Скважинное оборудование для обработки призабойной зоны пласта и гидродинамический генератор колебаний расхода для него

 

Изобретение предназначено для добычи нефти и может быть использовано для освоения, повышения продуктивности нефтегазосодержащих горизонтов при ремонте и эксплуатации скважин. Оборудование содержит струйный насос с корпусом, включающий камеру смешения, сопловую камеру с проходным каналом через пакер и фильтр-муфту. Внутри фильтра муфты установлен клапан-реле и регулятор расхода или давления. Гидродинамический излучатель установлен под пакером на колонне труб на уровне интервала перфорации. Клапан-реле снабжен реле времени и установлен между регулятором давления и излучателем. Параллельно клапану-реле выполнен переточный канал. Гидродинамический излучатель выполнен в виде автоколебательного низкочастотного генератора колебаний расхода. В гидродинамическом излучателе проточная камера снабжена дополнительным соплом, расположенным напротив основного. Полость входа основного и дополнительного сопл выполнена общей. Повышается эффективность работы скважинного оборудования благодаря достижению максимальных энергетических параметров колебательного воздействия, увеличению периода колебательного воздействия в условиях достаточной депрессии на пласт при минимальных расходах рабочей жидкости, что позволяет повысить эффективность обработки. Кроме того, гидродинамический генератор при данном исполнении не имеет движущихся механических узлов, обладает повышенной износостойкостью и возможностью эффективной работы с использованием агрессивных и высокогазонасыщенных рабочих жидкостей. 2 с. и 16 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а также к технике возбуждения колебаний скорости, расхода и давления жидкости и может быть использовано в качестве нефтепромыслового оборудования при освоении и повышении продуктивности нефтегазосодержащих горизонтов, а также в процессах добычи нефти, может быть использовано для обработок водозаборных скважин.

Известно устройство для освоения и обработки продуктивных горизонтов путем создания высокочастотных волн растяжения сжатия в пластовой жидкости при депрессии на пласт (а. с. N 1740640 E 21 B 43/25), состоящее из струйного насоса, подвешенного с пакером на колонне труб, где в камере смешения насоса, перед соплом, размещен высокочастотный гидродинамический излучатель.

Недостатками известного устройства является низкая эффективность очистки призабойной зоны от кольматанта из-за малости энергетического уровня осуществляемого колебательного воздействия на загрязненную кольматантом (глинистыми, механическими, асфальто-смолистыми и др. частицами) область призабойной зоны, что связано и с особенностями реализуемого механизма создания колебаний, и со значительным поглощением высокочастотной колебательной энергии в скважинной жидкости и насыщенной пористой среде коллектора.

Известен гидродинамический генератор, содержащий корпус, установленную в нем проточную камеру с каналами закрутки и выходным соплом и напорную магистраль, сообщенную с каналами закрутки (А.с. N 1257305, кл. F 15 B 21/12).

Недостатком известного генератора колебаний является узкий диапазон эксплуатации, что связано с особенностями реализуемого механизма колебаний.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство, предназначенное для добычи нефти, освоения продуктивных горизонтов и очистки призабойной зоны (опубликованная заявка на изобретение N 93039729/06(039337), опубл. в Б.И. N 14, 1996 г.), состоящее из струйного насоса, установленного с пакером на колонне труб, ответвительной фильтр-муфты, гидродинамического излучателя, установленного под пакером на колонне труб, имеющего гидравлическую связь с напорной магистралью через клапан-реле дифференциального давления.

Недостатками известного изобретения являются низкая эффективность обработки слабопродуктивных скважин, вскрывающих низкопроницаемые, сильно загрязненные в призабойной зоне коллектора, ослабление эффективности для глубоких скважин, существенные затруднения при сочетании работы оборудования с процессами реагентных обработок пласта.

Недостатки работы устройства обусловлены тем, что при нулевой продуктивности или слабом притоке из пласта во время обработки с известным устройством обеспечивается только лишь режим одновременной работы струйного насоса и гидродинамического излучателя, при этом из-за расхода жидкости через излучатель затруднительно обеспечивать и создание заметных депрессий на пласт, и генерацию достаточно высокоамплитудных колебаний давления на забое. А последнее является обязательным условием эффективности обработки. Для создания даже самой минимальной депрессии требуется обеспечивать весьма большой общий расход рабочей жидкости при значительном давлении закачки в напорной магистрали, что усложняет процесс обработки, требует предельных режимов работы штатного насосного нефтепромыслового оборудования, повышает вероятность сбоев и поломок в процессе обработок. С увеличением глубин скважин вышеописанные трудности возрастают. А для скважин глубиной, приближающейся к 4000 м и более, требуемое давление закачки уже превышает условия безопасной работы скважинных трубных систем.

Кроме того, известное устройство не позволяет в полной мере осуществлять в совокупности с депрессионно-вибрационным воздействием какое-либо реагентное воздействие на пласт, без чего для отдельных категорий скважин получение достаточно благоприятного результата затруднительно.

Известен также гидродинамический генератор колебаний, содержащий корпус, размещенную в нем проточную камеру с каналами закрутки, и основным соплом, центральное тело, установленное в проточной камере с зазором относительно ее боковой стенки, напорную магистраль, соединенную с каналами закрутки и дополнительную магистраль, подсоединенную к напорной магистрали через ограничитель расхода и сообщенную с основным соплом через зазор между центральным телом и стенкой проточной камеры. (Решение о выдаче патента по заявке N 94022950/06).

Недостатком известного генератора является недостаточно высокая эффективность его работы, связанная с большими потерями на вязкостное трение рабочей жидкости в проточных каналах и с ограниченным ее расходом при заданных габаритах устройства.

Задача изобретения - повышение эффективности работы устройства при увеличении надежности, расширении функциональных возможностей и диапазона применимости по глубинам и категориям скважин, снижение энергетических затрат, а также повышение эффективности работы гидродинамического генератора при сохранении его приемлемых для скважины габаритов и параметров подачи рабочей жидкости, например давлений закачки.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем струйный насос с корпусом, установленный на пакере на колонне труб, включающий камеру смешения, сопловую камеру с проходным каналом через пакер и фильтр-муфту, внутри которого установлен клапан-реле и регулятор расхода или давления, гидродинамический излучатель, установленный под пакером на колонне труб на уровне интервала перфорации, согласно изобретению клапан-реле снабжен реле времени и установлен между регулятором давления и излучателем, параллельно клапану-реле выполнен переточный канал, а гидродинамический излучатель выполнен в виде автоколебательного низкочастотного генератора колебаний расхода.

При этом реле времени может быть выполнено с раздельной регулировкой времени открытия и закрытия, переточный канал - регулируемым, а на линии всасывания струйного насоса установлен обратный клапан.

В качестве клапана-реле может быть использован гидравлический дифференциальный клапан-реле, а в качестве регулятора расхода - гидравлический регулятор расхода или давления. В качестве реле времени - гидравлическое реле времени. В качестве струйного насоса - струйный насос с импульсной подачей пассивной жидкости в камеру смешения.

На линии питания перед сопловой камерой струйного насоса может быть установлен аэратор, а на выходе из камеры смешения - сепаратор.

В качестве автоколебательного низкочастотного генератора может быть использован генератор колебаний расхода, основанный на взаимодействии вихревого потока с дополнительным управляющим потоком. При этом в целях оптимизации режима работы оборудования генератор колебаний расхода может быть гидравлически связан с воздушно-газовой полостью и согласован с частотой ее собственных колебаний. Генератор колебаний расхода может быть также согласован с полуволновым резонатором - преобразователем, выполненным в виде установленной на выходе генератора трубы со щелями и отражателем, например, с отверстиями в средней части.

Генератор колебаний расхода может быть также дополнительно согласован с акустическими параметрами скважинной жидкости и расстоянием от пакера до щелей резонатора-преобразователя или со сжимаемостью скважинной жидкости, объемом подпакерного пространства, длиной и диаметром перфорационных каналов скважины.

Поставленная задача достигается тем, что при работе предлагаемого устройства обеспечивается постоянная периодическая работа в оптимальном режиме как струйного насоса, так и гидродинамического излучателя при обработках скважин любой продуктивности, в том числе низкопродуктивных и скважин с полным отсутствием притока пластовой жидкости. В фазе работы струйного насоса гидродинамический излучатель отключается и не потребляет расход рабочей жидкости. Это позволяет применять струйный аппарат с высоконапорными рабочими характеристиками, обеспечивающими создание глубоких импульсных депрессий на пласт. Спустя определенное время, которое задается регулировкой реле времени, клапан-реле срабатывает и открывает поток рабочей жидкости на излучатель.

Струйный насос выходит из области оптимального режима и через определенный промежуток времени депрессия на пласт уменьшается до определенного значения, после чего клапан-реле закрывается. Время падения депрессии при этом определяется величиной расхода жидкости через излучатель. Регулировкой реле времени изменяют время работы излучателя в условиях сохранения депрессии до некоторой достаточной величины. Для того чтобы максимизировать время этой второй фазы периода работы устройства, в качестве гидродинамического излучателя использован автоколебательный, низкочастотный генератор расхода. Резонансные режимы возбуждения колебаний в скважинных системах преимущественно находятся в области низких частот (от 1 до 1000 Гц). Автоколебательность генератора позволяет осуществлять достаточно точное согласование его периода колебаний с периодом собственных колебаний резонансной системы. Это позволяет существенно уменьшить расход рабочей жидкости, потребляемый излучателем, при сохранении достаточно больших величин амплитудных параметров возбуждаемых в пласте упругих колебаний, которые необходимы для достижения эффективности обработки.

Эффективность обработки существенно возрастает за счет повышения времени работы генератора в условиях достаточной депрессии на пласт.

Раздельная периодическая работа струйного насоса и данного генератора позволяет существенно уменьшать давление нагнетания в линии питания и расход рабочей жидкости, что расширяет диапазон работы устройства по глубинам скважин и наряду с использованием гидравлического принципа срабатывания клапана-реле, реле времени и особенностью функционирования предлагаемого излучателя значительно повышает надежность работы устройства.

Выполнение струйного насоса в виде струйного насоса с импульсной подачей пассивной жидкости в камеру смешения также позволяет уменьшать общий расход рабочей жидкости, поскольку данное исполнение позволяет существенно повышать коэффициент инжекции струйного устройства, что также способствует надежности работы и снижению энергозатрат.

Наличие дополнительных функций управления, осуществление которых становится возможным при выполнении переточного канала питания генератора параллельно клапану-реле и установке обратного клапана на линии всасывания струйного насоса, расширяет функциональные возможности оборудования - появляется возможность сочетания вибрационно-депрессионного воздействия с физико-химическим, поскольку в отличие от прототипа становится возможным производить доставку требуемого объема реагента на забой скважины и его задавку в пласт при медленном гидравлическом режиме работы установки, когда струйный насос не выходит на рабочий режим создания депрессии. Для определенных категорий скважин проведение реагентного воздействия в сочетании с вибрационно-депрессионным обязательно для достижения общего эффекта обработки. Кроме того, наличие регулируемого по гидравлическому сопротивлению переточного канала питания излучателя расширяет возможности его совместной работы со струйным насосом, появляется дополнительная возможность увеличивать время цикла вибровоздействия там, где условия скважины это позволяют, что также повышает эффективность обработки.

Поставленная задача достигается также тем, что в гидродинамическом генераторе колебаний, содержащем корпус, размещенную в нем проточную камеру с каналами закрутки и основным соплом, центральное тело, установленное в проточной камере с зазором относительно ее боковой стенки, напорную магистраль, соединенную с каналами закрутки, и дополнительную магистраль, подсоединенную к напорной магистрали через ограничитель расхода и сообщенную с основным соплом через зазор между центральным телом и стенкой проточной камеры, в нем согласно изобретению проточная камера снабжена дополнительным соплом, расположенным напротив основного сопла, причем полость входа основного и дополнительного сопла выполнена общей.

Выполнение дополнительного сопла напротив основного сопла позволяет разместить его в прежних габаритах, так как для дополнительного сопла используется свободный объем внутри генератора, а именно то его место, которое в известном решении занято центральным телом.

Выполнение полости входа основного и дополнительного сопл общей позволяет сделать потери давления жидкости минимальными, так как в этом случае потоки жидкости, поступающие на основное и дополнительное сопла, своей общей стороной соприкасаются между собой, а не со стенкой, как в прототипе. А так как эти потоки жидкости имеют одинаковые параметры, например, по скорости и давлению, то потери из-за их взаимодействия будут минимальными. Во всяком случае, во много раз меньшими, чем при взаимодействии каждой общей стороны отдельного потока жидкости со своей неподвижной стенкой полости. Снижение потерь давления в общей полости, а также наличие двух сопл на выходе (основного и дополнительного), имеющих практически удвоенную площадь проходного сечения, позволяет увеличить расход жидкости через проточную камеру даже при неизменности давления жидкости на входе в генератор. Вследствие резкого уменьшения потерь на трение существенно возрастает амплитуда колебаний расхода жидкости через генератор.

С точки зрения максимального использования внутреннего объема и получения минимальных габаритов генератора дополнительное сопло следует выполнять внутри центрального тела.

Для расширения диапазона частот генератор целесообразно снабдить упругой полостью, сообщенной с дополнительной магистралью. Наиболее простым получается исполнение генератора, у которого упругая полость выполнена в виде объема, заполненного газом, а между дополнительной магистралью и объемом, заполненным газом, установлена эластичная оболочка.

Соединив выходы обеих сопел между собой, можно в тех же габаритах практически удвоить площадь проходного сечения сопл.

Для дальнейшего расширения эксплуатационных возможностей дополнительная магистраль может быть сообщена дополнительным каналом с выходом генератора. При этом дополнительный канал может быть выполнен в центральном теле и снабжен дополнительным ограничителем расхода.

Анализ отобранных в процессе поиска информации технических решений показал, что в науке и технике нет объекта, аналогичного по заявляемой совокупности существенных признаков и наличию нового технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого оборудования критерию "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 схематически изображено скважинное оборудование для обработки призабойной зоны пласта; на фиг. 2 - представлен продольный разрез генератора с упругой полостью и дополнительным каналом в центральном теле; на фиг. 3 - разрез по А-А по каналам закрутки; на фиг. 4 - разрез по Б-Б по каналам выхода дополнительного сопла; на фиг. 5 показан вариант исполнения резонатора преобразователя; на фиг. 6 показан вариант размещения оборудования с установкой на линии питания перед сопловой камерой аэратора, а на выходе из камеры смешения струйного насоса-сепаратора.

Оборудование состоит из опущенных в скважину 1 на лифтовой колонне труб 2 струйного насоса 3 с сопловой камерой 4, камерой смешения 5 и диффузором 6, пакера 7, фильтра-муфты 8, с которой на трубах подсоединены регулятор давления 9, клапан-реле 10 с реле времени 11 и гидродинамический генератор колебаний расхода 12. Из сопловой камеры 4 струйного насоса выполнен проходной канал 13, проходящий через ствол пакера 7 и фильтр-муфту 8 и создающий гидравлическую связь генератора 12 с лифтовой колонной труб 2. На линии питания генератора параллельно клапану-реле 10 выполнен переточный канал 14 с ограниченной до заданной величины пропускной способностью. На линии всасывания струйного насоса выполнен обратный клапан 15.

Гидродинамический генератор колебаний содержит корпус 16, размещенную в нем проточную камеру 17 с каналами закрутки 18 и основным соплом 19 и напорную магистраль 20, сообщенную с каналами закрутки 18. Каналы закрутки 18 тангенциальные, но могут быть любого типа, например, шнековыми или винтовыми. Генератор снабжен центральным телом 21, установленным в проточной камере 17 с зазором 22 относительно ее боковой стенки и дополнительной магистралью 23 с ограничителем расхода 24. Магистраль 23 подключена к напорной магистрали 20 через ограничитель расхода 24 и сообщена с соплом 19 через зазор 22 между центральным телом 21 и стенкой проточной камеры 17. Ограничитель расхода 24 может быть выполнен регулируемым. Проточная камера 17 снабжена дополнительным соплом 25, расположенным напротив основного сопла 19 и выполненным в центральном теле 21. Полость 26 является общей полостью входа основного 19 и дополнительного 25 сопл. Выход 27 дополнительного сопла 25 соединен обводной магистралью 28 с выходом основного сопла 19. Генератор снабжен упругой полостью 29, заполненной газом и подвижной перегородкой, выполненной в виде эластичной оболочки 30, заключенной в сетчатый кожух. Дополнительная магистраль 23 сообщена дополнительным каналом 31 с выходом генератора. Дополнительный канал 31 выполнен в центральном теле 21, что упрощает конструктивную доработку генератора. Дополнительный канал 31 снабжен ограничителем расхода, выполненным в виде съемного жиклера 32. Это позволяет регулировать расход через генератор и оптимизировать режим его работы. При нулевой площади проходного сечения жиклера 32 он превращается в заглушку и жидкость по дополнительному каналу на выход не поступает.

Оборудование работает следующим образом.

В скважину 1 спускается на лифтовой колонне труб 2 струйный насос 3, пакер 7, фильтр-муфта 8, регулятор давления 9, клапан-реле 10 с реле времени 11, переточным каналом 14 и генератор колебаний расхода 12 на трубах, причем генератор устанавливается на уровне обрабатываемого пласта. Затем на расчетной глубине производится посадка пакера.

Геометрические параметры и режимы давления работы струйного насоса и генератора, глубина посадки пакера, времена срабатывания клапана-реле с реле времени, проводимость переточного канала предварительно рассчитываются по специальной компьютерной программе, имеющейся у "Ойл-Инжиниринг" исходя из геолого-промысловых данных объекта обработки.

К лифтовой колонне труб подключается насосный агрегат, а из затруба прокладывается выкидной трубопровод к емкости с рабочей жидкостью, в которую опущен приемный шланг насосного агрегата. По лифтовой колонне труб насосным агрегатом закачивают рабочую жидкость (например, нефть, воду и др.) с расчетным давлением, при этом струйный насос начинает работать в оптимальном режиме и за счет отсоса жидкости на забое скважины снижается давление ниже пластового. Это давление воспринимается клапаном-реле и при снижении давления до заданного минимального происходит срабатывание реле времени на открытие клапана-реле. Установкой реле времени открывание клапана задерживается на заданную величину, которая определяется по характеристикам объекта обработки и необходима для создания требуемого градиента давления в прискважинной зоне.

Целесообразно выполнять реле времени с раздельными линиями регулировки времени открывания и закрывания клапана-реле, это предоставляет дополнительные возможности для регулирования продолжительности работы генератора и струйного насоса. Целесообразно выполнять переточный канал параллельно клапану-реле с регулируемой пропускной способностью, что позволяет задавать необходимое ограничение расхода через генератор и расширять возможности согласования работы струйного насоса и излучателя при сохранении возможности выполнения дополнительных скважинных операций пропуска реагента и его задавки в пласт.

После открывания клапана-реле на генератор поступает оптимальный расход. Появление расхода жидкости через генератор вызывает увеличение объема жидкости, отсасываемого насосом, и последний выходит из оптимального режима, что приводит к уменьшению депрессии на пласт. После уменьшения депрессии до заданной величины происходит срабатывание клапана-реле на закрывание, причем наличие реле времени позволяет производить задержку момента закрывания, в это время генератор продолжает работать, что обеспечивает необходимый для эффективного вибровоздействия период создания колебаний. Период работы генератора в условиях достаточной депрессии на пласт можно увеличить при разумном ограничении потребляемого им расхода жидкости. С этой целью в устройстве в качестве гидродинамического излучателя используется низкочастотный автоколебательный генератор, который целесообразно выполнять в виде генератора расхода, основанный на взаимодействии вихревого потока жидкости с дополнительным управляющим потоком, поскольку это исполнение [А.А.Денисов, В. С.Нагорный . Пневматические и гидравлические устройства автоматики.- М.: Высшая школа, 1978, 212 с.] обеспечивает максимальный коэффициент усиления по мощности управлением генерацией колебаний среди всех других известных способов гидравлической генерации и, следовательно, максимальный коэффициент полезного действия излучателя. Важной особенностью генераторов подобного типа является автоколебательность процесса возбуждения колебаний именно в низкочастотной области, что позволяет согласовывать рабочую частоту генератора с присущими скважинной системе собственными частотами колебаний. Подобное согласование позволяет не только существенно повышать амплитуду упругих колебаний в скважине, но и улучшать пространственно-энергетическое распределение упругих колебаний в призабойной зоне пласта при заданном расходе рабочей жидкости через генератор, что повышает эффективность воздействия. Гидравлическая связь генератора с воздушно-газовой полостью позволяет в области низких частот в широких пределах регулировать частоту генерации и дополнительно увеличивать амплитуду упругих колебаний в жидкости.

Гидродинамический генератор колебаний работает следующим образом.

Жидкость от источника энергии по напорной магистрали 20 поступает через каналы 18 в проточную камеру 17 и образует там полый жидкостный вихрь. Также из напорной магистрали 20 жидкость через ограничитель расхода 24 поступает в дополнительную магистраль 23 и из нее в зазор 22 между центральным телом 21 и боковой стенкой проточной камеры 17. В первой фазе процесса давление на периферии жидкостного вихря, а значит, и в зазоре 22 вследствие наличия центробежных сил превышает давление жидкости в магистрали 23, что препятствует поступлению жидкости из дополнительной магистрали 23 в проточную камеру 17. Это приводит к росту давления в дополнительной магистрали 23. При превышении давления в магистрали 23 давления в жидкостном вихре происходит разрушение вихря и выброс жидкости из магистрали 23 через основное 19 и дополнительное 25 сопла. Причем расход жидкости через генератор получается увеличенным в 2 раза, что связано с двойным увеличением суммарной площади сопл. Амплитуда колебаний расхода жидкости также существенно увеличивается вследствие резкого уменьшения гидравлических потерь на входе в сопла. После выброса жидкости из дополнительной магистрали 23 давление в ней падает, в проточной камере 17 опять образуется жидкостный вихрь и процесс автоколебаний повторяется. При наличии в генераторе упругой полости 29 частота колебаний уменьшается, так как увеличивается время роста давления в дополнительной магистрали 23 при запирании потока. В генераторе с дополнительным каналом 31 колебания жидкости из дополнительной магистрали 23 передаются в канал 31. При этом необходимо строгое согласование площадей проходных сечений ограничителя расхода 24 и дополнительного канала 31 или жиклера 32 для обеспечения автоколебательного режима работы генератора. Причем в этом случае на выходе из генератора образуются по меньшей мере две пульсирующие струи - кольцевая на периферии и сосредоточенная по центру. Это существенно расширяет возможности технологического использования генератора.

На выходе генератора целесообразно устанавливать согласующий резонатор-преобразователь колебаний расхода в колебания давления (фиг. 3), выполненный в виде трубы 33 заданной расчетной длины с щелями 34 в средней части и отражателем 35. В отражателе целесообразно выполнить отверстия для обеспечения циркуляции жидкости вдоль резонатора, без которых есть вероятность засорения низа резонатора частицами кольматанта, выходящими из пласта и оседающими на забой.

Возможность осуществления резонансного режима возбуждения скважинной системы при применении заявляемого оборудования появляется из-за имеющихся отражательных свойств пакера и возможности возникновения стоячих волн в трубах устройства.

Кроме того, в низкочастотной области при согласовании упругости объема жидкости, ограниченного пакером, со скоростью пульсаций жидкости в перфорационных каналах скважины обеспечивается резонансный режим возбуждения колебании по типу резонатора Гельмгольца, при котором существенно повышается излучение упругой колебательной энергии из скважины в пласт.

Таким образом, данное техническое решение обеспечивает функционирование гидродинамического генератора колебаний с достижением максимальных энергетических параметров колебательного воздействия при минимальном расходе рабочей жидкости, что позволяет существенно увеличить период вибровоздействия в фазах работы устройства и эффективность обработки. Кроме того, при данном исполнении излучатель не имеет движущихся механических узлов, что обеспечивает повышенную износостойкость, может эффективно работать на рабочих жидкостях с большим содержанием взвешенных механических частиц, а также с большим газосодержанием. Все это повышает надежность работы устройства и расширяет его функциональные возможности. Так, при работе на глубоких скважинах свыше 4000 м для расширения возможностей оптимального функционирования струйного насоса целесообразно производить аэрацию рабочей жидкости с целью облегчения столба жидкости в затрубном пространстве выше пакера. Это позволяет конструкция генератора, позволяющая использовать для питания водогазовую смесь. Для этого устанавливается (фиг. 2) на устье аэратор 36, например, эжектор, а выходящая из затрубья смесь направляется в емкость через сепаратор 37 для отделения газа и взвешенных частиц из рабочей жидкости.

При работе устройства в фазе работы генератора под действием высокоамплитудных упругих колебаний происходит снижение вязкости кольматанта и отрыв его частиц от стенок перового пространства, расширяются каналы фильтрации.

Поскольку при этом вибрация сочетается с достаточной величиной депрессии, сопровождающейся отбором пластовой жидкости, то загрязнения эффективно удаляются из призабойной зоны пласта, ускоряется фильтрация и расширяется профиль притока в скважину.

При отключении генератора ввиду высоконапорности используемого струйного насоса образуется импульсная депрессия на пласт, а поскольку высоковязкие структурированные загрязнения в коллекторе призабойной зоны имеют существенными временами релаксации (временами тиксотропного структурирования) после отключения вибрации, то фильтрация по поровым каналам сохраняется, а процесс очистки не прерывается вплоть до очередного включения вибрации.

Процессы открытия и закрытия клапана реле периодически повторяются, что обеспечивает попеременно и согласованно как оптимальные условия работы струйного насоса для создания требуемой величины депрессии на пласт, так и оптимальные условия для работы гидродинамического излучателя.

Величины минимального и максимального давлений срабатывания клапана-реле определяются исходя из конкретных геолого-физических условий скважины, в частности по загрязненности призабойной зоны и т. д. Так, например, максимальное снижение давления на забое скважины может определяться наличием водоносных пластов, прилегающих к продуктивному нефтяному пласту, где перепад давления на метр разобщаемого интервала не должен превышать 1,5-2,0 МПа. Максимальное забойное давление в фазах работы устройства может задаваться как выше, так и ниже пластового. Это диктуется конкретной геолого-промысловой ситуацией и предлагаемое оборудование позволяет осуществлять необходимые режимы перепадов давлений.

Выполнение переточного канала вместе с выполнением обратного клапана на линии всасывания струйного насоса расширяет при проведении обработки в сочетании с закачкой реагентов (кислот, растворов ПАВ, композиций и др.) функциональные возможности предлагаемого оборудования. Закачивают при открытом затрубном пространстве расчетное количество реагента в лифтовую колонну труб до пакера. Затем затрубное пространство закрывают и производят задавку части жидкости в пласт при медленном гидравлическом режиме работы устройства. Благодаря установке обратного клапана требуемый объем реагента при этом пропускается по переточному каналу через регулятор давления, минуя клапан-реле с реле времени, в подпакерное пространство лифтовых труб. После этого при открытом затрубном пространстве реагент доводится до интервала перфорации и при последующем закрытии затрубного пространства задавливается в пласт. После реагирования включается рабочий режим вибрационно-депрессионного воздействия и продукты реакции эффективно удаляются из призабойной зоны коллектора. Общий эффект обработки при сочетании вибрационно-депрессионного воздействия с реагентным несуммарен.

Для доказательства соответствия изобретения критерию "промышленная применимость" приводим конкретный пример его реализации в промысловых условиях.

Имеется нефтедобывающая скважина с 5-дюймовой обсадной колонной, глубина интервала перфорации 2600-2610 м, пластовое давление 25 МПа, плотность пластовой нефти 820 кг/куб.м, обводненность пластовой жидкости 50%, плотность пластовой воды 1100 кГ/куб.м, вязкость нефти 2,5 мПа•сек, газовый фактор 50 куб. м/куб. м. Дебит пластовой жидкости 4 куб.м/сут при забойном давлении 18 МПа.

Для обработки в скважину спускают колонну насосно-компрессорных труб диаметром 73 мм (2,5'') с установленными на ней струйным насосом, пакером, клапаном-реле с реле времени и гидродинамическим генератором ГЖ-1 конструкции авторов настоящего изобретения. Глубина установки насоса - 2580 м, пакера - 2582 м и генератора - 2605 м.

Клапан-реле отрегулирован на открывание при забойном давлении 5,2 МПа и закрывание при 15,0 МПа с задержкой по 2 мин с помощью реле времени. Переточный канал в обход клапана-реле отрегулирован на пропускание 0,1 величины расхода рабочей жидкости соответствующего оптимальному для генератора.

Характеристики струйного насоса, соответствующие данным условиям обработки, следующие: рабочая жидкость - пластовая вода, отношение площадей сопла и камеры смешения 0,46, коэффициент инжекции 0.25, давление закачки рабочей жидкости на устье 20 МПа, расход рабочей жидкости 10 куб.дм/сек. После установки пакера с лифтовой колонной на устье подключают насосные агрегаты типа 4АН-700 и производят закачку рабочей жидкости при открытом затрубье.

При работе струйного насоса достигается снижение давления на забое до 5,2 МПа с притоком пластовой жидкости 8 куб.м/сут. В этот момент происходит срабатывание клапана-реле на открывание и реле времени начинает производить задержку открытия клапана. По истечении 2 мин, на которое было настроено реле времени, клапан открывается и включается в оптимальном режиме гидродинамический генератор.

Рассчитанная по компьютерной программе "Ойл-Инжиниринг" частота колебаний расхода генератора, при которой достигается согласование работы генератора со скважиной по типу резонанса Гельмгольца, составляет 98 Гц.

Скважинный генератор настроен на данную частоту. Расход жидкости через генератор 3.5 куб. дм/сек, амплитуда колебаний давления на забое до 6 МПа. Под действием низкочастотных колебаний давления происходит эффективная очистка коллектора призабойной зоны с выносом загрязнений потоком рабочей жидкости на устье. Клапан-реле срабатывает на закрывание и реле времени выполняет задержку закрытия клапана. По истечении 5 мин, на которое было настроено реле времени, клапан закрывает поток жидкости через генератор и производит отключение виброволнового воздействия, далее происходит следующее снижение забойного давления вплоть до очередного достижения максимального уровня депрессии и включения генератора. Описанный цикл в процессе обработки многократно повторяется. После завершения обработки оборудование извлекают. Скважину пускают в эксплуатацию. За счет обработки дебит скважины увеличился до 20 куб.м/сут.

Отметим, что предлагаемый гидродинамический генератор колебаний расхода может с успехом использоваться в других различных областях техники: - при проведении различных гидроразмывных работ, например при добыче полезных ископаемых; - в различных технологических процессах, требующих интенсивных колебаний расхода и давления жидкости; - для привода механизмов, функционирующих в режиме периодических нагрузок; - для открытого или закрытого гидромассажа в оздоровительных и лечебных целях.

Формула изобретения

1. Скважинное оборудование для обработки призабойной зоны пласта, содержащее струйный насос с корпусом, установленный на пакере на колонне труб, включающий камеру смешения, сопловую камеру с проходным каналом через пакер и фильтр-муфту, внутри которого установлен клапан-реле и регулятор расхода или давления, гидродинамический излучатель, установленный под пакером на конце труб на уровне интервала перфорации, отличающееся тем, что клапан-реле снабжен реле времени и установлен между регулятором давления и излучателем, параллельно клапану-реле выполнен переточный канал, а гидродинамический излучатель выполнен в виде автоколебательного низкочастотного генератора колебаний расхода.

2. Скважинное оборудование по п.1, отличающееся тем, что реле времени выполнено с раздельными линиями регулировки времени открытия и закрытия.

3. Скважинное оборудование по п.1 или 2, отличающееся тем, что в качестве реле времени использовано гидравлическое реле времени.

4. Скважинное оборудование по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что переточный канал выполнен регулируемым, а на линии всасывания струйного насоса установлен обратный клапан.

5. Скважинное оборудование по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что в качестве клапана-реле использован гидравлический дифференциальный клапан-реле, а в качестве регулятора расхода или давления - гидравлический регулятор расхода или давления.

6. Скважинное оборудование по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что струйный насос выполнен в виде струйного насоса с импульсной подачей пассивной жидкости в камеру смешения.

7. Скважинное оборудование по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что на линии питания перед сопловой камерой струйного насоса установлен аэратор, а на выходе из камеры смешения - сепаратор.

8. Скважинное оборудование по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что автоколебательный низкочастотный генератор колебаний расхода выполнен в виде генератора колебаний расхода, основанного на взаимодействии вихревых потоков с дополнительными управляющими потоками.

9. Скважинное оборудование по п.1 или 8, отличающееся тем, что генератор колебаний расхода согласован с полуволновым резонатором-преобразователем, выполненным в виде установленной на выходе генератора трубы с щелями и отражателем, например с отверстиями, в средней части.

10. Скважинное оборудование по любому из пп.1, 8, 9, отличающееся тем, что генератор колебаний расхода гидравлически связан с воздушно-газовой полостью и согласован с частотой ее собственных колебаний.

11. Скважинное оборудование по любому из пп.1, 8-10, отличающееся тем, что генератор колебаний расхода дополнительно согласован с акустическими параметрами скважинной жидкости и расстоянием от пакера до щелей резонатора-преобразователя.

12. Скважинное оборудование по любому из пп.1, 8-11, отличающееся тем, что генератор колебаний расхода дополнительно согласован со сжимаемостью скважинной жидкости, объемом подпакерного пространства, длиной и диаметром перфорационных каналов скважины.

13. Скважинное оборудование по любому из пп.1-12, отличающееся тем, что параметры автоколебательного низкочастотного генератора колебаний расхода, скважинного оборудования и скважинной системы выбраны согласованными.

14. Гидродинамический генератор колебаний, содержащий корпус, размещенную в нем проточную камеру с каналами закрутки и основным соплом, центральное тело, установленное в проточной камере с зазором относительно ее боковой стенки, напорную магистраль, соединенную с каналами закрутки, и дополнительную магистраль, подсоединенную к напорной магистрали через ограничитель расхода и сообщенную с основным соплом через зазор между центральным телом и стенкой проточной камеры, отличающийся тем, что проточная камера снабжена дополнительным соплом, расположенным напротив основного сопла, причем полость входа основного и дополнительного сопла выполнена общей.

15. Гидродинамический генератор по п.14, отличающийся тем, что дополнительное сопло выполнено в центральном теле.

16. Гидродинамический генератор по п.14 или 15, отличающийся тем, что он снабжен упругой полостью, сообщенной с дополнительной магистралью.

17. Гиродинамический генератор по любому из пп.14-16, отличающийся тем, что выходы обеих сопл соединены между собой.

18. Гидродинамический генератор по любому из пп.14-17, отличающийся тем, что дополнительная магистраль сообщена дополнительным каналом с выходом генератора, при этом дополнительный канал выполнен в центральном теле и снабжен дополнительным ограничителем расхода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6