Способ и установка для вибросейсмического воздействия на залежь

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для реализации вибросейсмического ударного воздействия при повышении нефтеотдачи пластов. Обеспечивает повышение эффективности воздействия на залежь путем увеличения скорости падения забойного снаряда, повышения частоты и энергии ударов, наносимых по пласту. Сущность изобретения: способ включает нанесение ударов падающим забойным снарядом по пласту одновременно с добычей нефти из возбуждающей скважины. Подъем забойного снаряда осуществляют при давлениях потока откачиваемой продукции в зоне между подъемным устройством и наковальней, меньших, чем давление насыщения нефти газом. Откачку из скважины газожидкостной смеси за подъемным устройством производят погружным насосом с газосепаратором или погружной насосно-эжекторной системой, содержащей погружной насос, газосепаратор и струйный аппарат с обратным клапаном на приеме, или гидроструйным насосом с обратным клапаном на приеме, или газлифтной компоновкой. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при вибросейсмическом ударном воздействии для повышения нефтеотдачи пластов.

Известны способ вибросейсмического воздействия на залежь, включающий нанесение ударов падающим забойным снарядом по пласту одновременно с добычей нефти из возбуждающей скважины и подъем забойного снаряда с помощью поршня за счет использования энергии потока среды, добываемой из скважины, и установка для его осуществления, содержащая забойный снаряд для нанесения ударов, расположенное в стволе скважины подъемное устройство, связанное с забойным снарядом, и наковальню, причем подъемное устройство выполнено в виде корпуса, в котором находятся поршень с проходным каналом, клапан и верхний ограничитель подъема поршня, при этом пространство между внешней поверхностью корпуса подъемного устройства и внутренней поверхностью скважины перекрыто пакером, а пространство над поршнем подъемного устройства имеет гидравлическую связь с всасывающей линией скважинного насоса (патент РФ №2164287, кл. Е 21 В 28/00, 43/25, 2001). Известные способ и устройство, как показали экспериментальные стендовые испытания, имеют низкую надежность и ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются способ вибросейсмического воздействия на залежь, включающий нанесение ударов падающим забойным снарядом по пласту через наковальню одновременно с добычей нефти из возбуждающей скважины и подъем забойного снаряда в подъемном устройстве с помощью поршня за счет использования энергии потока среды, добываемой из скважины, а также нанесение дополнительного удара падающим поршнем, после каждого удара забойным снарядом по пласту, и установка для вибросейсмического воздействия, содержащая забойный снаряд для нанесения ударов, расположенное в стволе скважины подъемное устройство, связанное с забойным снарядом, и наковальню, причем подъемное устройство выполнено в виде корпуса, в котором находятся поршень с проходным каналом, клапан и верхний ограничитель подъема поршня, при этом клапан соединен с забойным снарядом посредством штока и является нижним ограничителем падения поршня, а забойный снаряд со штоком и клапаном служат для передачи энергии ударов падающего поршня на наковальню (патент РФ №2206729, кл. Е 21 В 43/25, 28/00, 2003). Известные способ и устройство имеют низкую эффективность из-за ограниченной скорости падения забойного снаряда в жидкости, следствием чего являются невысокая частота и энергия ударов по пласту.

Задачей изобретения является повышение эффективности воздействия на залежь путем увеличения скорости падения забойного снаряда, повышения частоты и энергии ударов, наносимых по пласту.

Повышение эффективности в способе вибросейсмического воздействия на залежь достигается тем, что подъем забойного снаряда и нанесение им ударов осуществляют при давлениях потока откачиваемой продукции в зоне между подъемным устройством и наковальней, меньших, чем давление насыщения нефти газом. Процесс нанесения ударов при этом ведется в газожидкостной смеси, плотность которой меньше, чем плотность жидкости. Скорость падения забойного снаряда при этом увеличивается, что повышает частоту и энергию ударов. В вариантах способа повышение эффективности воздействия достигается также тем, что на забое скважины устанавливают давление, меньшее, чем давление насыщения нефти газом, откачку из скважины газожидкостной смеси за подъемным устройством производят погружным насосом с газосепаратором, погружной насосно-эжекторной системой, гидроприводным, гидроструйным насосом или с помощью газлифта.

Повышение эффективности в установке для вибросейсмического воздействия на залежь достигается тем, что наковальня установлена на опоре, причем длина опоры L подчиняется соотношению

где Н_насыщ - расстояние от забоя скважины до точки, в которой давление потока откачиваемой продукции равно давлению насыщения нефти газом.

В варианте выполнения установки опора снабжена центраторами. Это условие позволяет предотвратить изгибы опоры при ударах и обеспечивает эффективную передачу энергии воздействия на пласт.

В других вариантах выполнения устройства в скважине над подъемным устройством расположены погружной насос с газосепаратором, погружная насосно-эжекторная система, содержащая погружной насос, газосепаратор и струйный аппарат, гидроприводной, гидроструйный насос или газлифтная компоновка. Эти разновидности скважинного оборудования дают возможность вести эффективную, без срывов подачи, откачку газожидкостной смеси при высоких входных газосодержаниях, что обеспечивает бесперебойный процесс подъема и падения забойного снаряда в газожидкостной смеси с нанесением ударов высокой энергии по пласту.

В одном из вариантов установки в скважину спущен двухрядный лифт. Это позволяет обойтись при эксплуатации скважины без пакера и связанных с ним проблем.

Указанная совокупность отличительных признаков заявляемого изобретения дает возможность существенно увеличить скорость забойного снаряда, частоту и энергию ударов по пласту, что повышает эффективность воздействия.

На фиг.1 представлена схема установки для вибросейсмического воздействия на залежь, на фиг.2 - вариант установки с центраторами на опоре, на фиг.3 - вариант установки, снабженной погружным насосом с газосепаратором, при работе в области забойных давлений, меньших давления насыщения, на фиг.4 - вариант установки с погружной насосно-эжекторной системой, на фиг.5 - вариант установки с гидроструйным насосом, на фиг.6 - вариант установки с газлифтной компоновкой.

Установка для вибросейсмического воздействия на залежь (см. фиг.1) содержит забойный снаряд 1 для нанесения ударов, расположенное в стволе скважины 2 подъемное устройство 3, связанное с забойным снарядом 1, и наковальню 4. Подъемное устройство 3 выполнено в виде корпуса 5, в котором находятся поршень 6 с проходным каналом 7, клапан 8 и верхний ограничитель 9 подъема поршня 6. Клапан 8 соединен с забойным снарядом 1 посредством штока 10 и является нижним ограничителем падения поршня 6, а забойный снаряд 1 со штоком 10 и клапаном 8 служат для передачи энергии ударов падающего поршня 6 на наковальню 4. Наковальня 4 соединена с помощью элемента 11 (например, цементного моста) с пластом 12. Наковальня 4 установлена на опоре 13, длина которой подчиняется соотношению (1). Пространство между внешней поверхностью корпуса 5 подъемного устройства 3 и внутренней поверхностью скважины 2 перекрыто пакером 14.

На фиг.2 представлена схема установки с центраторами 15 на опоре 13.

В скважине 2 над подъемным устройством 3 могут быть расположены погружной насос 16 с газосепаратором 17 (см. фиг.3), погружная насосно-эжекторная система 18, содержащая погружной насос 16, газосепаратор 17 и струйный аппарат 19 с обратным клапаном 20 на приеме (см. фиг.4). В скважине 2 над подъемным устройством 3 может быть также размещен гидроприводной насос, устойчивый к вредному влиянию свободного газа, например гидровинтовой или гидроструйный. На фиг.5 показан гидроструйный насос 21 с обратным клапаном 22 на приеме. Гидроструйный насос 21 расположен на спущенном в скважину 2 двухрядном лифте 23. Кроме того, в скважине 2 над подъемным устройством 3 может быть размещена газлифтная компоновка 24 (см. фиг.6).

Способ вибросейсмического воздействия на залежь согласно настоящему изобретению осуществляют следующим образом.

Падающим забойным снарядом 1 наносят удары по пласту 12 через наковальню 4 одновременно с добычей нефти из возбуждающей скважины 2. Энергия ударов передается через элемент 11 на пласт 12, создавая в нем колебания. Забойный снаряд 1 поднимают с помощью поршня 6, используя энергию потока среды, добываемой из скважины 2. После каждого удара по пласту 12 забойным снарядом 1 наносят дополнительный удар падающим поршнем 6 по пласту 12 через забойный снаряд 1 со штоком 10 и клапаном 8, а также через наковальню 4 и элемент 11, причем подъем забойного снаряда 1 и нанесение им ударов осуществляют при давлениях потока откачиваемой продукции в зоне между подъемным устройством 3 и наковальней 4, меньших, чем давление насыщения нефти газом. Продукция скважины 2 далее нагнетается на поверхность погружным насосом 16 с газосеперетором 17 (см. фиг.3) или погружной насосно-эжекторной системой 18, содержащей погружной насос 16, газосепаратор 17 и струйный аппарат 19 с обратным клапаном 20 на приеме (см. фиг.4), или гидроструйным насосом 21 с обратным клапаном 22 на приеме (см. фиг.5), или газлифтной компоновкой 24 (см. фиг.6).

Таким образом, за счет подъема забойного снаряда и нанесения им ударов при давлениях потока откачиваемой продукции в зоне между подъемным устройством и наковальней, меньших, чем давление насыщения нефти газом, скорость падения забойного снаряда увеличивается, что повышает частоту и энергии ударов. Также повышение эффективности воздействия достигается за счет того, что на забое скважины устанавливают давление, меньшее, чем давление насыщения нефти газом, при этом откачку из скважины газожидкостной смеси за подъемным устройством производят погружным насосом с газосепаратором, погружной насосно-эжекторной системой, гидроприводным, гидроструйным насосом или с помощью газлифта.

Установка для вибросейсмического воздействия на залежь работает следующим образом.

Подъем забойного снаряда 1 осуществляется путем использования газожидкостной смеси, добываемой из скважины 2 на поверхность при помощи погружного насоса 16 с газосеперетором 17 (см. фиг.3) или погружной насосно-эжекторной системой 18, содержащей погружной насос 16, газосепаратор 17 и струйный аппарат 19 с обратным клапаном 20 на приеме (см. фиг.4), или гидроструйного насоса 21 с обратным клапаном 22 на приеме (см. фиг.5), или газлифтной компоновки 24 (см. фиг.6).

Так как пространство между внешней поверхностью корпуса 5 подъемного устройства 3 и внутренней поверхностью скважины 2 перекрыто пакером 10, то над поршнем 6, имеющим гидравлическую связь со всасывающей линией погружного насоса 16 с газосеперетором 17 (см. фиг.3) или погружной насосно-эжекторной системой 18 (см. фиг.4), или гидроструйного насоса 21 (см. фиг.5), или газлифтной компоновки 24 (см. фиг.6), создается разрежение. Клапан 8 прижимается давлением скважинной жидкости к поршню 6 и перекрывает проходной канал 7. Поршень 6 с клапаном 8 под воздействием скважинной среды, давление которой меньше, чем давление насыщения газом, начинает двигаться вверх и поднимает забойный снаряд 1, соединенный с клапаном 8 через шток 10.

При подъеме поршня 6 с забойным снарядом 1 до крайнего верхнего положения клапан 8 упирается в верхний ограничитель 9 подъема поршня 6.

Клапан 8 открывается и происходит падение забойного снаряда 1 на наковальню 4. Поршень 6 падает вниз вслед за компоновкой, включающей в себя забойный снаряд 1, шток 10 и клапан 8. Газожидкостная смесь при этом свободно протекает через проходной канал 7 вверх. После нанесения удара по наковальне 4 и пласту 12 забойным снарядом 1 поршень 6 падает на клапан 8. При этом поршень наносит дополнительный удар по пласту 12 через клапан 8, шток 10, забойный снаряд 1, наковальню 4, установленную на опоре 13, длина которой подчиняется соотношению (1), и жестко связанный с пластом элемент 11. Проходной канал 7 при этом перекрывается. Затем под давлением скважинной жидкости поршень 6 и клапан 8 движутся вверх, поднимая за шток 10 забойный снаряд 1 до крайнего верхнего положения, и т.д.

Такие повторяющиеся циклы подъема, падения и нанесения ударов забойным снарядом 1 и поршнем 6 позволяют поддерживать в пласте 12 высокие частоту и энергию ударов за счет высокой скорости падения забойного снаряда 1. Колебательные процессы в пласте способствуют снижению обводненности добываемой нефти и повышению конечной нефтеотдачи. При этом добыча нефти из скважины 2 во время осуществления воздействия на залежь не прекращается.

В случае выполнения наковальни 4, установленной на опоре 13 с центраторами 15 (см. фиг.2), длина которой подчиняется соотношению (1), это условие позволяет предотвратить изгибы опоры при ударах и обеспечивает эффективную передачу энергии воздействия на пласт.

При установке в скважине 2 над подъемным устройством 3 погружного насоса 16 с газосепаратором 17 (см. фиг.3) происходит добыча газожидкостной смеси, поступившей из пласта 12. Применение погружного насоса 16 с газосепаратором 17 позволяет эффективно отделять газ из газожидкостной смеси, что приводит к оптимальной эксплуатации погружного насоса 17, а это, в свою очередь, повышает надежность работы установки.

При установке в скважине 2 над подъемным устройством 3 погружной насосно-эжекторной системы 18, содержащей погружной насос 16, газосепаратор 17 и струйный аппарат 19 с обратным клапаном 20 на приеме (см. фиг.4), происходит добыча газожидкостной смеси, поступившей из пласта 12. Использование насосно-эжекторной системы 18 позволяет увеличить КПД по сравнению с эксплуатацией погружного насоса 16 с газосепаратором 17 (см. фиг.3). Наличие двух всасывающих линий насосно-эжекторной системы 18 - на приеме погружного насоса 17 и на приеме струйного насоса 19 позволяет эксплуатировать скважину 2 в широком диапазоне дебитов и с повышенным газосодержанием добываемой скважинной продукции, что повышает надежность работы установки.

При установке в скважине 2 над подъемным устройством 3 гидроструйного насоса 21 с обратным клапаном 22 на приеме, спущенного в скважину 2 на двухрядном лифте 23 (см. фиг.5), происходит добыча скважинной продукции, поступившей из пласта 12, с повышенными значениями свободного газа и механических примесей. Использование гидроструйного насоса 21 повышает надежность работы установки в осложненных условиях эксплуатации скважины 2, сопряженных с эксплуатацией скважины без пакера и связанных с ним проблем, выделением свободного газа из пласта 12, повышенным содержанием коллоидновзвешенных частиц в скважинной продукции, низким значением продуктивности и др.

При установке в скважине 2 над подъемным устройством 3 газлифтной компоновки (см. фиг.6) происходит добыча скважинной продукции, поступившей из пласта 12, с повышенным газосодержанием. Использование гидроструйного насоса 21 повышает надежность работы установки в осложненных условиях эксплуатации скважины 2, что повышает надежность работы установки.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет существенно повысить эффективность вибросейсмического воздействия на залежь по сравнению с известными изобретениями.

1. Способ вибросейсмического воздействия на залежь, включающий нанесение ударов падающим забойным снарядом по пласту через наковальню одновременно с добычей нефти из возбуждающей скважины и подъем забойного снаряда в подъемном устройстве с помощью поршня за счет использования энергии потока среды, добываемой из скважины, а также нанесение дополнительного удара падающим поршнем, после каждого удара забойным снарядом по пласту, отличающийся тем, что подъем забойного снаряда и нанесение им ударов осуществляют при давлениях потока откачиваемой продукции в зоне между подъемным устройством и наковальней, меньших, чем давление насыщения нефти газом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на забое скважины устанавливают давление, меньшее, чем давление насыщения нефти газом.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что откачку из скважины газожидкостной смеси за подъемным устройством производят погружным насосом с газосепаратором.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что откачку из скважины газожидкостной смеси за подъемным устройством производят погружной насосно-эжекторной системой.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что откачку из скважины газожидкостной смеси за подъемным устройством производят гидроприводным насосом.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что откачку из скважины газожидкостной смеси за подъемным устройством производят гидроструйным насосом.

7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что откачку из скважины газожидкостной смеси за подъемным устройством производят с помощью газлифта.

8. Установка для вибросейсмического воздействия на залежь, содержащая забойный снаряд для нанесения ударов, расположенное в стволе скважины подъемное устройство, связанное с забойным снарядом, и наковальню, причем подъемное устройство выполнено в виде корпуса, в котором находятся поршень с проходным каналом, клапан и верхний ограничитель подъема поршня, при этом клапан соединен с забойным снарядом посредством штока и является нижним ограничителем падения поршня, а забойный снаряд со штоком и клапаном служат для передачи энергии ударов падающего поршня на наковальню, отличающаяся тем, что наковальня установлена на опоре, причем длина опоры L подчиняется соотношению

где Н_насыщ - расстояние от забоя скважины до точки, в которой давление потока откачиваемой продукции равно давлению насыщения нефти газом.

9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что опора снабжена центраторами.

10. Установка по п.8 или 9, отличающаяся тем, что в скважине над подъемным устройством расположен погружной насос с газосепаратором.

11. Установка по п.8 или 9, отличающаяся тем, что в скважине над подъемным устройством расположена погружная насосно-эжекторная система, содержащая погружной насос, газосепаратор и струйный аппарат.

12. Установка по п.8 или 9, отличающаяся тем, что в скважине над подъемным устройством размещен гидроприводной насос.

13. Установка по п.12, отличающаяся тем, что в скважине над подъемным устройством размещен гидроструйный насос.

14. Установка по п.8 или 9, отличающаяся тем, что в скважине над подъемным устройством расположена газлифтная компоновка.

15. Установка по любому из пп.12-14, отличающаяся тем, что в скважину спущен двухрядный лифт.