Устройство для воздействия депрессией на пласт

 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при освоении и эксплуатации скважин. Устройство предназначено для вызова притока флюидов из проницаемого пласта в скважину при ее освоении, а в период ее эксплуатации для поддержания дебета скважины на высоком уровне, снижения затрат и повышения безопасности работ на этапах освоения и эксплуатации скважин. Устройство содержит скважинную компоновку, включающую колонну труб, спущенную в скважину, и расположенные в нижней части колонны пакер и запорное устройство с затвором. Затвор установлен с возможностью открытия входа в колонну. Запорное устройство содержит установленную над затвором подвижную втулку с кольцевым поршнем, образующую с корпусом замкнутую камеру, полость которой соединена дроссельными отверстиями с проходным каналом выше расположения затвора. Втулка связана с затвором с возможностью перевода его в положение "закрыто" при движении поршня в направлении увеличения объема камеры и в положение "открыто" - при движении в обратном направлении. В стенке корпуса запорного устройства, над камерой выполнены радиальные отверстия, перекрываемые втулкой в ее крайнем верхнем положении. Устройство содержит клапаны для выпуска жидкости из колонны, при этом внизу колонны установлен открытый на вход обратный клапан. В запорном устройстве под камерой установлен пустотелый поплавок, заполненный легкой жидкостью и снабженный затвором. Затвор размещен с возможностью перекрытия при верхнем положении поплавка входа жидкости в камеру. Устройство создает в скважине резкую, глубокую депрессию с падением за доли секунды давления в призабойной зоне от величины пластового давления до давления, близкого к атмосферному, осуществляет вызов притока в нефтяных и газовых скважинах как с использованием насосного и компрессорного оборудования, так и без него, интенсифицирует приток нефти и газа путем периодического воздействия на пласт глубокой депрессией. Устройство позволяет удалять пробки, предупреждать их образование и осуществлять очистку приствольной зоны пласта от загрязнения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при освоении и эксплуатации скважин.

Устройство предназначено для вызова притока флюидов из проницаемого пласта в скважину при ее освоении, а в период ее эксплуатации для поддержания дебита скважины на высоком уровне, снижения затрат и повышения безопасности работ на этапах освоения и эксплуатации скважин.

Известно устройство для воздействия депрессией на пласт, содержащее скважинную компоновку, включающую колонну труб, спущенную в скважину, и расположенные на ней пусковые клапаны. Снижение статического давления в скважине осуществляют методом вытеснения из нее скважинной жидкости путем закачки газа в колонну труб через отверстия в пусковых клапанах, установленных на колонне через определенные промежутки.

Недостаток устройства заключается в отсутствии возможности воздействия на проницаемый пласт резкой и глубокой депрессией.

Известно устройство для воздействия депрессией на пласт, принятое за прототип, содержащее скважинную компоновку, включающую колонну труб, спущенную в скважину, и расположенные в нижней части колонны пакер и запорное устройство с затвором, установленным с возможностью открытия входа в колонну.

Недостатком устройства является отсутствие возможности резкого сброса давления в скважине и создания глубокой депрессии на проницаемый пласт. С помощью данного устройства депрессия создается путем постепенного вытеснения скважинной жидкости из спущенной в скважину колонны труб. В нефтяных скважинах резкая и глубокая депрессия не достигается из-за действия статического давления скважинной жидкости, а в газовых - из-за действия давления сжатого газа и динамического сопротивления его при движении в колонне.

Задача настоящего изобретения - обеспечить возможность создания на проницаемый пласт резкой и глубокой депрессии, развиваемой за доли секунды, с давлением, приближающимся к атмосферному. Эффект, создаваемый устройством, обеспечивает в период освоения скважины условия для преимущественного притока к ней легких пластовых флюидов - газа и нефти, а в период эксплуатации расширяет зону распространения каналов для притока флюидов.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в известном устройстве, содержащем скважинную компоновку, включающую колонну труб, спущенную в скважину, и расположенные в нижней части колонны пакер и запорное устройство с затвором, установленным с возможностью открытия входа в колонну, согласно изобретению запорное устройство содержит установленную над затвором подвижную втулку с кольцевым поршнем, образующую с корпусом замкнутую камеру, полость которой соединена дроссельными отверстиями с проходным каналом выше расположения затвора, при этом втулка связана с затвором с возможностью перевода его в положение "закрыто" при движении поршня в направлении увеличения объема камеры и в положение "открыто" - при движении в обратном направлении.

Кроме того, задача изобретения в том, чтобы повысить эффективность вызова притока путем увеличения объема полости, предназначенной для приема скважинных флюидов, вплоть до объема всей полости скважины, расположенной над клапаном за счет использования затрубного пространства.

Поставленная задача достигается тем, что согласно изобретению в стенке корпуса запорного устройства, над камерой выполнены радиальные отверстия, перекрываемые втулкой в ее крайнем верхнем положении.

При этом задача изобретения также в том, чтобы обеспечить возможность вызова притока в том случае, когда в исходном состоянии колонна труб заполнена жидкостью, например, при спуске колонны с открытым низом или в нефтяных скважинах.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве, содержащем клапаны, согласно изобретению клапаны установлены с возможностью выпуска жидкости из колонны, при этом внизу колонны установлен открытый на вход обратный клапан, а в запорном устройстве под камерой установлен пустотелый поплавок, заполненный легкой жидкостью и снабженный затвором, размещенным с возможностью перекрытия при верхнем положении поплавка входа жидкости в камеру.

На иллюстрациях условно показано: на фиг.1а,б,в - положение устройства (показано схематично) при освоении скважин без использования насосного и компрессорного оборудования; на фиг. 2а - запорное устройство в закрытом и на фиг.2б - открытом положениях затвора; на фиг.3а,б,в - устройство (показано схематично) в процессе периодического воздействия глубокой депрессией на пласт при эксплуатации газовой скважины; на фиг.4а,б,в - устройство (показано схематично) в процессе вызова притока при освоении нефтяных скважин и периодического воздействия глубокой депрессией на пласт при их эксплуатации.

Устройство содержит скважинную компоновку, включающую колонну труб 1 (фиг. 1), спущенную в скважину, и расположенные в нижней части колонны пакер 2 и запорное устройство 3 (показаны схематично). Затвор запорного устройства установлен с возможностью открытия фиг.1а, фиг.1б и закрытия входа в колонну 1 фиг.1в.

Запорное устройство 3 содержит установленную над затвором 4 (фиг.2), подвижную втулку 5 с кольцевым поршнем 6, образующую с корпусом замкнутую камеру 7. Полость камеры соединена с проходным каналом 8 дроссельными отверстиями 9. Втулка 5 связана с затвором 4 с возможностью перевода его в положение "закрыто" при движении поршня 6 в направлении увеличения объема камеры 7 и в положение "открыто" - при движении в обратном направлении. Кроме того, запорное устройство снабжено поплавком 10 с игольчатым затвором 11 для перекрытия камеры 7 от попадания в нее жидкости в период, когда клапан находится ниже уровня жидкости в скважине.

С целью усиления эффекта действия глубокой депрессией на проницаемый пласт увеличивают объем полости, предназначенной для приема скважинных флюидов, и суммарное сечение каналов, обеспечивающих вынос флюидов, за счет затрубья в стенке корпуса (фиг.2), над камерой 7 выполнены связывающие полость колонны с затрубьем радиальные отверстия 12, перекрываемые втулкой 5 в ее крайнем верхнем положении.

Кроме того, с целью применения устройства в случаях, когда колонна труб заполнена жидкостью, устройство может содержать клапаны 13 (фиг.4а) для выпуска жидкости. Внизу колонны может быть установлен обратный клапан 14, перекрывающий выход жидкости.

Устройство работает следующим образом.

При освоении скважины колонну труб 1 (фиг.1а) закрывают снизу запорным устройством 3, спускают в зону вызова притока и пакеруют (фиг.1б). Для вызова притока открывают запорное устройство 3. С этой целью в колонне создают небольшое (0,1... 0,2 МПа) давление путем подачи газа, например, из сети его сбора. В результате чего давление в колонне в зоне запорного устройства оказывается выше, чем давление в камере 7 (фиг.2а). Поршень 6 под действием перепада давления перемещается вниз вместе с втулкой 5 и поворачивает затвор 4 (фиг.2а), открывая вход в колонну 1 (фиг.1в). Жидкость и газ, находящиеся в подпакерной зоне, под большим давлением врываются в колонну и устремляются к поверхности. Если в корпусе выполнены отверстия 12 (фиг.2а), то при перемещении втулки 5 вниз они открываются (фиг.2б) и скважинные флюиды устремляются также и в кольцевую полость скважины и по ней вверх (фиг.1в).

Кроме того, устройство позволяет осуществлять периодическое воздействие на проницаемый пласт глубокой депрессией в процессе эксплуатации газовых скважин (фиг.3а). Для этого на поверхности производят сброс газа на факел. В результате снижения давления в зоне запорного устройства давление в камере 7 (фиг. 2б) оказывается выше, чем давление в колонне. Поршень 6 вместе с втулкой 5 перемещается вверх и, поворачивая затвор 4, перекрывает выход из подпакерной зоны (фиг. 2а). Давление в колонне и в скважине снижают до атмосферного давления (фиг.3б). Постепенно благодаря выходу газа из камеры через дроссельные отверстия 9 давление в камере 7 также снижается до атмосферного давления. Для создания глубокой депрессии на пласт открывают вход в колонну (фиг.3в), выполняя действия, описанные в предыдущем варианте использования устройства.

Устройство может быть использовано для освоения и периодического воздействия на проницаемый пласт глубокой депрессией в нефтяных скважинах (фиг. 4).

В нефтяных, а также в газовых скважинах в период прохождения жидкости через колонну камера 7 (фиг.2а) в запорном устройстве защищена от попадания в нее жидкости. В присутствии жидкости поплавок 10 всплывает и игольчатым затвором 11 закрывает вход в камеру 7.

В нефтяных скважинах с целью подготовки устройства для создания депрессии в колонну закачивают газ (фиг.4а), вытесняя из нее скважинную жидкость через клапаны 13 и далее по скважине на поверхность. Чтобы вытесняемая жидкость не попадала в призабойную зону, выход из колонны перекрывают обратным клапаном 14. После вытеснения жидкости из зоны расположения запорного устройства, как было описано выше, закрывают снизу вход в колонну (фиг.4б). Затем, выпуская закачанный в колонну газ, давление в колонне снижают. Достигнув перепада, достаточного для создания необходимой депрессии, открывают запорное устройство 3 (фиг. 4в) путем небольшого увеличения давления. Под действием потока обратный клапан 14 открывает вход в колонну снизу.

Таким же образом устройство работает при освоении скважин в случае спуска колонны с открытым низом.

Технико-экономическая эффективность устройства обеспечивается тем, что оно позволяет: 1. Создавать в скважине резкую, глубокую депрессию (с падением за доли секунды давления в призабойной зоне от величины пластового давления до давления, близкого к атмосферному).

2. Осуществлять вызов притока в нефтяных и газовых скважинах как с использованием насосного и компрессорного оборудования, так и без него.

3. Интенсифицировать приток нефти и газа путем периодического воздействия на пласт глубокой депрессией.

4. Удалять пробки, предупреждать их образование и осуществлять очистку приствольной зоны пласта от загрязнения.

Формула изобретения

1. Устройство для воздействия депрессией на пласт, содержащее скважинную компоновку, включающую колонну труб, спущенную в скважину, и, расположенные в нижней части колонны пакер и запорное устройство с затвором, установленным с возможностью открытия входа в колонну, отличающееся тем, что запорное устройство содержит установленную над затвором подвижную втулку с кольцевым поршнем, образующую с корпусом замкнутую камеру, полость которой соединена дроссельными отверстиями с проходным каналом выше расположения затвора, при этом втулка связана с затвором с возможностью перевода его в положение "закрыто" при движении поршня в направлении увеличения объема камеры и в положение "открыто" - при движении в обратном направлении.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в стенке корпуса запорного устройства, над камерой, выполнены радиальные отверстия, перекрываемые втулкой в ее крайнем верхнем положении.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит клапаны для выпуска жидкости из колонны, при этом внизу колонны установлен открытый на вход обратный клапан, а в запорном устройстве под камерой установлен пустотелый поплавок, заполненный легкой жидкостью и снабженный затвором, размещенным с возможностью перекрытия, при верхнем положении поплавка, входа жидкости в камеру.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4