Устройство для вскрытия продуктивных пластов

 

Использование: при вскрытии продуктивных пластов. Обеспечивает ускорение вскрытия пласта и повышение недежности сообщения скважины с пластом. Сущность изобретения: устройство содержит колонну обсадных труб с перфорационными отверстиями. Эти отверстия перекрыты заглушками из кислоторастворимого металла. В перфорационных каналах размещены патрубки. Заглушки выполнены в виде мембран. Они помещены в патрубках. Мембраны помещены в количестве не менее двух в каждом из патрубков. При этом толщина заглушек выбрана из выражения представленного в формуле. 2 ил.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам для вскрытия продуктивного пласта.

Известно устройство для вскрытия продуктивного пласта, содержащее корпус с отверстиями, перекрытыми заглушками [1] Недостатками устройства являются сложность конструкции, наличие движущихся деталей, которые являются причиной нарушения герметичности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для вскрытия продуктивных пластов, включающее обсадную колонну с перфорационными каналами, перекрытыми заглушками из кислоторастворимого металла [2] Предложенное устройство отличается от известного тем, что заглушки в отверстиях колонны выполнены в виде мембран, которых может быть две и более, разрушающихся при избыточном давлении.

Известно устройство выполнением заглушек в виде одной мембраны, это устройство применяется по одному и тому же назначению. Новизна предлагаемого устройства заключается в том, что заглушки выполнены в виде не менее двух мембран. Недостатками известных устройств являются длительные сроки вскрытия пласта и недостаточная надежность сообщения скважины с пластом. Причинами этого являются недостатки конструкций устройств; в одном случае большая толщина мембраны, длительное время, неравномерность и неполнота их растворения в кислоте, а также небольшие размеры перфорационных каналов.

Задачей изобретения является ускорение вскрытия пласта и повышение надежности сообщения скважины с пластом.

Эта задача решается тем, что устройство для вскрытий продуктивного пласта, содержащее колонну обсадных труб с перфорационными каналами, перекрытыми из кислоторастворимого металла, снабжено патрубками, помещенными в перфорационных каналах, а заглушки выполнены в виде мембран, помещенных в патрубках в количестве не менее двух в каждом из патрубков, причем толщина заглушек (S) выбрана из выражения S= где Р избыточное давление разрушения заглушек, МПа; d диаметр заглушек, см; τ_ср предел прочности металла заглушек на срез, МПа.

Толщина заглушек и выражение для их определения являются существенными признаками. Без этих признаков не может быть обеспечена работа устройства с заданным техническим результатом.

На фиг. 1 представлен общий вид предложенного устройства для вскрытия продуктивных пластов с двумя мембранами в патрубке (до вскрытия); на фиг.2 то же, с мембранами в виде пластины и стаканчика.

Устройство содержит обсадную колонну 1, патрубок 2 с перфорационным каналом 3, мембранами 4, уплотнительным кольцом 5 и упорным кольцом с наружной резьбой 6. Внутри патрубка 2 нарезается резьба. Мембрана 4 изготавливается из кислоторастворимого металла магния, его сплавов, алюминия и др. Мембраны образуют в перфорационном канале пустотелую заглушку, что предотвращает загрязнение перфорационного канала раствором, цементом или их смесью. После изготовления и необходимой подготовки устройство спускают в скважину в намеченный интервал.

Устройство работает следующим образом. После спуска устройства, цементирования скважины, отверждения цементного камня в скважину через колонну насосно-компрессорных труб закачивают соляную кислоту. В интервале заглушек на несколько минут устанавливают кислотную ванну. За это время часть заглушек растворится полностью, а часть частично. В скважине создают избыточное давление 10-15 МПа. Это давление разрушает еще нерастворившиеся мембраны и цементное кольцо против перфорационных каналов. При этом создается гидродинамическая связь скважина пласт. После кислотной обработки пласта скважину осваивают в обычном порядке с помощью компрессора или другим способом.

В данном устройстве мембранные заглушки могут быть выполнены различной формы: пластин, стаканчиков, однако их основной отличительной особенностью является незначительная (0,1 1,5 мм в зависимости от материала и давления разрушения) толщина перегородки (мембранной части) в перфорационном канале.

Толщина и давление разрушения мембран зависит от применяемого металла, диаметра мембраны и прочности материала на срез и определяются из уравнения S= где S толщина мембраны, см; Р давление разрушения мембран, МПа; d диаметр мембран, см; τ_ср предел прочности металла на срез, МПа.

Ниже приводятся результаты расчетов толщины мембран из магния при различных заданных давлениях разрушения при диаметре мембраны 3 см.

Давление разрыва мембраны, МПа 5 10 15 20
Толщина
мембраны, мм 0,31 0,63 0,94 1,25
Как видно из данных, приведенных выше при избыточных давлениях, действующих в скважине, требуется мембрана незначительной толщины (в десятки раз тоньше заглушек по прототипу). Соответственно уменьшению толщины мембраны сокращается в десятки раз время растворения заглушек в соляной кислоте. Разрушение мембран под действием давления происходит практически мгновенно.

В предлагаемом устройстве длина и диаметр перфорационного канала увеличиваются за счет патрубка, вваренного в отверстия обсадной трубы, причем длина канала ограничивается допустимым зазором между патрубком и стенкой скважины.

Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества:
за счет быстрого разрушения мембраны ускоряется вскрытие пласта;
устройство срабатывает не только за счет растворения материала мембраны, но и за счет создания избыточного давления, вследствие этого повышается надежность сообщения скважины с пластом;
возможно изготовление мембраны из железа и его сплавов, а не только из легкорастворимых металлов;
увеличиваются длина и диаметр перфорационного канала, в связи с этим повышается эффективность вскрытия пласта;
сокращается время воздействия кислоты на металл обсадных и насосно-компрессорных труб, снижается их коррозия и вероятность загрязнения каналов фильтрации продуктами коррозии.

Использование предлагаемого устройства позволит сократить сроки вскрытия пласта и повысить надежность сообщения скважины с пластом, увеличить их дебит за счет повышения качества вскрытия пласта.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ, содержащее колонну обсадных труб с перфорированными отверстиями, перекрытыми заглушками из кислоторастворимого металла, отличающееся тем, что оно снабжено патрубками, размещенными в перфорационных каналах, а заглушки выполнены в виде мембран, помещенных в количестве не менее двух в каждом патрубке, причем толщина S заглушек выбрана из выражения

где P - избыточное давление разрушения заглушек, МПа;
d - диаметр заглушек, см;
τ_ср - предел прочности металла заглушек на срез, МПа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2