Термодинамический способ воздействия на призабойную зону скважины

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, понизившегося вследствие кольматации пласта. Осуществляют нагрев жидкости в изолированном интервале скважины путем прокачивания ее через гидравлическое сопротивление. Жидкость прокачивают по контуру: выход погружного скважинного электронасоса - гидравлическое сопротивление - изолированный пакерами интервал скважины. Нагрев жидкости осуществляют за счет рассеивания механической мощности. В результате нагрева в изолированном интервале скважины повышается давление. Осуществляется декольматация и гидроразрыв пласта. Способ прост в осуществлении. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, понизившегося вследствие закупоривания (кольматации) пласта асфальто-смолистыми и парафиновыми образованиями.

Известен способ гидроразрыва пласта (Гатиев С.М. и др. "Взаимодействие на призабойную зону нефтяных и газовых скважин". - М.: Недра, 1966), по которому изолируют пакерами интервал пласта и повышением давления производят его гидроразрыв.

К недостаткам этого способа следует отнести его невысокую эффективность, необходимость использования колонны насосно-компрессорных труб и громоздких насосных установок для подачи жидкости в подпакерное пространство, что требует значительных материальных и трудовых затрат.

Известен скважинный дроссельный нагреватель (Дегтярев Б.В., Бухгалтер Э. Б. Борьба с гидратами при эксплуатации газовых скважин в северных районах. М. : Недра, 1976), основанный на преобразовании энергии давления жидкости в теплоту.

Однако применение дроссельного нагревателя связано с высокими затратами ввиду использования не менее трех колонн насосно-компрессорных труб, а также с низким КПД из-за гидравлического сопротивления и потерь давления в резьбовых соединениях насосно-компрессорных труб.

Известен способ гидроразрыва пласта (Соловьев Г. Н. и др. Патент N 2046184 "Способ гидравлического разрыва пласта", МКИ E 21 B 43/26, 1995), взятый за прототип, в котором повышение давления в изолированном участке пласта осуществляют нагревом жидкости посредством установки электронагревателя.

Недостаток заключается в малом количестве энергии, передаваемой в призабойную зону.

Задачей изобретения является увеличение мощности устройства, возможность его изготовления на базе штатного оборудования (насосы, дроссели, редукторы).

Задача решается тем, что при термодинамическом воздействии на призабойную зону скважины, включающем повышение давления нагревом жидкости в изолированном пакерами интервале скважины против продуктивного пласта до достижения его декольматации, а также гидроразрыва, нагрев жидкости осуществляют за счет рассеивания механической мощности в изолированном пакерами интервале скважины против продуктивного пласта путем прокачивания жидкости по контуру: выход погружного скважинного электронасоса - гидравлическое сопротивление - изолированный пакерами интервал скважины - вход погружного скважинного электронасоса.

Пример устройства для реализации предлагаемого способа, поясняется чертежом, на котором: 1 - скважина, 2 - грузонесущий кабель; 3 - погружной электронасос; 4 - гидравлическое сопротивление (диссипатор); 5, 6 - пакеры.

Гидравлическое сопротивление представляет собой редуктор, например диафрагму с калиброванным отверстием, или колонну, заполненную сыпучим материалом. Способ реализуют следующим образом. В скважину 1 до глубины продуктивного пласта с помощью грузонесущего кабеля 2 опускают соединенные последовательно погружной электронасос 3 и гидравлическое сопротивление 4. Участок скважины с электронасосом и гидравлическим сопротивлением изолируют пакерами 5, 6.

С включением погружного электронасоса вода циркулирует по контуру: выход скважинного электронасоса - гидравлическое сопротивление - изолированная зона скважины - вход погружного электронасоса. При прохождении воды через гидравлическое сопротивление выделяется теплота, то есть происходит преобразование энергии струи жидкости в тепловую энергию.

На гидравлическом сопротивлении потери механической мощности потока составляют: W_diss = ρ•g•Q•h, BT, где ρ - плотность жидкости, кг/м³; Q - расход жидкости, м³/с; h - потери напора, м.

Диссипируемая механическая мощность потока превращается в теплоту: W_diss= ρ•c•ΔΘ•Q, Вт, где ΔΘ - диссипативный нагрев жидкости, К, имеющей теплоемкость с, .

Из условия теплового баланса потока жидкости следует, что величина диссипативного подогрева или при ρ ≈ 1000 кг/м³, с = 4,2•10³ ΔΘ = 2,3•10^-3 h, K, или, полагая, W_diss = W_н, где W_н - мощность насоса
Таким образом, при соответствующем подборе одного или нескольких, включаемых последовательно, гидравлических сопротивлений, механическая энергия погружного скважинного электронасоса будет полностью рассеиваться в тепловую энергию. Потери от двойного преобразования энергии (электрической в механическую и механической в тепловую) также преобразуются в теплоту.

Энергия с дневной поверхности передается высоким напряжением, на которое рассчитан штатный погружной электронасос, при малом токе, поэтому потери в кабеле незначительны.

Температура нагрева воды в призабойной зоне ограничивается допустимой температурой работы погружного скважинного электронасоса и питающего кабеля (для кабеля с термопластиковой изоляцией - до 96^oC, для кабеля с EPDM-изоляцией - до 205^oC).

При использовании в качестве гидравлического сопротивления дроссельного устройства с регулируемым сопротивлением проточной части возможно поддерживать определенную температуру жидкости призабойной зоны (термостат) или регулировать нагрузку погружного насоса для его надежной работы.

Преимущества предлагаемого нагревателя заключаются в простоте устройства и применении штатного скважинного оборудования, предназначенного для работы в условиях высоких давлений и температур.

Формула изобретения

Термодинамический способ воздействия на призабойную зону скважины, включающий повышение давления нагревом жидкости в изолированном пакерами интервале скважины против продуктивного пласта до достижения его декольматации, а также гидроразрыва, отличающийся тем, что нагрев жидкости осуществляют за счет рассеивания механической мощности в изолированном пакерами интервале скважины против продуктивного пласта путем прокачивания жидкости по контуру: выход погружного скважинного электронасоса - гидравлическое сопротивление - изолированный пакерами интервал скважины - вход погружного скважинного электронасоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.07.2008

Извещение опубликовано: 20.07.2008        БИ: 20/2008