Таким образом, подача текучей среды из трубного пространства колонны насосно-компрессорных труб, производится в обход выемки или канала и размещенного в нем протяженного управляющего средства. Следовательно, повышается надежность работы последнего и всего устройства закачки в целом.

В результате в предложенном устройстве обеспечивается возможность проведения измерений и закачки текучей среды на нескольких участках скважины без необходимости извлечения оборудования, а также снижается вероятность выхода из строя используемого оборудования, в том числе при осуществлении закачки.

В качестве дополнительных мер снижения повреждений оборудования можно предусмотреть наличие на протяженном управляющем средстве протекторного устройства. Данное протекторное устройство может размешаться в месте соединения с управляемым пакером и/или в пространстве между ними. В последнем случае узел закачки выполнен с возможностью подачи текучей среды из трубного пространства колонны насосно-компрессорных труб в обход протекторного устройства протяженного управляющего средства.

В качестве протекторного устройства может применяться бронирование управляющего кабеля, управляющей трубки или управляющего шлангокабеля. Также протекторное устройство может выполняться в виде защитного кожуха, установленного на узле закачки. Такой кожух закрывает место размещения протяженного управляющего средства на узле закачки от воздействия текучей среды и тем самым в еще большей степени способствует сохранению его работоспособности.

Следует отметить, что узел закачки, в частном случае его осуществления, выполняют в виде эксцентрической муфты с, по меньшей мере, одним отверстием, на которой имеется выемка или канал для протяженного управляющего средства, выполненного в виде управляющего кабеля, управляющей трубки или управляющего шлангокабеля. При этом канал узла закачки может выполняться в виде трубообразного отверстия.

Устройство закачки текучей среды может включать заглушку, распылительную головку или клапан, размещенный на нижнем управляемом пакере. Устройство также может быть снабжено якорем, размещаемым на колонне насосно-компрессорных труб. При этом якорь может быть выполнен дистанционно-управляемым гидравлическим. В этом случае он может сообщаться с, по меньшей мере, одним гидравлическим каналом управляющего шлангокабеля или управляющей трубкой. Следует отметить, что необходимый состав оборудования, размещаемого на колонне насосно-компрессорных труб, выбирается исходя из характера необходимых работ, а также условий в самой скважине.

В предпочтительном варианте выполнения представленного устройства, по меньшей мере, один управляемый пакер выполнен гидравлическим и сообщен с гидравлическим каналом управляющего шлангокабеля. Вместе с тем также возможен вариант выполнения, по меньшей мере, одного управляемого пакера электрическим и сообщающимся с управляющим кабелем или электропроводящей жилой управляющего шлангокабеля. В обоих случаях выполнения главной особенностью управляемого пакера остается возможность перевода его из рабочего в транспортное положение и обратно по сигналу от станции управления.

Для обеспечения этой возможности, а также для проведения операций закачки текучей среды устьевая станция управления снабжена, по меньшей мере, одним насосом. Данный насос выполнен с возможностью закачки текучей среды в трубное пространство колонны насосно-компрессорных труб, управляющую трубку и/или, по меньшей мере, один гидравлический канал управляющего шлангокабеля.

Необходимо также отметить, что вышеуказанный технический результат может достигаться при различном конструктивном исполнении колонны насосно-компрессорных труб. Так, в частном случае осуществления, она может представлять собой ряд соединенных между собой отдельных труб, также она может быть гибкой или выполнена без соединительных муфт.

Вышеуказанный технический результат достигается также и в способе закачки текучей среды в скважину. При его осуществлении на колонне насосно-компрессорных труб размещают, по меньшей мере, два управляемых пакера, по меньшей мере, один контрольно-измерительный узел, выполненный с возможностью передачи сигнала на размещенную на устье скважины станцию управления, и, по меньшей мере, один узел закачки, расположенный между управляемыми пакерами, а также, по меньшей мере, одно протяженное управляющее средство для перевода управляемых пакеров из транспортного в рабочее положение и обратно. Узел закачки имеет, по меньшей мере, одну выемку или канал, выполненный с возможностью крепления в пространстве между управляемыми пакерами, по меньшей мере, одного протяженного управляющего средства, проходящего вдоль скважины последовательно через, по меньшей мере, один из управляемых пакеров и выемку или канал узла закачки к соседнему управляемому пакеру. Затем перемещают колонну насосно-компрессорных труб в скважину до положения, в котором между управляемыми пакерами размещается место, где в скважину необходимо закачать текучую среду. Посредством протяженного управляющего средства передают управляющий сигнал или управляющее воздействие на, по меньшей мере, один первый управляемый пакер и, по меньшей мере, один второй управляемый пакер для перевода их из транспортного в рабочее положение, в котором, по меньшей мере, один первый и второй управляемые пакеры ограничивают область затрубного пространства. После чего производят подачу текучей среды с устья скважины через трубное пространство колонны насосно-компрессорных труб в затрубное пространство между управляемыми пакерами при помощи узла закачки в обход, по меньшей мере, одной его выемки или канала и размещенного в нем, по меньшей мере, одного протяженного управляющего средства.

Данному способу закачки текучей среды также присущи и все преимущества вышеуказанного устройства. Так, при осуществлении способа может быть обеспечена возможность как закачивать текучую среду в скважину, так и производить исследование разных участков скважины, в том числе и с целью выявления интервалов обводнения. Для этого вышеуказанные операции способа могут быть дополнены необходимыми измерительными операциями без отклонения от общей последовательности, представленной в предложенном способе закачки текучей среды. Также измерения могут проводиться при осуществлении закачки текучей среды и при осуществлении подготовительных операций к ней. В результате при помощи управляемых пакеров и контрольно-измерительного узла возможно проведение исследования нескольких интервалов в скважине, как одновременно, так и последовательно. Соответственно, выбор места закачки на основании сведений, полученных в самой скважине, представляется более точным, чем при использовании геофизических исследований.

При этом ввиду снабжения узла закачки, по меньшей мере, одной выемкой или каналом для размещения протяженного управляющего средства исключается возможность нарушения работоспособности последнего при закачке текучей среды. Тем самым повышается надежность работы, как самого протяженного управляющего средства, так и всего устройства закачки, служащего для осуществления предложенного способа.

В качестве текучей среды, закачиваемой в скважину может выступать блокирующий воду полимерный или гелеобразующий раствор, который подают через узел закачки. Такой гелеобразующий раствор может иметь возможность образования при соединении с водой водонепроницаемый гелеобразный слой. Использование указанного раствора необходимо, когда следует перекрыть имеющийся интервал для поступления воды при осуществлении мероприятий по борьбе с обводненностью боковых стволов скважин.

Также через узел закачки в скважину может подаваться вода или иная необходимая среда. При этом подача воды необходима в том числе для проведения исследования перетоков между разными интервалами (портами) в скважине. Так, закачивая воду в один интервал одновременно при помощи контрольно-измерительного узла, размещенного вне межпакерного пространства, можно регистрировать изменение давления и, соответственно, оценить наличие перетока между смежными интервалами.

В частных случаях осуществления предложенного изобретения при закачке воды в затрубное пространство регистрируют изменение давления текучей среды между управляемыми пакерами и/или в затрубном и/или в трубном пространстве выше и/или ниже управляемых пакеров при помощи, по меньшей мере, одного контрольно-измерительного узла. После закачки воды в затрубное пространство может быть произведена опрессовка пространства между управляемыми пакерами.

Также, в случае использования более двух управляемых пакеров, можно исследовать одновременно сразу несколько зон скважины. Для этого в одном или нескольких межпакерных пространствах можно производить закачку воды регистрируя при этом изменения давления в других. На основании полученных сведений можно более точно определить зоны заколонных перетоков между интервалами.

После проведения необходимых работ по закачке текучей среды, например, такой как гелеобразующий раствор, в затрубное пространство через трубное пространство колонны насосно-компрессорных труб прокачивают воду для вытеснения следов данной текучей среды из трубного пространства. Данная манипуляция может быть полезна для дальнейшего использования предложенного оборудования с целью исследования или закачки на новых интервалах (портах) скважины.

В соответствии с вышеизложенным предложенное устройство для закачки текучей среды и использующий его способ обеспечивают возможность проведения измерений и закачки текучей среды на нескольких участках скважины без необходимости извлечения оборудования, а также позволяют снизить вероятность выхода из строя используемого оборудования, в том числе при осуществлении закачки.

Соответственно, в предложенном изобретении обеспечивается решение технических проблем, заключающихся в обеспечении возможности исследования скважин и закачки текучей среды, а также обеспечении сохранности оборудования на различных этапах использования предложенного устройства закачки.

Краткое описание чертежей.

Представленная группа изобретений поясняется следующими фигурами.

Фиг. 1 показывает устройство закачки в одном из возможных вариантов компоновки;

Фиг. 2 показывает узел закачки в продольном разрезе;

Фиг. 3 показывает узел закачки в поперечном разрезе;

Фиг. 4 показывает устройство закачки в минимальной компоновке;

Фиг. 5 показывает вариант компоновки предложенного устройства закачки для исследования одновременно нескольких интервалов.

Условные обозначения:

1 - управляемый пакер;

2 - контрольно-измерительный узел;

3 - узел закачки;

4 - колонна насосно-компрессорных труб;

5 - протяженное управляющее средство;

6 - станция управления;

7 - выемка на узле закачки для протяженного управляющего средства;

8 - отверстие на узле закачки для подачи текучей среды из трубного пространства колонны насосно-компрессорных труб;

9 - распылительная головка;

10 - якорь;

11 - интервал пласта в боковом стволе скважины или порт ГРП.

Осуществление изобретения.

Как показано на фиг. 1 чертежей изобретения, предложенное устройство закачки текучей среды в скважину включает, по меньшей мере, два управляемых пакера 1, по меньшей мере, один контрольно-измерительный узел 2 и, по меньшей мере, один узел 3 закачки, расположенный между управляемыми пакерами 1. Указанные элементы предложенного устройства размещены на колонне 4 насосно-компрессорных труб, которая может быть выполнена любым известным образом, в том числе гибкой или без муфт.

При помощи данных элементов предложенного устройства можно образовывать замкнутое пространство в скважине, в котором размещается узел 3 закачки. Вместе с тем такое пространство может иметь сообщение с соответствующим интервалом (портом) 11 при размещении последнего в промежутке между управляемыми пакерами 1. Соответственно, узел 3 закачки при этом способен подавать текучую среду, такую как вода или блокирующий воду полимерный или гелеобразующий раствор в необходимый интервал (порт) 11 в скважине.

Для обеспечения возможности перемещения устройства закачки от одного интервала (порта) 11 в боковом стволе скважины к другому управляемые пакеры 1 имеют возможность перевода из транспортного в рабочее положение и обратно. Для обеспечения их перевода в предложенном изобретении предусмотрено, по меньшей мере, одно протяженное управляющее средство 5, выполненное в виде управляющего кабеля, управляющей трубки или управляющего шлангокабеля. При помощи данного средства с устья скважины можно передать управляющий сигнал или управляющее воздействие для занятия пакером необходимого положения.

При этом каждый управляемый пакер 1 может быть выполнен гидравлическим или электрическим. Тем самым, для обеспечения возможности его перевода в транспортное положение и обратно, в первом случае он сообщается с гидравлическим каналом управляющего шлангокабеля или с управляющей трубкой, а во втором - с управляющим кабелем или электропроводящей жилой управляющего шлангокабеля.

Контрольно-измерительный узел 2 в предложенном решении обеспечивает измерение необходимых параметров, в частности он может быть снабжен, по меньшей мере, одним датчиком давления, расхода и/или температуры. Тем самым контрольно-измерительный узел 2 обеспечивает возможность диагностики параметров текучей среды, как имеющейся в скважине, так и закачиваемой в нее. Получение данных сведений необходимо в том числе для проведения исследования интервалов 11 в скважине на негерметичность и наличие заколонных перетоков. В частности, на основании данных измерений можно судить, например, об изменении давления текучей среды внутри или вне межпакерного пространства при ее подаче через узел 3 закачки в зависимости от места установки контрольно-измерительного узла 2. При этом контрольно-измерительный узел 2 может быть размещен выше, ниже и/или между управляемыми пакерами 1. Так, на фиг. 1 и 5 показано несколько контрольно-измерительных узлов 2, размещенных выше, ниже и в межпакерном пространстве. В то же время на фиг. 4 показано устройство закачки, снабженное только одним таким узлом 2, размещенным ниже межпакерного пространства от устья скважины. Соответственно, в предложенном решении имеется возможность выбора места для проведения необходимых измерений в зависимости от поставленной задачи по исследованию скважины.

Полученные, по меньшей мере, одним контрольно-измерительным узлом 2 сведения передаются на станцию 6 управления, которая может размещаться на устье скважины. Вместе с тем предложенное изобретение может быть использовано и со станцией управления, размещаемой в ином месте, например, в самой скважине. При этом передача соответствующего сигнала может осуществляться посредством шлангокабеля или иным доступным способом, в том числе и по беспроводным каналам связи.

Для обеспечения закачки текучей среды, а также для управления гидравлическими управляемыми пакерами 1 устьевая станция 6 управления снабжена, по меньшей мере, одним насосом. Данный насос обеспечивает возможность закачки текучей среды в трубное пространство колонны 4 насосно-компрессорных труб, в управляющую трубку и/или в, по меньшей мере, один гидравлический канал управляющего шлангокабеля.

Размещенный между управляемыми пакерами 1 узел 3 закачки имеет, по меньшей мере, одну выемку 7 (фиг. 3 и 4) или канал, выполненный с возможностью размещения, по меньшей мере, одного протяженного управляющего средства 5, проходящего вдоль скважины последовательно через, по меньшей мере, один из управляемых пакеров 1 и выемку 7 или канал узла 3 закачки к соседнему управляемому пакеру 1. Следует отметить, что выемка 7 может располагаться как на внешней поверхности узла 3 заказчики (фиг. 3 и 4), так и на внутренней его поверхности. При этом канал может проходить вдоль всего узла 3 закачки или только вдоль части его поверхности. Предпочтительно, канал при этом выполняют в виде трубообразного отверстия, позволяющего разместить в его полости протяженное управляющее средство 5.

Указанная выемка 7 или канал обеспечивает удержание протяженного управляющего средства 5 от его перемещения в окружном направлении вокруг узла 3 закачки. В результате можно обеспечить стабильное положение протяженного управляющего средства 5 относительно отверстий 8 узла 3 закачки, через которые в затрубное пространство подается поток текучей среды. Таким образом, на разных этапах эксплуатации предложенного устройства, в том числе при его перемещении от одного места к другому, можно гарантировать положение протяженного управляющего средства 5 относительно узла 3 закачки. Соответственно, снижается вероятность его взаимодействия с потоком закачиваемой текучей среды, проходящим через отверстия 8, и тем самым снижается вероятность его выхода из строя. В результате такого выполнения узла 3 закачки текучая среда, подаваемая из трубного пространства колонны насосно-компрессорных труб в затрубное пространство, проходит между управляемыми пакерами 1, в обход, по меньшей мере, одной выемки 7 или канала и размещенного в нем, по меньшей мере, одного протяженного управляющего средства 5.

Кроме того, указанная выемка 7 или канал обеспечивает возможность крепления протяженного управляющего средства 5 при помощи любого подходящего крепежного средства, например, можно использовать зажимную планку, прикрученную к корпусу узла 3 закачки. При этом в иных местах протяженное управляющее средство 5 может крепиться к колонне 4 насосно-компрессорных труб любым известным способом, например, на клямсах или размещаться внутри самой колонны в случае выполнения ее гибкой.

При этом сам узел 3 закачки выполняют в виде муфты с, по меньшей мере, одним отверстием 8 для подачи текучей среды (фиг. 3 и 4). Указанная муфта может быть выполнена эксцентрической, вместе с тем возможно и другое исполнение, например, соосное ее размещение с подсоединяемой к ней частью предложенного устройства закачки. При этом в каждом случае осуществления муфта имеет выемку 7 или канал для соответствующего протяженного управляющего средства 5, а именно управляющего кабеля, управляющей трубки или управляющего шлангокабеля.

Для дополнительного повышения защиты протяженное управляющее средство 5 может быть снабжено протекторным устройством. Данное протекторное устройство выполняют в виде бронирования управляющего кабеля, управляющей трубки или управляющего шлангокабеля. Также возможно его выполнение в виде защитного кожуха, установленного на узле 3 закачки. При этом ввиду наличия вышеуказанной выемки 7 или канала на узле 3 закачки подачу текучей среды из трубного пространства колонны 4 насосно-компрессорных труб производят в обход протекторного устройства протяженного управляющего средства 5. В результате обеспечивается как снижения вероятности совмещения отверстий 8 с протяженным направляющим средством 5, так и повышаются защитные свойства последнего. Таким образом, указанное выполнение в еще большей степени повышает надежность предложенного устройства закачки и способствует сохранению его работоспособности.

Дополнительно в состав предложенного устройства закачки текучей среды может входить заглушка, распылительная головка 9 (фиг. 1, 4, 5) или клапан, размещаемые на нижнем управляемом пакере 1.

Также в состав заявленного устройства закачки может быть включен якорь 10, размещаемый на колонне 4 насосно-компрессорных труб. Якорь 10 служит для удержания управляемых пакеров 1 и, соответственно всего устройства внутри скважинных труб при проведении операций по закачке текучей среды или опрессовке. Якорь 10 выполнен дистанционно-управляемым гидравлическим и сообщен с, по меньшей мере, одним гидравлическим каналом управляющего шлангокабеля или управляющей трубкой.

При осуществлении закачки текучей среды в скважину, сначала размещают на колонне 4 насосно-компрессорных труб вышеуказанные элементы устройства закачки. Так, на колонне 4 размещают, по меньшей мере, два управляемых пакера 1 и, по меньшей мере, один контрольно-измерительный узел 2, а между управляемыми пакерами 1 размещают, по меньшей мере, один узел 3 закачки, выполненный как указано выше. Также на колонне 4 размещают, по меньшей мере, одно протяженное управляющее средство 5 для перевода управляемых пакеров 1 из транспортного в рабочее положение и обратно.

Затем перемещают колонну 4 насосно-компрессорных труб в скважину до положения, в котором между управляемыми пакерами 1 размещается место, где в скважину необходимо закачать текучую среду. В этой части следует отметить, что данная операция может производиться как непосредственно после спуска предложенного устройства закачки с устья скважины, так и после дополнительных промежуточных операций. К таковым могут относиться, например, операции по исследованию скважины, в частности ее бокового ствола при помощи контрольно-измерительного узла 2 входящего в состав заявленного устройства.

После перемещения колонны 4 насосно-компрессорных труб в необходимое место посредством протяженного управляющего средства 5 передают управляющий сигнал или управляющее воздействие на, по меньшей мере, один первый управляемый пакер 1 и, по меньшей мере, один второй управляемый пакер 1 для перевода их из транспортного в рабочее положение, в котором, по меньшей мере, один первый и второй управляемые пакеры 1 ограничивают область затрубного пространства.

После чего производят подачу текучей среды с устья скважины через трубное пространство колонны 4 насосно-компрессорных труб в затрубное пространство между управляемыми пакерами 1 при помощи узла 3 закачки в обход, по меньшей мере, одной его выемки 7 или канала и размещенного в нем, по меньшей мере, одного протяженного управляющего средства 5. Тем самым при использовании устройства закачки в предложенном способе обеспечивается снижение вероятности выхода из строя протяженного управляющего средства 5 от прямого воздействия струи текучей среды, подаваемой через узел 3 закачки. В результате снижается вероятность выхода из строя управляемого пакера 1, размещенного ниже от устья скважины относительно узла 3 закачки. Соответственно, повышается надежность работы всего устройства закачки, в том числе при проведении исследований и закачке текучей среды на нескольких интервалах (портах) 11 в скважине.

При этом наличие управляемых пакеров 1, связанных при помощи протяженного управляющего средства 5 со станцией управления, размещенной, например, на устье скважины, обеспечивается возможность возврата пакеров из рабочего положения обратно в транспортное. Это позволяет повторить этапы предложенного способа связанные с перемещением колонны 4 насосно-компрессорных труб и последующей закачкой текучей среды через узел 3 закачки.

В результате в предложенном способе закачки обеспечивается возможности проведения измерений и закачки текучей среды на нескольких участках скважины без необходимости извлечения оборудования из скважины, а также снижается вероятность выхода из строя используемого оборудования, в том числе при осуществлении закачки.

Необходимо также отметить, что одним из основных сценариев использования предложенного решения является предотвращение поступления воды из какого-либо интервала (порта) 11, как в скважину, так и в соседние интервалы (порты) 11. Для этого при подаче текучей среды в затрубное пространство через узел 3 закачки подают блокирующий воду полимерный или гелеобразующий раствор, образующий при соединении с водой водонепроницаемый гелеобразный слой. В качестве данного раствора может применяться, например, раствор, включающий закачку различных полимерообразующих составов, формирующих непроницаемые гели в обводненных интервалах. Технические характеристики одного из растворов представлены в Таблице 1.

Взаимодействие такого раствора с водой, имеющейся за пределами скважины, приводит к образованию препятствия для распространения воды. Соответственно, можно обеспечить снижение обводненности скважины или блокировать переток воды в соседние интервалы (порты) 11. Таблица 1. Технические характеристики гелеобразующего раствора

Наименование показателей Значение показателей Технические характеристики Механизм действия в призабойной зоне скважины Формирование в призабойной зоне скважины непроницаемого геля (вплоть до жесткого неподвижного) вследствие реакции сшивки полиакриламида ацетатом хрома Плотность рабочего раствора, г/см³ 1,016 pH рабочего раствора, ед. В пределах 6,5-8,5 Время приготовления рабочего раствора, мин Не более 90 Совместимость рабочего раствора с технологическими жидкостями, применяемыми в процессе ремонта скважины Совместим Время образования изолирующей массы из рабочего раствора, ч Не более 48 Эффективная вязкость рабочего раствора, мПа⋅с 1 с^-1: 719
50 с^-1: 83
300 с^-1: 28 Эффективная вязкость изолирующей массы (сшитого геля), мПа⋅с 1 с^-1: 18300
50 с^-1: 696
300 с^-1: 172 Предельное напряжение сдвига, Па 68,18 Термостабильность изолирующей массы До 70°С Возможность разрушения изолирующей массы деструкторами Разрушение до текучего состояния любым окислителем или соляной кислотой Минимальная концентрация реагента ПАА в добываемой жидкости (смесь нефти и воды), не оказывающая влияния на подготовку товарной нефти Менее 0,02 Условия применения Температура пласта, ^°С От 20 до 70°С. Проницаемость коллектора, мД От 10 Минерализация пластовой воды, г/л До 150 Дебит скважины по жидкости, м³/сут От 30 до 700 Депрессия на пласт после РИР, МПа до 7

После осуществления закачки полимерного или гелеобразующего раствора в затрубное пространство через трубное пространство колонны 4 насосно-компрессорных труб прокачивают воду для вытеснения следов данного раствора из трубного пространства. Это позволяет подготовить колонну 4 насосно-компрессорных труб и устройство закачки к дальнейшему использованию.

Кроме того, возможно проведение исследования скважины, в том числе ее бокового ствола, на предмет приемистости исследуемого интервала (порта) 11 или определения сообщения нескольких интервалов (портов) 11 между собой. Для этого через узел 3 закачки с устья скважины подают воду. При закачке воды в затрубное пространство регистрируют давление текучей среды, имеющейся в затрубном пространстве между управляемыми пакерами 1, при помощи, по меньшей мере, одного контрольно-измерительного узла 2. Кроме того, в предложенном решении возможна регистрация давления текучей среды, имеющейся в затрубном и/или трубном пространстве выше и/или ниже управляемых пакеров 1. После закачки воды в затрубное пространство производят опрессовку пространства между управляемыми пакерами. В результате по измеренным показателям оценивают приемистость соответствующего интервала (порта) 11 и/или судят о наличии заколонного перетока.

В качестве примера использования предложенного узла закачки можно привести сведения об его использовании на скважине, где в процессе эксплуатации появилась вода, что привело к ее преждевременному обводнению до 100%, не выработав запасы нефти.

Ввиду несовершенства геофизических исследований в данном случае требуется решение одновременно двух задач: по исследованию и выявлению интервалов обводнения, и по избирательной закачке растворов в эти интервалы с опрессовкой на заданных давлениях.

В связи с этим применено предложенное устройство закачки текучей среды включающее управляемые пакеры 1, которые посредством одного/двух гидроканалов шлангокабеля сообщаются с устьевой станцией 6 управления. Давление в соответствующем гидроканале создается гидронасосом высокого давления. При увеличении давления управляемый пакер 1 пакеруется, а при снятии давления распакеровывается и переходит в транспортное положение. Расстояние между управляемыми пакерами 1 выбрано, исходя из длины минимального интервала, который необходимо исследовать. Так, в представленном случае между управляемыми пакерами 1 установлено расстояние равное длине муфты ГРП (около 1 м). Вместе с тем следует отметить, что максимальное значение этого расстояния зависит от длины зоны негерметичности и может достигать несколько сот метров.

Произвели спуск в скважину посредством колонны 4 насосно- компрессорных труб два управляемых пакера 1 с шлангокабелем, несколькими контрольно-измерительными узлами 2 и узлом 3 закачки, в виде муфты, размещенном между управляемыми пакерами 1.

Путем подачи масла от устьевого насоса в шлангокабель и повышения давления в гидроканалах шлангокабеля и внутри управляемых пакеров 1 произвели их пакеровку. Приборами контроля замерили давление в отсекаемых пространствах (между управляемыми пакерами и снаружи них). Произвели опрессовку пространства между управляемыми пакерами после пробной прокачки воды по трубе с устья скважины при помощи установки ЦА-320. По полученным показаниям давления воды установили наличие негерметичности в исследуемом интервале.

Ввиду наличии негерметичности между управляемыми пакерами произвели закачку гелеобразующего раствора в негерметичность или в пласт в заданном объеме для блокирования водопритока.

Затем подали по трубам колонны насосно-компрессорных труб порцию воды для вытеснения растворов из пространства в трубах в поглощающие интервалы в заданном объеме. После проведения этой операции путем снижения давления в гидроканалах шлангокабеля перевели управляемые пакеры 1 в транспортное положение.

В дальнейшем устройство закачки переместили для выполнения работ на следующем интервале 11. При этом нарушения в работе управляемых пакеров в процессе проведения работ выявлены не были.

После проведения всех работ устройство закачки было извлечено из скважины с целью проведения осмотра и оценки сохранности его частей. По результатам которого было установлено, что шлангокабель удерживается в выемке узла закачки и не изменил своего местоположения. Также его осмотр показал сохранность внешней оболочки шлангокабеля. Тем самым была подтверждена надежность используемого оборудования.

В качестве еще одного примера использования предложенного устройства закачки текучей среды можно привести его использование в боковом стволе скважины, имеющем большое количество портов ГРП.

Ввиду такой особенности бокового ствола требовалось провести работы по выявлению гидравлической связи между имеющимися портами 11. Для этого с помощью предложенного устройства последовательно отсекались заданные порты с двух сторон управляемыми пакерами и производилась прокачка воды с устья с регистрацией давления внутри пространства между управляемыми пакерами и снаружи них. Рост давления за управляемым пакером в процессе закачки свидетельствовал о перетоках и гидравлической связи соседних портов ГРП, т.е. связей между разными интервалами 11 пласта.

Затем производилась распакеровка управляемых пакеров 1 и их перевод на новое место. После чего операции повторяли. Тем самым были последовательно исследованы гидродинамические связи всех портов 11 друг с другом.

На основании полученных сведений было принято решение по закачке блокирующих составов в ряд портов для ликвидации имеющихся связей между ними. Так, был выявлена гидравлическая сообщаемость последовательно трех интервалов и адаптора в горизонтальном стволе близлежащих к основному стволу. При этом в дальних интервалах такая связь не была обнаружена. Соответственно, было принято решение о закачке блокирующего состава во все эти три интервала, для их блокирования и возможности эксплуатации отдаленных невыработанных нефтеносных интервалов. После чего при помощи предложенного устройства были проведены все необходимые работы по закачке в указанные три интервала.

После проведения всех работ устройство закачки также было извлечено из скважины. Осмотр показал, что шлангокабель удерживается в сквозном канале узла закачки и не изменил своего местоположения, а оболочка шлангокабеля не имела повреждений. Тем самым также была подтверждена надежность используемого оборудования.

Таким образом, использование предложенного устройства закачки позволяет обеспечить возможность проведения измерений и закачки текучей среды на нескольких участках скважины без необходимости извлечения оборудования из скважины, а также снизить вероятность выхода из строя используемого оборудования, в том числе при осуществлении закачки.

В результате в предложенном изобретении обеспечивается решение технических проблем, заключающихся в обеспечении возможности, как исследования скважин, так и закачки текучей среды, а также обеспечении сохранности оборудования на различных этапах использования предложенного устройства закачки.

Группа изобретений относится к области насосного оборудования, используемого для закачки текучей среды в скважину, преимущественно в ее боковой ствол. Устройство закачки текучей среды в скважину включает станцию управления 6, колонну насосно-компрессорных труб 4 с двумя управляемыми пакерами 1, контрольно-измерительным узлом 2 и узлом закачки 3 между пакерами 1, а также протяженное управляющее средство 5 для перевода пакеров 1 из транспортного в рабочее положение и обратно. Узел 3 имеет выемку или канал для крепления средства 5. При осуществлении закачки размещают указанное оборудование на колонне 4 и перемещают ее в скважину до положения, в котором между пакерами 1 размещается место для закачки текучей среды. Посредством средства 5 переводят пакеры 1 из транспортного в рабочее положение. После чего производят подачу текучей среды с устья скважины в затрубное пространство между пакерами 1 при помощи узла 3 в обход выемки или канала и размещенного в нем средства 5. Группа изобретений обеспечивает возможность проведения измерений и закачки текучей среды на нескольких участках скважины без необходимости извлечения оборудования из скважины, а также снизить вероятность выхода из строя используемого оборудования. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Устройство закачки текучей среды в скважину, включающее

устьевую станцию управления,

колонну насосно-компрессорных труб с размещенными на ней по меньшей мере двумя управляемыми пакерами, по меньшей мере одним контрольно-измерительным узлом с возможностью передачи сигнала на станцию управления и по меньшей мере одним узлом закачки, расположенным между управляемыми пакерами,

а также по меньшей мере одно протяженное управляющее средство для перевода управляемых пакеров из транспортного в рабочее положение и обратно,

при этом узел закачки имеет по меньшей мере одну выемку или канал, выполненный с возможностью крепления в пространстве между управляемыми пакерами по меньшей мере одного протяженного управляющего средства, проходящего вдоль скважины последовательно через по меньшей мере один из управляемых пакеров и выемку или канал узла закачки к соседнему управляемому пакеру,

причем узел закачки выполнен с возможностью подачи текучей среды из трубного пространства колонны насосно-компрессорных труб в затрубное пространство между управляемыми пакерами, в обход по меньшей мере одной выемки или канала и размещенного в нем по меньшей мере одного протяженного управляющего средства.

2. Устройство закачки текучей среды по п. 1, отличающееся тем, что протяженное управляющее средство выполнено в виде управляющего кабеля, управляющей трубки или управляющего шлангокабеля.

3. Устройство закачки текучей среды по п. 2, отличающееся тем, что по меньшей мере один контрольно-измерительный узел размещен выше, ниже и/или между управляемыми пакерами.

4. Устройство закачки текучей среды по п. 3, отличающееся тем, что по меньшей мере один контрольно-измерительный узел включает по меньшей мере один датчик давления, расхода и/или температуры.

5. Устройство закачки текучей среды по любому из пп. 2-4, отличающееся тем, что включает заглушку, распылительную головку или клапан, размещенный на нижнем управляемом пакере.

6. Устройство закачки текучей среды по любому из пп. 2-4, отличающееся тем, что узел закачки выполнен в виде муфты с по меньшей мере одним отверстием.

7. Устройство закачки текучей среды по п. 6, отличающееся тем, что муфта выполнена эксцентрической.

8. Устройство закачки текучей среды по любому из пп. 2-4, отличающееся тем, что канал узла закачки для управляющего кабеля, управляющей трубки или управляющего шлангокабеля выполнен в виде отверстия.

9. Устройство закачки текучей среды по любому из пп. 2-4, отличающееся тем, что на колонне насосно-компрессорных труб размещен якорь.

10. Устройство закачки текучей среды по п. 9, отличающееся тем, что якорь выполнен дистанционно управляемым гидравлическим и сообщен с по меньшей мере одним гидравлическим каналом управляющего шлангокабеля или управляющей трубкой.

11. Устройство закачки текучей среды по любому из пп. 2-4, 10, отличающееся тем, что по меньшей мере один управляемый пакер выполнен гидравлическим и сообщен с гидравлическим каналом управляющего шлангокабеля.

12. Устройство закачки текучей среды по любому из пп. 2-4, 10, отличающееся тем, что по меньшей мере один управляемый пакер выполнен электрическим и сообщен с управляющим кабелем или электропроводящей жилой управляющего шлангокабеля.

13. Устройство закачки текучей среды по любому из пп. 2-4, 10, отличающееся тем, что устьевая станция управления снабжена по меньшей мере одним насосом.

14. Устройство закачки текучей среды по п. 13, отличающееся тем, что имеющийся на станции управления по меньшей мере один насос выполнен с возможностью закачки текучей среды в трубное пространство колонны насосно-компрессорных труб, управляющую трубку и/или по меньшей мере один гидравлический канал управляющего шлангокабеля.

15. Устройство закачки текучей среды по любому из пп. 2-4, 10, 14, отличающееся тем, что протяженное управляющее средство снабжено протекторным устройством.

16. Устройство закачки текучей среды по п. 15, отличающееся тем, что узел закачки выполнен с возможностью подачи текучей среды из трубного пространства колонны насосно-компрессорных труб в обход протекторного устройства протяженного управляющего средства.

17. Устройство закачки текучей среды по п. 15, отличающееся тем, что протекторное устройство протяженного управляющего средства выполнено в виде бронирования управляющего кабеля, управляющей трубки или управляющего шлангокабеля.

18. Устройство закачки текучей среды по п. 15, отличающееся тем, что протекторное устройство протяженного управляющего средства выполнено в виде защитного кожуха, установленного на узле закачки.

19. Устройство закачки текучей среды по любому из пп. 1-4, 10, 14, 16-18, отличающееся тем, что колонна насосно-компрессорных труб выполнена гибкой или без муфт.

20. Способ закачки текучей среды в скважину, характеризующийся тем, что

размещают на колонне насосно-компрессорных труб по меньшей мере два управляемых пакера, по меньшей мере один контрольно-измерительный узел, выполненный с возможностью передачи сигнала на размещенную на устье скважины станцию управления, и по меньшей мере один узел закачки, расположенный между управляемыми пакерами, а также по меньшей мере одно протяженное управляющее средство для перевода управляемых пакеров из транспортного в рабочее положение и обратно,

при этом узел закачки имеет по меньшей мере одну выемку или канал, выполненный с возможностью крепления в пространстве между управляемыми пакерами по меньшей мере одного протяженного управляющего средства, проходящего вдоль скважины последовательно через по меньшей мере один из управляемых пакеров и выемку или канал узла закачки к соседнему управляемому пакеру,

перемещают колонну насосно-компрессорных труб в скважину до положения, в котором между управляемыми пакерами размещается место, где в скважину необходимо закачать текучую среду,

посредством протяженного управляющего средства передают управляющий сигнал или управляющее воздействие на по меньшей мере один первый управляемый пакер и по меньшей мере один второй управляемый пакер для перевода их из транспортного в рабочее положение, в котором по меньшей мере один первый и второй управляемые пакеры ограничивают область затрубного пространства,

и производят подачу текучей среды с устья скважины через трубное пространство колонны насосно-компрессорных труб в затрубное пространство между управляемыми пакерами при помощи узла закачки в обход по меньшей мере одной выемки или канала и размещенного в нем по меньшей мере одного протяженного управляющего средства.

21. Способ закачки текучей среды в скважину по п. 20, отличающийся тем, что через узел закачки подают либо воду, либо блокирующий воду полимерный или гелеобразующий раствор, образующий при соединении с водой водонепроницаемый гелеобразный слой.

22. Способ закачки текучей среды в скважину по п. 21, отличающийся тем, что при закачке воды либо полимерного или гелеобразующего раствора в затрубное пространство регистрируют давление текучей среды, имеющейся в затрубном пространстве между управляемыми пакерами, при помощи по меньшей мере одного контрольно-измерительного узла.

23. Способ закачки текучей среды в скважину по любому из пп. 21, 22, отличающийся тем, что при закачке воды либо полимерного или гелеобразующего раствора в затрубное пространство регистрируют давление текучей среды, имеющейся в затрубном и/или трубном пространстве выше и/или ниже управляемых пакеров, при помощи по меньшей мере одного контрольно-измерительного узла.

24. Способ закачки текучей среды в скважину по любому из пп. 21, 22, отличающийся тем, что после закачки воды в затрубное пространство производят опрессовку пространства между управляемыми пакерами.

25. Способ закачки текучей среды в скважину по любому из пп. 20-22, отличающийся тем, что после осуществления закачки текучей среды в затрубное пространство через трубное пространство колонны насосно-компрессорных труб прокачивают воду для вытеснения следов текучей среды из трубного пространства.