Способ воздействия на продуктивный пласт и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при обработке призабойной зоны скважины и воздействии на продуктивный пласт. Обеспечивает повышение эффективности репрессионного воздействия на продуктивный пласт. Сущность изобретения: при воздействии на продуктивный пласт ведут периодическое репрессионное воздействие на обрабатываемый интервал пласта рабочим агентом под избыточным давлением. Перед потоком рабочего агента создают разрежение. Концентрируют репрессионное воздействие в направлении обрабатываемого интервала попарным и симметричным выходом давления к обрабатываемому интервалу на высоте, равной интервалу перфорации обрабатываемого пласта. Ограничивают распространение давления из обрабатываемого интервала в скважину и поддерживают давление в обрабатываемом интервале до его уравнивания с давлением в околоскважинной зоне. Устройство включает корпус в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра с клапаном-отсекателем, и плунжер с заглушенными концами, установленный в нижнем цилиндре корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения и выхода в верхний цилиндр корпуса. Устройство снабжено концентратором давления, расположенным ниже клапана-отсекателя. Концентратор давления выполнен в виде трубы с отверстиями, размещенными парно и симметрично. В верхней и нижней части труба снабжена большой и малой полками, между которыми размещены сальники, перекрывающие зазоры между большими полками и стенками скважины при возникновении давления между сальниками. Расстояние между сальниками выполнено не менее обрабатываемого интервала пласта. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при обработке призабойной зоны добывающей или нагнетательной скважины и воздействии на продуктивный пласт.

Известен способ обработки призабойной зоны скважины, включающий отбор нефти и проведение многократных обработок призабойной зоны с созданием депрессии в конце каждого цикла отбора нефти (Патент РФ №2189440, кл. Е 21 В 43/20, опубл. 2002.09.20).

Известный способ позволяет создавать депрессионное воздействие на призабойную зону скважины. Однако такого воздействия оказывается не достаточно для качественного повышения продуктивности скважины в низкопроницаемых пластах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ обработки призабойной зоны скважины и воздействия на продуктивный пласт, включающий отбор нефти с созданием депрессии в каждом цикле отбора нефти от двух источников с задержкой времени срабатывания второго источника. При срабатывании первого источника депрессии организуют создание репрессии на забое скважины. При срабатывании второго источника депрессии организуют создание репрессии в колонне насосно-компрессорных труб с направлением воздействия к устью скважины (Патент РФ №2188310, кл. Е 21 В 43/18, опубл. 2002.08.27 - прототип).

Известный способ позволяет создавать помимо депрессионного воздействия еще и репрессионное воздействие на продуктивный пласт. Однако такого воздействия оказывается не достаточно для качественного повышения продуктивности скважины в низкопроницаемых пластах.

В изобретении решается задача повышения эффективности репрессионного воздействия на продуктивный пласт.

Задача решается тем, что в способе воздействия на продуктивный пласт, включающем периодическое репрессионное воздействие, согласно изобретению периодическое репрессионное воздействие на обрабатываемый интервал пласта создают рабочим агентом под избыточным давлением, перед потоком рабочего агента создают разрежение, концентрируют репрессионное воздействие в направлении обрабатываемого интервала попарным и симметричным выходом давления к обрабатываемому интервалу на высоте, равной интервалу перфорации обрабатываемого пласта, ограничивают распространение давления из обрабатываемого интервала в скважину и поддерживают давление в обрабатываемом интервале до его уравнивания с давлением в околоскважинной зоне.

Известно устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, включающее корпус насоса в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра с отверстиями и нижнего меньшего диаметра с клапаном внизу, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер в виде двух соединенных цилиндров, верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра, и клапаны (Патент РФ №2189440, кл. Е 21 В 43/20, опубл. 2002.09.20).

Известное устройство позволяет добывать нефть и активно воздействовать на призабойную зону скважины. Однако устройство не способно оказывать репрессионное воздействие на пласт.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для воздействия на продуктивный пласт, включающее корпус насоса с клапаном и отверстиями в верхней части и установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапаном. Корпус насоса выполнен в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра с отверстиями в верхней части и с клапаном-отсекателем и перфорированным патрубком с заглушенным концом в нижней части. Плунжер выполнен двухступенчатым, состоящим из верхнего плунжера большего диаметра с нагнетательными клапанами и нижнего плунжера меньшего диаметра с заглушенными концами. Плунжеры соединены между собой посредством переводника (Патент РФ №2188310, кл. Е 21 В 43/18, опубл. 2002.08.27 - прототип).

Известное устройство позволяет создать репрессионное воздействие на пласт небольшой величины, что недостаточно для качественного повышения продуктивности скважины в низкопроницаемых пластах.

В изобретении решается задача повышения эффективности воздействия.

Задача решается тем, что устройство для воздействия на продуктивный пласт, включающее корпус в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра с клапаном-отсекателем, и плунжер с заглушенными концами, установленный в нижнем цилиндре корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения и выхода в верхний цилиндр корпуса, согласно изобретению дополнительно снабжено концентратором давления, расположенным ниже клапана-отсекателя, при этом концентратор давления выполнен в виде трубы с отверстиями, размещенными парно и симметрично, в верхней и нижней части цилиндр снабжен большой и малой полками, между которыми размещены сальники, перекрывающие зазоры между большими полками и стенками скважины при возникновении давления между сальниками, а расстояние между сальниками выполнено не менее обрабатываемого интервала пласта.

Сущность изобретения

При работе добывающей скважины происходит постепенное снижение продуктивности скважины. Для увеличения продуктивности скважины применяют различные виды воздействия, в частности репрессионное воздействие. Однако эффективность такого воздействия невелика. В предложенном изобретении решается задача повышения эффективности воздействия. Задача решается следующим образом.

При обработке призабойной зоны скважины проводят многократные обработки призабойной зоны с созданием репрессии в конце каждого цикла.

Одна из главных причин невысокой эффективности репрессионного воздействия в том, что эффект стремятся получить только за счет резкого повышения репрессии на пласт. При применении предлагаемого устройства создается мгновенная депрессия с последующим повышением давления - репрессией. Волны давления в продуктивном пласте формируют периодический подъем и сброс пород, залегающих над трещинами гидравлического разрыва. Трещины гидравлического разрыва образуются в результате гидроимпульсов высоких давлений за счет эффекта репрессии. Эффект процесса обеспечивается последовательным возникновением вначале депрессии, а затем репрессии (гидравлического удара). Закрепление трещины гидравлического разрыва осуществляется обломочным материалом, который образуется в процессе чередующихся подъемов и сбросов пород. Наиболее перспективной областью применения этой технологии являются трудноизвлекаемые запасы. Здесь она позволяет в 2-6 раз увеличить добычу нефти или снизить себестоимость ее добычи по сравнению с обычным глубокопроникающим разрывом.

Обеспечение как репрессии и депрессии определяется конструктивным исполнением устройства, предназначенного для осуществления способа.

Для осуществления способа разработано устройство для обработки призабойной зоны скважины, представленное на чертеже.

Устройство включает корпус в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра 1 и нижнего меньшего диаметра 2 с клапаном-отсекателем 3, и плунжер 4 с заглушенными концами, установленный в нижнем цилиндре 2 корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения и выхода в верхний цилиндр 1 корпуса. В нижней части нижнего цилиндра 2 корпуса под клапаном-отсекателем 3 размещен концентратор давления 5, выполненный в виде заглушенной снизу трубы 6 с отверстиями 7, размещенными парно и симметрично. В верхней и нижней части труба 6 снабжена большой 8 и малой 9 полками, между которыми размещены сальники 10, перекрывающие зазоры между большими полками 8 и стенками скважины 11 при возникновении давления между сальниками 10. Расстояние между сальниками выполнено не менее интервала перфорационных отверстий 12 обрабатываемого интервала пласта.

Верхний цилиндр 1 сообщен с колонной насосно-компрессорных труб 13, плунжер 4 соединен с колонной штанг 14, подсоединенной на устье скважины 11 к подъемнику или станку-качалке (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Устройство спускают в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 13 и устанавливают против слабопроницаемого пласта. Колонну насосно-компрессорных труб 13 заполняют раствором рабочей жидкости, например раствором соляной кислоты, раствором поверхностно-активного вещества, раствором щелочи и пр. Давление в колонне насосно-компрессорных труб 13 повышают до 5-20 МПа на устье. На колонне штанг 14 спускают плунжер 4 до упора в клапан-отсекатель 3.

Плунжер 4 поднимают вверх. Под плунжером 4 создается разрежение. Плунжер 4 выводят в верхний цилиндр 1. Тем самым сообщают колонну насосно-компрессорных труб 12 и полость нижнего цилиндра 2. Рабочий агент из колонны насосно-компрессорных труб 12 под давлением и под действием разрежения ударяет в клапан-отсекатель 3, открывает его и проходит через трубу 6 концентратора давления 5, отверстия 7 в скважину 11 между сальниками 10. Давление раздвигает сальники 10 и прижимает их к стенке скважины 11. Между сальниками 10 возникает давление рабочего агента, которое передается через перфорационные отверстия 12 в пласт и создает там гидравлический удар с давлением, превышающим горное. За счет этого происходит разрушение кольматационного материала и образование микротрещин, которые заполнятся рабочим агентом.

В такой последовательности проводят необходимое количество гидроударов.

Применение рабочего агента под избыточным давлением позволяет совместить репресионное воздействие с химическим и усилить эффект от воздействия. Создание разрежения перед потоком рабочего агента позволяет в 2-3 раза увеличить силу гидродинамического удара на пласт. Парное и симметричное расположение отверстий позволяет создать равномерное поле гидроудара и исключить перекосы при работе оборудования. Ограничение распространения давления из обрабатываемого интервала в скважину сальниками и поддержание давления в обрабатываемом интервале до его уравнивания с давлением в околоскважинной зоне позволяет привести эффект от гидроудара к максимуму.

Пример конкретного выполнения.

Проводят обработку призабойной зоны нефтедобывающей скважины в интервале перфорации 1220-1224 м. В интервал перфорации спускают устройство, выполненное в соответствии с чертежом.

Диаметр нижнего цилиндра 2 равен 43 мм, длина - 2,4 м, объем - 3,48 л.

Диаметр верхнего цилиндра 1 равен 56 мм, внутренний - 48 мм, длина - 3,4 м, объем – 2,22 л.

Диаметр колонны насосно-компрессорных труб 73 мм.

Скважиной вскрыт продуктивный горизонт, состоящий из 2 пластов. К моменту обработки пласты на 30% выработаны. Обводненность добываемой продукции равна 40%. Оставшийся невыработанным пласт 4 м низкопроницаемый, нефтенасыщенный.

Проводят предварительную перфорацию пласта с плотностью перфорационных отверстий 10 отв/м.

В качестве рабочего агента при воздействии используют 12%-ный раствор соляной кислоты.

Концентратор давления размещают напротив интервала перфорации обрабатываемого пласта. Используют концентратор давления с расстоянием между сальниками 4,5 м.

Проводят 10 актов воздействия. В результате после освоения скважины обводненность добываемой нефти снизилась с 40% при дебите 3,2 м³/сут до 23% при дебите 7,5 м³/сут.

Применение предложенного способа позволит повысить проницаемость низкопроницаемых пластов.

Формула изобретения

1. Способ воздействия на продуктивный пласт, включающий периодическое репрессионное воздействие, отличающийся тем, что периодическое репрессионное воздействие на обрабатываемый интервал пласта создают рабочим агентом под избыточным давлением, перед потоком рабочего агента создают разрежение, концентрируют репрессионное воздействие в направлении обрабатываемого интервала попарным и симметричным выходом давления к обрабатываемому интервалу на высоте, не менее интервала перфорации обрабатываемого пласта, ограничивают распространение давления из обрабатываемого интервала в скважину и поддерживают давление в обрабатываемом интервале до его уравнивания с давлением в околоскважинной зоне.

2. Устройство для воздействия на продуктивный пласт, включающее корпус в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра с клапаном-отсекателем, и плунжер с заглушенными концами, установленный в нижнем цилиндре корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения и выхода в верхний цилиндр корпуса, отличающееся тем, что дополнительно снабжено концентратором давления, расположенным ниже клапана-отсекателя, при этом концентратор давления выполнен в виде трубы с отверстиями, размещенными парно и симметрично, в верхней и нижней части труба снабжена большой и малой полками, между которыми размещены сальники, перекрывающие зазоры между большими полками и стенками скважины при возникновении давления между сальниками, а расстояние между сальниками выполнено не менее обрабатываемого интервала пласта.

РИСУНКИ

Рисунок 1