Устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, в частности для интенсификации притоков пластовых флюидов. Обеспечивает осуществление ударно-волновой обработки призабойной зоны скважины одновременно с добычей нефти без осуществления передачи энергии к источнику гидроимпульсов через жесткую механическую связь. Сущность изобретения: устройство включает находящийся на уровне забоя скважины заглушенный в нижней торцевой части цилиндрический корпус с отверстиями в его верхней части, обратный клапан, установленный в заглушенной нижней торцевой части цилиндрического корпуса и открывающийся при изливе жидкости из этого корпуса, вспомогательный цилиндр, верхний конец которого прикреплен к нижнему концу расположенного в скважине выше цилиндрического корпуса и вспомогательного цилиндра штангового насоса, поршень, установленный внутри вспомогательного цилиндра и соединенный через штангу с плунжером штангового насоса. Согласно изобретению устройство имеет плунжер, установленный в цилиндрическом корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения и выполненный с отверстиями, совпадающими с отверстиями цилиндрического корпуса при верхнем положении плунжера. При этом верхний конец цилиндрического корпуса соединен с нижним концом вспомогательного цилиндра шлангом высокого давления с возможностью передачи устройством дополнительной вибрации на продуктивный пласт за счет ударов цилиндрического корпуса о внутренние стенки обсадной колонны при гидроударах, сопровождающих эффект имплозии при совмещении отверстий плунжера и цилиндрического корпуса. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, в частности для интенсификации притоков пластовых флюидов.

Известны способ и устройство для волнового воздействия на залежь (Вагин B.П, патент №2196888, кл. Е21В 43/25), при использовании которого в процессе работы станка-качалки при ходе плунжера вверх происходит сжатие жидкости. Жидкость сбрасывается в колонну, в результате чего образуется ударная волна, которая проникает в продуктивный пласт и формирует в нем волны давления. Трещины гидравлического разрыва образуются путем сжатия жидкости в лифте до соответствующего давления.

Однако способ используют в скважине волнового фонда, находящейся на значительном расстоянии от эксплуатационной добывающей скважины.

Известен способ эксплуатации скважины (Ащепков Ю.С., Березин Г.В., Ащепков М.Ю., патент №2136851, кл. Е21В 43/00), обеспечивающий увеличение нефтеотдачи за счет дилатационно-волнового воздействия на пласт. В зумпф скважины спускают колонну труб с хвостовиком переменного сечения по глубине. Периодически при снижении дебита перекрывают выкидную линию, качания плунжера насоса-качалки передаются хвостовику, который периодически уплотняет и разуплотняет породу.

Однако для передачи качаний плунжера насоса необходимы перекрытие выкидной линии и остановка добычи, кроме того, значительная часть энергии насоса расходуется на деформацию скелета продуктивного пласта.

Известен способ обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления (Вафин Р.В., Иванов А.И., Сивухин А.А.. Валеев М.Х., Шагалов Г.Ш., пат. №2189440, кл. Е21В 43/18), который включает отбор нефти и проведение многократных обработок призабойной зоны с созданием депрессии в конце каждого цикла отбора нефти. Депрессию создают насосом с корпусом, выполненным в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра с клапаном внизу и отверстиями в верхних частях цилиндров. Плунжер выполнен также в виде двух соединенных цилиндров, нижнего, меньшего диаметра с заглушенным нижним торцом, и верхнего, большего диаметра с клапанами, с временем срабатывания каждого цилиндра, определяющим интерференцию волн воздействия. Соединение цилиндров корпуса насоса и/или плунжера выполнено с возможностью взаимного перемещения цилиндров с фиксацией их положения.

Однако обработка скважины производится при ремонте скважины, невозможно проведение обработки в процессе добычи нефти.

Известна установка для импульсного воздействия на залежь (Журавлев B.C., Морозов В.Ю., Чернышев А.В., Заров А.А., Чукчеев О.А., Иванов В.И., Андрианов В.В., патент №2140533, кл. Е21В 43/25), которая содержит спущенную в скважину колонну насосно-компрессорных труб с цилиндром. В нем размещен связанный штангой со станком-качалкой поршень с обратным клапаном и окнами. Нижний торец цилиндра перекрыт подвижной заглушкой. При ходе плунжера вверх в полости цилиндра образуется зона пониженного давления, в которую через окна после их выхода из цилиндра устремляется жидкость, ударяющая в дно заглушки. Она выполнена в виде стакана. Импульс от удара передается через жидкость в скважине в продуктивный пласт.

Однако установка применяется только во время ремонта скважины при отсутствии насоса, исключена возможность добычи нефти при одновременной ударно-импульсной обработке призабойной зоны. Кроме того, импульсы от гидроударов через жесткую металлическую насосную штангу передаются на головку балансира станка-качалки, что может вызвать его поломку.

Известен способ воздействия на продуктивный пласт и устройство для его осуществления (Вафин Р.В. Иванов А.И. Сивухин А.А. Валеев М.Х., патент №2188310, кл. Е21В 43/18), взятые за прототип, в которых создают депрессию 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. Устройство включает корпус насоса 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 и двухступенчатый плунжер, состоящий из верхнего плунжера большего диаметра с нагнетательными клапанами и нижнего меньшего диаметра с заглушенными концами. Плунжеры соединены между собой посредством переводника.

Однако плунжер насоса находится значительно выше призабойной зоны, что способствует затуханию ударной волны по достижению зоны перфорации. Кроме того, импульсы от гидроударов через жесткую металлическую насосную штангу передаются на головку балансира станка-качалки, что может вызвать его поломку.

Задачей изобретения является осуществление ударно-волновой обработки призабойной зоны скважины одновременно с добычей нефти без осуществления передачи энергии к источнику гидроимпульсов через жесткую механическую связь.

Задача решается тем, что в устройстве для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, включающем находящийся на уровне забоя скважины заглушенный в нижней торцевой части цилиндрический корпус с отверстиями в его верхней части, обратный клапан, установленный в заглушенной нижней торцевой части цилиндрического корпуса и открывающийся при изливе жидкости из этого корпуса, вспомогательный цилиндр, верхний конец которого прикреплен к нижнему концу расположенного в скважине выше цилиндрического корпуса и вспомогательного цилиндра штангового насоса, поршень, установленный внутри вспомогательного цилиндра и соединенный через штангу с плунжером штангового насоса, согласно изобретению имеется плунжер, установленный в цилиндрическом корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения и выполненный с отверстиями, совпадающими с отверстиями цилиндрического корпуса при верхнем положении плунжера, при этом верхний конец цилиндрического корпуса соединен с нижним концом вспомогательного цилиндра шлангом высокого давления с возможностью передачи устройством дополнительной вибрации на продуктивный пласт за счет ударов цилиндрического корпуса о внутренние стенки обсадной колонны при гидроударах, сопровождающих эффект имплозии при совмещении отверстий плунжера и цилиндрического корпуса.

Такое устройство позволяет откачивать скважинную жидкость с помощью насоса-качалки и одновременно использовать цилиндрический корпус с плунжером, находящийся зоне перфорации скважины, для обработки призабойной зоны имплозионным способом с частотой качания насосной штанги. Между штанговым насосом и цилиндрическим корпусом нет жесткой связи, поэтому влияние ударов и вибрации на штанговый насос и головку балансира станка-качалки значительно снижаются.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым к нему чертежом, на котором: 1 - скважина; 2 - перфорация скважины; 3 - цилиндрический корпус; 4 - плунжер; 5 - отверстия плунжера; 6 - отверстия цилиндрического корпуса; 7 - обратный клапан; 8 - шланг высокого давления; 9 - вспомогательный цилиндр; 10 - поршень; 11 - плунжер штангового насоса; 12 - штанга.

В скважину 1, оборудованную насосом-качалкой, напротив зоны перфорации 2 помещают цилиндрический корпус 3. Цилиндрический корпус 3 служит для создания в нем зоны разрежения. Плунжер 4 предназначен для перемещения в цилиндрическом корпусе 3 и имеет необходимую обработку скользящей поверхности. В верхнем положении плунжера 4 его отверстия 5 совпадают с отверстиями цилиндрического корпуса 6. Обратный клапан 7 находится в заглушенной нижней торцевой части цилиндрического корпуса 3 и открывается при изливе жидкости из цилиндрического корпуса. Шланг высокого давления 8 соединяет верхний конец цилиндрического корпуса 3 с нижним концом вспомогательного цилиндра 9 и предназначен для передачи давления между вспомогательным цилиндром 9 и цилиндрическим корпусом 3. Поршень 10, находящийся во вспомогательном цилиндре 9 с возможностью вертикального возвратно-поступательного движения, связан с плунжером 11 штангового насоса через штангу 12, предназначенную для передачи движения от плунжера 11 штангового насоса к поршню 10.

Устройство, согласно предлагаемому изобретению, работает следующим образом.

При работе насоса-качалки его плунжер 11 совершает вертикальные возвратно-поступательные движения, перемещая через штангу 12 поршень 10 во вспомогательном цилиндре 9. При движении поршня 10 вниз в подпоршневом пространстве вспомогательного цилиндра 9 образуется высокое давление, которое через шланг высокого давления 8 передается в надплунжерное пространство цилиндрического корпуса 3. Плунжер 4 перемещается вниз, вытесняя жидкость из цилиндрического корпуса 3 через обратный клапан 7.

При движении поршня 10 вверх в подпоршневом пространстве вспомогательного цилиндра 9 возникает разрежение, которое через шланг высокого давления 8 передается в надплунжерное пространство цилиндрического корпуса 3. Плунжер 4 перемещается вверх, создавая разрежение в подплунжерном пространстве цилиндрического корпуса 3.

В момент совмещения отверстий плунжера 5 и цилиндрического корпуса 6 скважинная жидкость устремляется в разреженное подплунжерное пространство цилиндрического корпуса, создавая эффект имплозии.

Эффект имплозии повторяется с частотой возвратно-поступательного движения плунжера штангового насоса.

При гидроударах, сопровождающих имплозионный эффект, цилиндрический корпус ударяется о внутренние стенки обсадной колонны, создавая дополнительную вибрацию, передаваемую в продуктивный пласт. Шланг высокого давления выполнен из более эластичного материала, чем штанга, применяемая в прототипе, поэтому удары, создаваемые в призабойной зоне, передаются к штанговому насосу только через скважинную жидкость и обсадную колонну.

Обработка призабойной зоны производится в процессе добычи нефти без остановки на капитальный ремонт. Применение способа не требует использования сложного оборудования.

Устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, включающее находящийся на уровне забоя скважины заглушенный в нижней торцевой части цилиндрический корпус с отверстиями в его верхней части, обратный клапан, установленный в заглушенной нижней торцевой части цилиндрического корпуса и открывающийся при изливе жидкости из этого корпуса, вспомогательный цилиндр, верхний конец которого прикреплен к нижнему концу расположенного в скважине выше цилиндрического корпуса и вспомогательного цилиндра штангового насоса, поршень, установленный внутри вспомогательного цилиндра и соединенный через штангу с плунжером штангового насоса, отличающееся тем, что оно имеет плунжер, установленный в цилиндрическом корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения и выполненный с отверстиями, совпадающими с отверстиями цилиндрического корпуса при верхнем положении плунжера, при этом верхний конец цилиндрического корпуса соединен с нижним концом вспомогательного цилиндра шлангом высокого давления с возможностью передачи устройством дополнительной вибрации на продуктивный пласт за счет ударов цилиндрического корпуса о внутренние стенки обсадной колонны при гидроударах, сопровождающих эффект имплозии при совмещении отверстий плунжера и цилиндрического корпуса.