Устройство для воздействия на призабойную зону скважины импульсом депрессии

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для повышения производительности скважин, эксплуатирующихся штанговыми глубинно-насосными установками. Устройство для воздействия на призабойную зону скважины импульсом депрессии снабжено цилиндрическим корпусом с боковыми отверстиями и с заглушкой в нижней торцевой части. В корпусе размещен с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапаном. На колонне насосно-компрессорных труб установлен патрубок. На патрубке установлен уплотнительный элемент. Корпус телескопически установлен на патрубке колонны насосно-компрессорных труб с возможностью осевого перемещения и взаимодействия через подвижный упор с уплотнительным элементом. Уплотнительный элемент - пустотелая цилиндрическая упругая манжета с отверстиями. Отверстия манжеты выполнены в средней ее части. Повышается эффективность очистки призабойной зоны пласта за счет обеспечения многократных импульсов депрессии и создания циклических знакопеременных градиентов давлений в зоне дренирования с одновременной откачкой жидкости из скважины. 2 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для воздействия на призабойную зону импульсом депрессии с целью повышения производительности скважин, эксплуатирующихся штанговыми глубинно-насосными установками.

Известно устройство для создания мгновенных депрессий на пласт, включающее колонну насосно-компрессорных труб с пусковыми отверстиями и подвижным колонным узлом над пакером и перфорированный хвостовик [1].

Недостатком известного устройства является использование специального оборудования (подъемник, компрессор) при низкой производительности и трудоемкость проводимых операций по созданию импульсов мгновенных депрессий на пласт.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство для создания депрессии на пласт, включающее колонну насосно-компрессорных труб, снабженную в нижней части разрывной диафрагмой и уплотнительным элементом, установленным между верхним подвижным и нижним неподвижным упорами. Уплотнительный элемент выполнен в виде пустотелой цилиндрической упругой манжеты с отверстиями в верхней части и снабжен с внутренней стороны цилиндрической пружиной и который в момент разрыва диафрагмы перекрывает затрубное пространство скважины [2].

Данное устройство не обеспечивает создание многократных импульсов депрессии для качественной очистки призабойной зоны пласта без дополнительных многократных спускоподъемных операций. Резкий гидравлический удар в момент создания глубокой разовой депрессии может привести к разрушению призабойной зоны и смятию эксплуатационной колонны скважины. Кроме того, в процессе воздействия не обеспечивается создание циклических знакопеременных градиентов давлений, обуславливающих колебательно-волновые движения флюидов в зоне дренирования, благоприятно влияющих на процесс очистки призабойной зоны пласта от кольматирующих частиц.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки призабойной зоны пласта за счет обеспечения многократных импульсов депрессии и создание циклических знакопеременных градиентов давлений в зоне дренирования с одновременной откачкой жидкости из скважины.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для воздействия на призабойную зону скважины импульсом депрессии снабжено цилиндрическим корпусом с боковыми отверстиями и с заглушкой в нижней торцевой части, в котором размещен с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапаном. Цилиндрический корпус телескопический установлен на патрубке колонны насосно-компрессорных труб с возможностью осевого перемещения и взаимодействия через подвижный упор с уплотнительным элементом, также установлен на патрубке. При этом отверстие манжеты уплотнительного элемента выполнены в средней ее части.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, установленное в скважине; на фиг.2 - показан узел уплотнительного элемента в момент создания импульса депрессии.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 с заглушкой 2 с боковыми отверстиями 3, гидродинамически связывающие внутреннюю полость корпуса 1 с затрубным пространством скважины 4 и продуктивным пластом 5. Плунжер 6 с нагнетательным клапаном 7, размещенным в корпусе 1, при помощи колонны штанг 8 соединен со станком-качалкой (на фиг. не показан). Корпус 1 верхним концом через переводник 9 жестко соединен с подвижным упором 10, телескопически установленным на патрубке 11, который закреплен на колонне насосно-компрессорных труб 12. Уплотнительный элемент в виде упругой пустотелой цилиндрической манжеты 13 с радиальными отверстиями 14 и цилиндрической пружиной 15, соосно размещенной в ней, установлен на патрубке 11 между упорами 16 и 10, которые имеют центраторы 17 и 18.

Устройство работает следующим образом.

Устройство без плунжера 6 опускается на колонне насосно-компрессорных труб 12 в скважину 4. Во время спуска устройства в скважину подвижный упор находится в крайнем нижнем положении и при помощи срезных штифтов (на фиг. 1, 2 не показаны) фиксируется на ограничителе патрубка 11. Манжета 13 благодаря пружине 15 находится в растянутом состоянии с наружным диаметром меньшим, чем внутренний диаметр эксплуатационной колонны скважины 4.

В процессе спуска устройства давление внутри манжеты 13 выравнивается с давлением в скважине благодаря поступлению жидкости по радиальным отверстиям 14, а центраторы 17 и 18 предохраняют ее от протирания о стенки скважины 4.

Устройство устанавливается в скважине 4 таким образом, что корпус 1 находится напротив обрабатываемого пласта 5, а манжета 13 выше его кровли. Далее спускается плунжер 6 на колонне штанг 8 и устанавливается в корпусе 1. При этом длина хода плунжера 6 выбирается такой, чтобы обеспечивалось открытие боковых отверстий 3 при крайнем верхнем и закрытие при крайнем нижнем положении плунжера 6.

Рабочий объем в корпусе 1, длина хода плунжера 6, расположение и диаметр отверстий 3 выбираются исходя из параметров конкретной скважины и обрабатываемого пласта.

При ходе колонны штанг 8 и связанного с ней плунжера 6 вниз открывается клапан 7, перекрываются отверстия 3 корпуса 1 и жидкость перекачивается в пространство, находящееся над клапаном 7. В момент начала хода плунжера 6 вверх клапан 7 закрывается и под ним в корпусе 1 создается разрежение. Причем чем выше перемещение плунжера, тем меньше давление в полости разрежения корпуса 1. При этом за счет разности давления в полости разрежения и забойного давления в скважине 4 создается вертикальная выталкивающая сила, которая действует на заглушку 2 корпуса 1. Под действием этой силы корпус 1 и жестко соединенный с ним подвижный упор 10, разрушая срезные штифты, перемещается вверх. Упор 10, преодолевая упругую силу пружины 15, прижимает манжету 13 и диаметрально ее расширяет. Радиальные отверстия 14 в момент касания со стенкой скважины 4 прикрываются, а жидкость, находящаяся во внутренней полости манжеты 13, обуславливает равномерное распространение давления сжатия в ней. При достижении опорной поверхности переводника 9 нижнего торца ограничителя патрубка 11 затрубное пространство оказывается надежно перекрытым манжетой 13.

Плунжер 6 продолжает движение вверх и к моменту открытия отверстия 3 происходит максимальное разрежение в корпусе 1. Жидкость из-под манжетной и прискважинной зон устремляется в корпус 1. При этом под манжетой 13 в забое скважины 4 происходит глубокий импульс депрессии, вызывающий ускоренное движение флюида в призабойной зоне, и распространяющийся в соответствии с пъезопроводностью пласта 5. После выравнивания давления жидкости в корпусе 1 с текущим забойным давлением корпус 1 с подвижным упором 10 за счет собственного веса и упругой силы сжатия пружины 15 перемещается вниз. При этом манжета 13, диаметрально уменьшаясь, разгерметизирует затрубное пространство скважины. Гидростатическое давление столба жидкости, находящейся над уплотнительным элементом, моментально передается в забой скважины и создает импульс давления, который также распространяется в призабойной зоне скважины.

В результате вначале в призабойной зоне создается импульс депрессии, а затем импульс давления, который вновь сменяется импульсом депрессии и т.д. Таким образом, создание переменных во времени импульсов депрессии и импульсов давления обуславливает возникновение знакопеременных (растягивающих и сжимающих) градиентов давления в призабойной зоне скважины. Это приводит к образованию микротрещин в горных породах и качественную очистку от загрязнений перового пространства призабойной зоны скважины.

После воздействия на призабойную зону пласта с одновременной откачкой жидкости из скважины в течение 2-3 суток осуществляется извлечение устройства и спуск глубинного штангового насоса расчетными параметрами для эксплуатации скважины.

Совокупность заявленных существенных признаков технического решения позволяет получить новый технологический результат, а именно за счет обеспечения многократных импульсов депрессий с одновременным созданием циклических знакопеременных градиентов давления в зоне дренирования достигается более эффективное воздействие на призабойную зону пласта.

Предлагаемое устройство позволяет сочетать интенсивное дренирование призабойной зоны с другими методами интенсификации работы скважины, например, с закачкой технологической жидкости (растворителей АСПО, растворов ПАВ и т. д.) для обработки призабойной зоны пласта без подъема забойного оборудования.

Источники информации 1. Абдуллин Ф.С. Повышение производительности скважин.- М.: Недра, 1975, с.178.

2. Патент PU 2014443 C1, опубл. 15.06.1994.

Формула изобретения

Устройство для воздействия на призабойную зону скважины импульсом депрессии, включающее колонну насосно-компрессорных труб, установленный между упорами, один из которых - подвижный, уплотнительный элемент, выполненный в виде пустотелой цилиндрической упругой манжеты с отверстиями, снабженной с внутренней стороны цилиндрической пружиной, растягивающей ее в осевом направлении, отличающееся тем, что на колонне насосно-компрессорных труб закреплен патрубок и подсоединен к ней цилиндрический корпус с боковыми отверстиями и заглушкой в нижней торцевой части, уплотнительный элемент расположен на патрубке, в цилиндрическом корпусе размещен с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапаном, при этом цилиндрический корпус телескопически установлен на патрубке с возможностью осевого перемещения и взаимодействия через подвижный упор с уплотнительным элементом, циклически перекрывающим затрубное пространство, а отверстия в манжете выполнены в средней ее части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2