Способ поинтервальной обработки продуктивного пласта через открытый горизонтальный ствол скважины и устройство для его осуществления

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для проведения обработок по повышению продуктивности призабойной зоны скважин с открытыми отклоненными (горизонтальными, наклонными и пологими) их окончаниями. Обеспечивает повышение эффективности способа за счет избирательной обработки. Сущность изобретения: согласно способу по всей длине отклоненного ствола определяют пористость, проницаемость и нефтенасыщенность приствольной зоны. По ним устанавливают интервалы с пониженной проницаемостью, оценивают степень кавернозности и диаметры ствола на их концах. С учетом характеристик выявленных интервалов на поверхности монтируют трубную компоновку, на конце которой устанавливают кольцевое седло под запорный шар, на обоих концах - гидравлические пакеры. Между ними в трубе компоновки выполняют радиальный сквозной калиброванный канал. Крепят трубную компоновку на конце колонны труб и спускают их в скважину до устья отклоненного ствола. При незапакерованных пакерах производят обратную или прямую промывку ствола. Вслед за этим закачивают в скважину кислоту в объеме, равном объему первого интервала обработки. Сбрасывают запорный шар, запакеровывают с обоих концов первый от забоя интервал ствола с пониженной проницаемостью и одновременно задавливают в него кислоту, после чего оставляют скважину на реакции. Затем оба пакера распакеровывают, проводят обратную промывку ствола. Удаляют продукты реакции и поднимают на поверхность запорный шар. Путем приподнимания колонны труб трубную компоновку с пакерами переводят в обратном от забоя направлении в зону второго от забоя интервала с пониженной проницаемостью и повторяют указанные выше операции. Поочередно проводят операции с каждым интервалом обработки. Повышается эффективность обработки приствольной зоны отклоненного ствола за счет избирательного воздействия на каждый интервал при одноразовом спуске устройства для обработки. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначается для проведения обработок по повышению продуктивности призабойной зоны скважин с горизонтальными, наклонными и пологими их окончаниями.

В качестве аналога принимаем известное изобретение по патенту РФ №2082880 МПК⁶ Е 21 В 43/27 (заявлено 02.09.92, опубликовано 27.06.97) под названием “Способ кислотной обработки нефтяного пласта”. Способ по аналогу включает в себя спуск в скважину с горизонтальным стволом колонны труб до забоя, закачку по ним кислоты и продавку ее в пласт. При этом горизонтальный ствол скважины перед закачкой кислоты заполняют вязкой инертной к кислоте жидкостью для доставки кислоты в расчетный интервал горизонтального ствола.

Устройство, реализующее способ по аналогу, включает в себя с открытым концом колонну труб, которую спускают в горизонтальный ствол скважины.

Недостатками известных по аналогу способа и устройства является недостаточная эффективность обработки, т.к. для их использования необходимы только определенные свойства и параметры вязкой инертной к кислоте жидкости, которой заполняют горизонтальный участок ствола скважины перед закачкой кислоты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по нашему мнению, является способ поинтервальной обработки продуктивного пласта через открытый горизонтальный ствол скважины, сведения о котором под заголовком “Бурение и заканчивание скважин с горизонтальным стволом на трещиноватые карбонаты” опубликованы в ежемесячном журнале “Нефть, газ и нефтехимия за рубежом” (Перев. изд. ж. США). - М.: Недра, 1989 г., №10, стр.7-12.

Способ по прототипу включает в себя спуск в скважину колонны труб с пакерами и клапаном на конце колонны, прокачку кислоты по колонне труб, перекрытие пакерами интервала обработки пласта и задавку в него под давлением кислоты.

Устройство для осуществления способа по прототипу включает в себя колонну труб с пакерами и клапаном на конце колонны. При этом в колонне труб между пакерами выполнены щелевидные отверстия.

При реализации способа по прототипу указанное выше устройство спускают в открытый горизонтальный ствол скважины. После перекрытия пакерами заколонного пространства открытого горизонтального ствола в колонну труб скважины подают кислоту, которую через щелевидные отверстия трубы задавливают в пласт одновременно во все интервалы обработки, перекрытые пакерами.

Недостатком известных по прототипу способа и устройства является низкая эффективность обработки продуктивного пласта в разнородной по проницаемости залежи из-за изменения активности кислоты во время ее подачи по горизонтальному стволу скважины для задавки ее в пласт во все интервалы обработки одновременно. Место проникновения кислоты в пласт зависит от расположения нижнего конца колонны труб, по которым подается кислота на забой, и от приемистости отдельных участков самого продуктивного пласта. Очевидно, что кислота в основном активно реагирует с породой и обрабатывает лишь участок пласта, расположенный непосредственно у нижнего торца колонны труб. Увеличение объема закачки кислоты и давления закачки не приводят к увеличению эффективности обработки, так как кислота и в этих случаях обрабатывает участок пласта, непосредственно примыкающий к месту подачи кислоты на забой или любое другое место с наибольшей приемистостью.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности обработки продуктивного пласта в разнородной по проницаемости залежи через открытый горизонтальный ствол скважины за счет избирательного воздействия на каждый интервал обработки приствольной зоны с учетом его характеристики при одноразовом спуске в горизонтальный ствол скважины устройства для обработки.

Указанная цель изобретения достигается тем, что в известный способ поинтервальной обработки продуктивного пласта через открытый горизонтальный ствол скважины, включающий спуск в скважину колонны труб с пакерами и клапаном на конце колонны, прокачку кислоты по колонне труб, перекрытие пакерами интервала обработки пласта и задавку в него под давлением кислоты, согласно заявляемому изобретению нами введены новые операции, предложено устройство для реализации способа, изменены условия осуществления операций и порядок их выполнения, а именно: по всей длине прохождения открытого горизонтального ствола через продуктивный пласт путем проведения геофизических исследований определяют пористость, проницаемость и нефтенасыщенность приствольной зоны, по которым устанавливают интервалы с пониженной проницаемостью, оценивают степень кавернозности на их концах и диаметр ствола, в нижнюю часть колонны труб перед спуском ее в скважину вводят трубную компановку с управляемыми через колонну труб гидравлическими пакерами на обоих концах компановки и с радиальным сквозным калиброванным каналом в трубе компановки, а в качестве клапана на конце трубной компановки устанавливают кольцевое седло под запорный шар, спускают колонну труб с трубной компановкой в горизонтальный ствол скважины до забоя, при незапакерованных пакерах производят промывку горизонтального ствола скважины, вслед за этим через колонну труб в скважину закачивают кислоту в объеме, равном объему первого интервала обработки, после чего в колонну труб сбрасывают запорный шар, запакеровывают с обоих концов первый от забоя интервал горизонтального ствола скважины с пониженной проницаемостью, задавливают кислоту в пласт и оставляют скважину на реакции, затем оба пакера распакеровывают, путем проведения обратной промывки удаляют продукты реакции из ствола скважины и одновременно поднимают запорный шар на поверхность скважины, после чего колонну труб с трубной компановкой путем приподнимания переводят в обратном от забоя направлении в зону второго от забоя намеченного к обработке интервала с пониженной проницаемостью, затем, как и при обработке первого интервала, начиная с операции промывки ствола скважины при незапакерованных пакерах и заканчивая операцией удаления продуктов реакции с подъемом запорного шара на поверхность скважины, производят аналогичные операции в указанной выше последовательности, при этом перевод колонны труб с трубной компановкой от одного интервала с пониженной проницаемостью к другому для их обработки производят также путем приподнимания колонны труб с трубной компановкой.

А также тем, что:

- запакеровывание пакеров на обоих концах подлежащего обработке интервала горизонтального ствола скважины с пониженной проницаемостью и задавливание кислоты в пласт производят одновременно.

Указанные выше новые существенные признаки заявляемого способа являются отличительными признаками от известного по прототипу способа.

Указанные выше цели изобретения достигаются также и тем, что в известное устройство для поинтервальной обработки продуктивного пласта через открытый горизонтальный ствол скважины, включающее колонну труб с пакерами и клапаном на конце колонны, согласно предлагаемому изобретению нами введены новые существенные конструктивные признаки, а именно: в нижнюю часть колонны труб введена трубная компановка, на обоих концах которой установлены управляемые через колонну труб гидравлические пакеры, в трубе компановки между пакерами выполнен радиальный сквозной калиброванный канал, на конце трубной компановки в качестве клапана установлено кольцевое седло под запорный шар, сбрасываемый в колонну труб с поверхности.

А также тем, что:

- расстояние между пакерами на трубной компановке выполнено соответствующим для всех подлежащих обработке интервалов с пониженной проницаемостью с учетом степени кавернозности на их концах и диаметров ствола.

Указанные выше новые существенные конструктивные признаки заявляемого устройства для осуществления предлагаемого способа поинтервальной обработки продуктивного пласта через открытый горизонтальный ствол скважины являются отличительными признаками от известного по прототипу устройства.

В настоящее время из общедоступных источников научно-технической и патентной информации нам не известны способы поинтервальной обработки продуктивного пласта через открытый горизонтальный ствол скважины и устройства для их осуществления, которые вместе с известными существенными признаками содержали бы в себе предложенную нами новую совокупность существенных признаков в заявляемом способе и новые существенные конструктивные признаки в заявляемом устройстве для реализации указанного способа, которые указаны выше.

В совокупности известные и новые отличительные существенные признаки способа и устройства для его осуществления обеспечивают заявляемому изобретению при его реализации достижение нового технического результата, изложенного в цели изобретения.

Проведение операции по определению пористости, проницаемости и нефтенасыщенности по всей длине открытого горизонтального ствола, проходящего через продуктивный пласт, позволяет достоверно выявить интервалы с пониженной проницаемостью, знать ее истинное значение в каждом интервале и знать точное местоположение таких интервалов в приствольной зоне. Операция по оценке степени кавернозности и диаметров ствола на концах выявленных интервалов с пониженной проницаемостью в совокупности с установлением их точного местоположения в приствольной зоне по всей длине горизонтального ствола позволяют в целом заранее установить необходимые соответствующие размеры трубной компановки с гидравлическими пакерами на обоих концах с тем, чтобы трубная компановка с такими размерами была бы пригодна для обработки любого выявленного интервала с пониженной проницаемостью без подъема колонны труб с трубной компановкой из скважины на поверхность для перенастройки.

Благодаря установке кольцевого седла под запорный шар на конце трубной компановки обеспечивается возможность проведения как прямой, так и обратной промывки горизонтального ствола скважины после спуска колонны труб с трубной компановкой на забой скважины, а после сбрасывания запорного шара в колонну труб создается возможность производить задавку кислоты в пласт в обрабатываемый интервал, после чего обеспечивается возможность проведения обратной промывки для удаления продуктов реакции из ствола скважины с одновременным подъемом запорного шара на поверхность скважины.

Выполнение в трубной компановке между пакерами радиального сквозного канала калиброванным при прокачке кислоты по колонне труб под давлением позволяет производить и раскрытие пакеров и одновременно производить задавливание кислоты в пласт обрабатываемого интервала.

Выполнение трубной компановки с гидравлическими пакерами на обоих концах так, как было указано выше, позволяет каждый выявленный интервал с пониженной проницаемостью обработать отдельно с учетом его фактической проницаемости, что повышает эффективность обработки продуктивного пласта в разнородной по проницаемости залежи.

Вместе с тем введенная в нижнюю часть колонны труб трубная компановка при ее принятых размерах кроме того, что обеспечивает обработку каждого интервала отдельно, позволяет произвести обработку всех интервалов с пониженной проницаемостью в горизонтальном стволе поочередно, начиная от забоя до вертикального ствола, за один спуск устройства в горизонтальный ствол, благодаря возможности осуществлять перевод трубной компановки с пакерами в обратном от забоя направлении от одного интервала с пониженной проницаемостью к другому путем приподнимания колонны труб в стволе скважины.

Существо изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 дан продольный разрез горизонтального ствола скважины после спуска на забой колонны труб с трубной компановкой на ее конце, на фиг.2 представлено движение жидкости при прямой промывке горизонтального ствола скважины, на фиг.3 представлено положение закачанной в горизонтальный ствол скважины кислоты и положение сброшенного в колонну труб запорного шара для обработки первого от забоя интервала с пониженной проницаемостью, на фиг.4 представлено положение пакеров трубной компановки после запакеровки первого интервала с пониженной проницаемостью при проведении операции по задавке в него кислоты, на фиг.5 представлено положение распакерованных пакеров трубной компановки после обработки первого интервала и показано движение жидкости в горизонтальном стволе скважины при проведении операции обратной промывки горизонтального ствола скважины по удалению продуктов реакции и подъему запорного шара на поверхность, на фиг.6 дано положение трубной компановки после перевода ее в зону второго от забоя интервала с пониженной проницаемостью.

Устройство для реализации предлагаемого способа поинтервальной обработки продуктивного пласта через открытый горизонтальный ствол скважины содержит колонну труб 1 с трубной компановкой 2 в нижней части колонны. На обоих концах трубной компановки 2 установлены управляемые через колонну труб гидравлические пакеры 3. В трубе трубной компановки между пакерами 3 выполнен радиальный сквозной калиброванный канал 4. На конце трубной компановки 2 установлено кольцевое седло 5 под запорный шар 6, сбрасываемый в колонну труб 1 с поверхности.

Осуществляют предлагаемый способ следующим образом.

Через вертикальный ствол 7 скважины в ее открытый горизонтальный ствол 8 спускают геофизические приборы и производят исследования приствольной зоны 9 горизонтального ствола 8, определяя пористость, проницаемость и нефтенасыщенность. Устанавливают интервалы с пониженной проницаемостью 10, 11 и 12, оценивают степень кавернозности и диаметры ствола на концах каждого выявленного интервала.

На дневной поверхности производят сборку трубной компановки 2. Размеры гидравлических пакеров 3 и расстояние между ними на трубе трубной компановки 2 при сборке принимают с учетом степени кавернозности и диаметров ствола на концах выявленных интервалов с пониженной проницаемостью. Диаметр радиального сквозного калиброванного канала 4 принимают с учетом проницаемости подлежащих обработке интервалов пласта и величины давления кислоты, необходимой для задавки ее в пласт, и с учетом характеристик гидравлических пакеров 3.

После сборки трубную компановку 2 соединяют с нижним концом колонны труб 1 и через вертикальный ствол 7 скважины спускают их в открытый горизонтальный ствол 8 до забоя скважины (фиг.1). При незапакерованных пакерах 3 производят промывку горизонтального ствола скважины, которую можно производить как прямую (фиг.2), так и обратную. Вслед за промывкой через колонну труб 1 и трубную компановку 2 в скважину закачивают кислоту 13 в объеме, необходимом для обработки первого от забоя интервала 10, и сбрасывают запорный шар 6 (фиг.3). Запакеровывают пакерами 3 с обоих концов первый от забоя интервал 10 с пониженной проницаемостью и задавливают в него кислоту, после чего оставляют скважину на реакцию (фиг.4). Затем оба пакера 3 распакеровывают и проводят обратную промывку, в результате чего из ствола скважины удаляются продукты реакции, и одновременно поднимается на поверхность запорный шар 6 (фиг.5). После чего колонну труб 1 приподнимают, в результате чего она с трубной компановкой 2 передвигается в обратном от забоя направлении. Трубную компановку 2 с гидравлическими пакерами 3 останавливают в зоне второго от забоя интервала 11 с пониженной проницаемостью (фиг.6). С устья скважины в колонну труб 1 сбрасывают запорный шар 6, закачивают кислоту в объеме, необходимом для обработки интервала 11, запакеровывают его с обоих концов и одновременно задавливают в него кислоту, затем оставляют скважину на реакцию. После чего оба пакера 3 распакеровывают и проводят обратную промывку горизонтального ствола 8 скважины.

Указанные операции производят в вышеуказанной последовательности при обработке каждого интервала с пониженной проницаемостью.

Предлагаемый способ и устройство для его осуществления прошли испытания в промысловых условиях на пяти нефтедобывающих скважинах, горизонтальные стволы которых диаметром 144 мм были зарезаны на глубине от 1800 до 2100 метров и по длине составляли от 100 до 250 метров. В горизонтальных стволах было выявлено от двух до трех интервалов с пониженной проницаемостью.

Испытания полностью подтвердили достижение указанной цели изобретения, а именно: все интервалы с пониженной проницаемостью были высокоэффективно обработаны за один спуск устройства, реализующего предлагаемый способ. Дебит нефти увеличился в 1,5-3 раза и составил по скважинам от 50 до 150 тонн в сутки.

1. Способ поинтервальной обработки продуктивного пласта через открытый горизонтальный ствол скважины, включающий спуск в скважину колонны труб с пакерами и клапаном на конце колонны, прокачку кислоты по колонне труб, перекрытие пакерами интервала обработки пласта и задавку в него под давлением кислоты, отличающийся тем, что по всей длине прохождения открытого горизонтального ствола через продуктивный пласт путем проведения геофизических исследований определяют пористость, проницаемость и нефтенасыщенность приствольной зоны, по которым устанавливают интервалы с пониженной проницаемостью, оценивают степень кавернозности на их концах и диаметр ствола, в нижнюю часть колонны труб перед спуском ее в скважину вводят трубную компоновку с управляемыми через колонну труб гидравлическими пакерами на обоих концах компоновки и с радиальным сквозным калиброванным каналом в трубе компоновки, а в качестве клапана на конце трубной компоновки устанавливают кольцевое седло под запорный шар, спускают колонну труб с трубной компоновкой в горизонтальный ствол скважины до забоя, при незапакерованных пакерах производят промывку горизонтального ствола скважины, вслед за этим через колонну труб в скважину закачивают кислоту в объеме, равном объему первого интервала обработки, после чего в колонну труб сбрасывают запорный шар, запакеровывают с обоих концов первый от забоя интервал горизонтального ствола скважины с пониженной проницаемостью, задавливают кислоту в пласт и оставляют скважину на реакции, затем оба пакера распакеровывают, путем проведения обратной промывки удаляют продукты реакции из ствола скважины и одновременно поднимают запорный шар на поверхность скважины, после чего колонну труб с трубной компоновкой путем приподнимания переводят в обратном от забоя направлении в зону второго от забоя намеченного к обработке интервала с пониженной проницаемостью, затем, как и при обработке первого интервала, начиная с операции промывки ствола скважины при незапакерованных пакерах и заканчивая операцией удаления продуктов реакции с подъемом запорного шара на поверхность скважины, производят аналогичные операции в указанной выше последовательности, при этом перевод колонны труб с трубной компоновкой от одного интервала с пониженной проницаемостью к другому для их обработки производят также путем приподнимания колонны труб с трубной компоновкой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что запакеровывание пакеров на обоих концах подлежащего обработке интервала горизонтального ствола скважины с пониженной проницаемостью и задавливание кислоты в пласт производят одновременно.

3. Устройство для поинтервальной обработки продуктивного пласта через открытый горизонтальный ствол скважины, включающее колонну труб с пакерами и клапаном на конце колонны, отличающееся тем, что в нижнюю часть колонны труб введена трубная компоновка, на обоих концах которой установлены управляемые через колонну труб гидравлические пакеры, в трубе компоновки между пакерами выполнен радиальный сквозной калиброванный канал из условия задавливания кислоты в пласт обрабатываемого интервала и возможности раскрытия гидравлических пакеров, а на конце трубной компоновки в качестве клапана установлено кольцевое седло для сбрасываемого с поверхности в колонну труб шара.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что расстояние между пакерами на трубной компоновке выполнено соответствующим для всех подлежащих обработке интервалов с пониженной проницаемостью с учетом степени кавернозности на их концах и диаметров ствола.