Способ очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение касается интенсификации притока продукта из пласта скважины любого назначения, в частности нефтегазовой. Сущность изобретения: на колонне труб опускают в скважину устройство, оборудованное гидравлическим пульсатором и воронкой-отражателем в верхней части. Рабочий орган пульсатора пружинно- клапанный. Осуществляют циклы прямых промывок (делают ванны), затем включают пульсатор. Из камеры высокого давления через радиальные каналы подают жидкость, в т. ч. и активную моющую в высокочастотном пульсирующем режиме, а через камеру низкого давления в низкочастотном пульсирующем режиме, причем амплитуда колебания давления истечения импульсов радиального потока выше. Одновременно осуществляют осевые перемещения устройства. Отмытый кольматант удаляют как обратной стационарной промывкой, так и гидроимпульсным воздействием за счет создания перепада давления между затрубным и трубным пространством. 2 с. 5 з. п. ф-лы., 1 ил.

Изобретение относится к интенсификации притока продукта из пласта скважины любого назначения и, в частности нефтегазовой.

Известно воздействие на закольматированный пласт высокочастотной нагрузкой гидравлическими или электрическими пульсаторами [1] Однако, как показала практика, их применение для волнового воздействия на зону обработки скважины не эффективно, поскольку не дает стабильного положительного результата.

Известно использование моющих жидкостей (кислоты и жидкости, обработанные ПАВ) для борьбы с кольматацией пласта [2] Однако известное использование моющих жидкостей подразумевает только химическое их воздействие, что снижает эффективность очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта.

Известен способ нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта, включающий нагнетание с поверхности в трубную колонну потока жидкости, преобразование потока жидкости в зоне обработки скважины в пульсирующие радиальный и нисходящий осевой потоки с амплитудой колебания давления истечения импульсов радиального потока превышающей амплитуду колебания давления истечения импульсов нисходящего осевого потока, и удаление отмытого кольматанта после обнажения открытой поверхности скважины [3] Этот известный способ применяется за прототип.

Недостатком прототипа-способа является отсутствие химического воздействия подаваемой с поверхности жидкости на зону очистки и не эффективное импульсное волновое воздействие на эту зону.

Известно также устройство, содержащее пустотельный корпус, размещенный в полости корпуса гидравлический пульсатор в виде рабочего органа, установленного в камере высокого давления гидравлически связанной с внешним пространством радиальными каналами, выполненными в корпусе и камеры низкого давления, расположенной ниже и сообщенной с внешним пространством осевым каналом, выполненным в корпусе. Это техническое решение принимается за прототип объекта изобретения-устройства [3] Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает эффективное воздействие на открытую поверхность продуктивного пласта, и как следствие этого не позволяет произвести глубокую очистку пласта от кольматанта и его полное удаление из скважины.

В основу изобретения положена задача повышения эффективности импульсного волнового воздействия на зону обработки скважины (продуктивный пласт), обеспечивающего очистку от кольматанта открытых поверхностей пласта и его объема (глубокую очистку пласта), что в конечном итоге позволит увеличить отдачу продукта из пласта по открытой поверхности.

Технический результат при решении поставленной задачи достигается тем, что в известном способе очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта, включающем нагнетание с поверхности в трубную колонну потока жидкости, преобразование потока жидкости в зоне обработки скважины в пульсирующие радиальный и нисходящий осевой потоки с амплитудой колебания давления истечения импульсов радиального потока, превышающей амплитуду колебания давления истечения импульсов нисходящего осевого потока, и удаление отмытого кольматанта после обнажения открытой поверхности скважины, перед преобразованием потока жидкости в зоне обработки скважины в пульсирующие радиальный и нисходящий осевой потоки производят предварительную промывку скважины жидкостью с малым расходом в течение двух циклов, преобразование потока жидкости в зоне обработки скважины осуществляют в заключительной стадии второго цикла предварительной промывки в пульсирующий радиальный поток в высокочастотном режиме, а в пульсирующий нисходящий осевой поток в низкочастотном режиме, затем нагнетают с малым расходом расчетный объем активной моющей жидкости и устанавливают ванну, после чего возобновляют подачу активной моющей жидкости с большим расходом с поверхности в трубную колонну и преобразуют ее поток в зоне обработки скважины в пульсирующие радиальный высокочастотный и нисходящий осевой низкочастотный потоки, а удаление отмытого кольматанта осуществляют как стационарной обратной промывкой, так и гидроимпульсным воздействием за счет создания перепада давления между затрубным и трубным пространствами.

Достижению технического результата способствует то, что процесс преобразования потока жидкости в зоне обработки скважины в пульсирующие радиальный высокочастотный и нисходящий осевой низкочастотный потоки сопровождают возвратно-поступательным перемещением трубной колонны, а также то, что перед удалением отмытого кольматанта стационарной обратной промывкой трубную колонну поднимают в верхнее положение, увеличивают расход потока жидкости и резко опускают трубную колонну в поршневом режиме.

Способствует достижению технического результата то, что создание перепада давления между затрубным и трубным пространствами осуществляют импульсным сообщением трубной колонны, находящейся под высоким давлением нагнетания, на устье с атмосферой при одновременном осуществлении обратной стационарной промывки, а также то, что операции подъема трубной колонны в верхнее положение, увеличения расхода потока жидкости и резкого опускания трубной колонны в поршневом режиме повторяют несколько раз.

Технический результат при решении поставленной задачи достигается тем, что известное устройство для очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта содержащее пустотельный корпус, выполненный с возможностью присоединения к трубной колонне, размещенный в полости корпуса гидравлический пульсатор в виде рабочего органа, установленного в камере высокого давления гидравлически связанной с внешним пространством радиальными каналами, выполненными в корпусе, и камеры низкого давления расположенной ниже и сообщенной с внешним пространством осевым каналом, снабжено эластичной воронкой-отражателем, закрепленной на наружной поверхности корпуса выше камеры высокого давления и обращенной большим диаметром вниз, и дроссельным клапаном с поршневым выступом, установленным в камере высокого давления на уровне расположения радиальных каналов с возможностью открытия последних в момент возникновения гидравлического удара в камере высокого давления, при этом радиальные каналы, выполненные в корпусе, расположены в верхней части камеры высокого давления, а рабочий орган гидравлического пульсатора выполнен в виде пружинно-клапанного узла для установленного с возможностью периодического сообщения камеры высокого давления с камерой низкого давления при прямом прокачивании жидкости и постоянного их сообщения между собой при изменении направления прокачивания жидкости на противоположное, а также тем, что в корпусе выше камеры высокого давления выполнены радиальные отверстия, сообщающие полость эластичной воронки-отражателя с полостью корпуса и перекрытые кольцевым обратным клапаном, установленным с возможностью их открытия при изменении направления прокачивания жидкости с прямого на противоположное.

На чертеже показан общий вид совмещенный с продольным разрезом устройства для очистки нефтегазовой скважины в зоне обработки продуктивного пласта.

Устройство содержит пустотелый корпус 1, в полости которого размещен гидравлический пульсатор. Имеются камера 2 высокого давления и расположенная ниже камера 3 низкого давления. В камере 2 высокого давления размещены дроссельный клапан 4 с поршневым выступом 5 и рабочий орган гидравлического пульсатора, выполненный в виде пружинно-клапанного узла, в состав которого входят полый шток 6 с седлом 7 в верхней части подпружиненный пружиной 8 относительно гильзы 9, которая в свою очередь при помощи полуколец 10 и амортизаторов 11 установлена на втулке 12, и распределительный клапан 13, подпружиненный пружиной 14 относительно седла 7. В распределительном клапане 13 выполнен осевой канал 15, перекрытый в верхней части обратным шаровым клапаном 16. Камера 2 высокого давления гидравлически связана с внешним пространством в верхней своей части радиальными каналами 17, выполненными в корпусе 1, которые перекрыты при прямом прокачивании жидкости поршневым выступом 5 дроссельного клапана 4. На наружной поверхности корпуса 1 выше камеры 2 высокого давления закреплена воронка-отражатель 18 обращенная большим диаметром вниз и образующая свою полость 19. В частном случае выполнения устройства может быть предусмотрено выполнение в корпусе 1 выше камеры 2 высокого давления радиальных отверстий 20 для сообщения полости 19 эластичной воронки-отражателя 18 с полостью корпуса 1. Радиальные отверстия 20 перекрыты кольцевым обратным клапаном 21. Корпус 1 собран из отдельных элементов посредством резьбовых соединений с уплотнениями. Подвижные элементы, размещенные в корпусе, также имеют уплотнения. Кольцевой обратный клапан 21 установлен так же, как и дроссельный клапан 4, с возможностью ограниченного возвратно-поступательного осевого перемещения. Эластичная воронка-отражатель 18 выполнена таким образом, что при определенной скорости спуска устройства в скважину или при определенном расходе жидкости она не контактирует с ее стенками. Кольцевой обратный клапан 21 при изменении направления прокачивания жидкости с прямого на обратное имеет возможность подняться в крайнее свое верхнее положение и открыть радиальные отверстия 20. Дроссельный клапан 4 расположен на уровне расположения радиальных каналов 17 и имеет возможность открыть последние в момент возникновения гидравлического удара в камере 2 высокого давления.

Способ очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта осуществляется следующим образом. Устройство присоединяют к трубной колонне и опускают в скважину на необходимую глубину. Осуществляют предварительную промывку скважины жидкостью, нагнетаемой в трубную колонну с малым расходом. Эту промывку осуществляют в течение двух циклов. При малом расходе жидкость попадает в камеру 3 низкого давления через зазор между распределительным клапаном 13 и седлом 7. При этом гидравлический пульсатор не задействован, а зазор между клапаном 13 и седлом 7 обеспечен соответствующим подбором характеристики пружины 14. На заключительной стадии второго цикла предварительной промывки увеличивают расход жидкости, включается в работу гидравлический пульсатор, т.е. под действием повышенного расхода распределительный клапан 13 прижимается к седлу 7 в камере 2 высокого давления, происходит рост давления (гидравлический удар). В результате дроссельный клапан 4 поднимается в крайнее верхнее положение, открывая радиальные каналы 17. Происходит импульсный выброс жидкости в зону обработки через радиальные каналы 16. В это время в камере 3 низкого давления идет волна разряжения вследствие падения давления. Распределительный клапан 13, сжав пружину 14, до предела останавливается, а седло 7 вместе с полым штоком 6 продолжает движение вниз, восстанавливается гидравлическая связь между камерами 2 и 3. Дроссельный клапан 4 опускается, перекрывает радиальные каналы 16. В камере 3 низкого давления происходит повышение давления. Затем полый шток 6 и седло 7 возвращаются в первоначальное положение. Вновь возникает гидравлический удар и цикл повторяется. В результате такой работы гидравлического пульсатора происходит преобразование потока жидкости в зоне обработки скважины в пульсирующие радиальный высокочастотный и в нисходящий осевой низкочастотный потоки с амплитудой колебания давления истечения импульсов нисходящего осевого потока.

Затем осуществляют нагнетание с малым расходом расчетного объема активной моющей жидкости и устанавливают ванну. После чего возобновляют подачу активной моющей жидкости с большим расходом с поверхности в трубную колонну и преобразуют ее поток в зоне обработки скважины в пульсирующие радиальный высокочастотный и нисходящий осевой низкочастотный потоки. Гидравлические импульсы жидкости, поступающие из камеры 3 низкого давления, имеют меньшую энергию, чем импульсы, поступающие из камеры 2 высокого давления. Благодаря воронке-отражателю 18, закрепленной над камерой 2, воздействие этих импульсов возрастает за счет их аккумулирования в ограниченной зоне. Низкочастотными импульсами жидкость заставляют колебаться и размывать кольматант на открытой поверхности продуктивного пласта. Высокочастотными импульсами обнажают открытые поверхности. Удаление отмытого кольматанта осуществляют как стационарной обратной промывкой, так и гидроимпульсным воздействием за счет создании перепада давления между затрубным и трубным пространствами. Во время стационарной обратной промывки жидкость из затрубного пространства поступает в камеру 3 низкого давления, далее через зазор между распределительным клапаном 13 и седлом 7 и через обратный шаровой клапан 16 в камеру 2 высокого давления, из которой через дроссельный клапан 4 и кольцевой обратный клапан 21 (если он имеется) в трубную колонну. Перепад давления между затрубным и трубным пространствами создается импульсным сообщением трубной колонны, находящейся под высоким давлением нагнетания, на устье с атмосферой при одновременном осуществлении обратной стационарной промывки. Для обеспечения воздействия на всю зону продуктивного пласта процесс преобразования потока жидкости в пульсирующие радиальный высокочастотный и нисходящий осевой низкочастотный потоки может сопровождаться возвратно-поступательным перемещением трубной колонны.

Для более глубокого проникновения в пласт активной моющей жидкости перед удалением отмытого кольматанта стационарной обратной промывкой может быть осуществлен подъем трубной колонны в верхнее положение (например, на длину ведущей трубы), увеличен расход потока жидкости и осуществлен резкий спуск трубной колонны в поршневом режиме, т.к. воронка-отражатель в этом случае войдет в контакт со стенками скважины. Эта операция повторяется несколько раз.

Отмытый кольматант удаляется обратным потоком жидкости, причем его удаление из затрубного пространства происходит также и через радиальные отверстия 20 и каналы 17, поскольку кольцевой обратный клапан 21 и дроссельный клапан 4 под воздействием обратной промывки и гидравлических импульсов поднимаются в верхнее положение.

После завершения этих операций в скважину закачивают задавочную жидкость и извлекают устройство.

Формула изобретения

1. Способ очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта, включающий нагнетание с поверхности в трубную колонну потока жидкости, преобразование потока жидкости в зоне обработки скважины в пульсирующие радиальный и нисходящий осевой потоки с амплитудой колебания давления истечения импульсов радиального потока, превышающей амплитуду колебания давления истечения импульсов нисходящего осевого потока, и удаление отмытого кольматанта после обнажения открытой поверхности скважины, отличающийся тем, что перед преобразованием потока жидкости в зоне обработки скважины в пульсирующие радиальный и нисходящий осевой потоки производят предварительную промывку скважины жидкостью с малым расходом в течение двух циклов, преобразование потока жидкости в зоне обработки скважины осуществляют в заключительной стадии второго цикла предварительной промывки в пульсирующий радиальный поток в высокочастотном режиме, а в пульсирующий нисходящий осевой поток - в низкочастотном режиме, затем нагнетают с малым расходом расчетный объем активной моющей жидкости и устанавливают ванну, после чего возобновляют подачу активной моющей жидкости с большим расходом с поверхности в трубную колонну и преобразуют ее поток в зоне обработки скважины в пульсирующие радиальный высокочастотный и нисходящий осевой низкочастотный потоки, а удаление отмытого кольматанта осуществляют как стационарной обтной промывкой, так и гидроимпульсным воздействием за счет создания перепада давления между затрубным и трубным пространствами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс преобразования потока жидкости в зоне обработки скважины в пульсирующие радиальный высокочастотный и нисходящий осевой низкочастотный потоки сопровождают возвратно-поступательным перемещением трубной колонны.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед удалением отмытого кольматанта стационарной обратной промывкой трубную колонну поднимают в верхнее положение, увеличивают расход потока жидкости и резко опускают трубную колонну в поршневом режиме.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что создание перепада давления между затрубным и трубным пространствами осуществляют импульсным сообщением трубной колонны, находящейся под высоким давлением нагнетания, на устье с атмосферой при одновременном осуществлении обратной стационарной промывки.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что операции подъема трубной колонны в верхнее положение, увеличения расхода потока жидкости и резкого опускания трубной колонны в поршневом режиме повторяют несколько раз.

6. Устройство для очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта, содержащее пустотельный корпус, выполненный с возможностью присоединения к трубной колонне, размещенный в полости корпуса гидравлический пульсатор в виде рабочего органа, установленного в камере высокого давления, гидравлически связанной с внешним пространством радиальными каналами, выполненными в корпусе, и камеры низкого давления, расположенной ниже камеры высокого давления и сообщенной с внешним пространством осевым каналом, отличающееся тем, что оно снабжено эластичной воронкой-отражателем, закрепленной на наружной поверхности корпуса выше камеры высокого давления и обращенной большим диаметром вниз, и дроссельным клапаном с поршневым выступом, установленным в камере высокого давления на уровне расположения радиальных каналов с возможностью открытия последних в момент возникновения гидравлического удара в камере высокого давления, при этом радиальные каналы, выполненные в корпусе, расположены в верхней части камеры высокого давления, а рабочий орган гидравлического пульсатора выполнен в виде пружинно-клапанного узла и установлен с возможностью периодического сообщения камеры высокого давления с камерой низкого давления при прямом прокачивании жидкости и постоянного их сообщения между собой при изменении направления прокачивания жидкости на противоположное.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в корпусе выше камеры высокого давления выполнены радиальные отверстия для сообщения полости эластичной воронки-отражателя с полостью корпуса, перекрытые кольцевым обратным клапаном, установленным с возможностью их открытия при изменении направления прокачивания жидкости с прямого на противоположное.

РИСУНКИ

Рисунок 1