Способ гидродинамического воздействия на пласт и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам, и может быть использована в нефтепромысловом оборудовании при освоении и повышении продуктивности нефтегазосодержащих пластов. Обеспечивает повышение эффективности обработки призабойной зоны пласта, интенсификации гидродинамического воздействия и улучшение эксплуатационных свойств. Способ заключается в том, что в скважину опускают размещенные на колонне насосно-компрессорных труб пакер и струйный насос, снабженный каналами подвода рабочей жидкости и откачиваемой из скважины пластовой жидкости. Устанавливают струйный насос и пакер над уровнем перфорации обсадной трубы в зоне продуктивного пласта. Производят распакеровку последнего. Затем создают депрессию на продуктивный пласт путем подачи рабочей жидкости в сопло струйного насоса при заданном давлении. Затем создают репрессию на продуктивный пласт путем воздействия на него давлением рабочей жидкости в подпакерное пространство. При этом устанавливают величину давления рабочей жидкости на продуктивный пласт больше величины пластового давления. Повторяют описанный выше цикл воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта депрессией и репрессией. Измеряют расход и давление пластовой жидкости под пакером и определяют степень восстановления проницаемости прискважинной зоны продуктивного пласта по величине прироста дебита скважины при заданном давлении скважинной жидкости. Причем воздействие на пласт прекращают, когда дебит скважины становится неизменным, а рабочую жидкость для создания репрессии подают через затрубное пространство, выход струйного насоса и канал откачиваемой из скважины пластовой жидкости. Устройство содержит колонну насосно-компрессорных труб, верхний цилиндрический корпус, пакер с центральным каналом, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, размещенный в цилиндрическом корпусе струйный насос, камера всасывания которого сообщена с подпакерной зоной, а выход сообщен с затрубным пространством. Устройство содержит верхний разделитель потоков, установленный в верхнем цилиндрическом корпусе. Причем в разделителе потоков выполнены продольные и радиальные гидравлические каналы, нижний цилиндрический корпус, верхний конец которого соединен с нижним концом пакера, а нижний - с измерителем расхода и давления, нижний разделитель потоков, установленный в нижнем цилиндрическом корпусе. В нижнем разделителе потоков выполнены радиальные и продольные гидравлические каналы, промежуточный канал в виде трубы, установленной в центральном канале пакера и соединенной с верхним и нижним распределителями потоков. Устройство также содержит обратные клапаны, первый из которых установлен перед соплом струйного насоса, второй - между промежуточным каналом и верхним распределителем потока, третий - перед соответствующим продольным каналом нижнего разделителя потоков, четвертый - перед радиальным каналом нижнего разделителя потоков. Продольные и радиальные каналы в разделителе потоков выполнены таким образом, что колонна насосно-компрессорных труб гидравлически соединена через обратный клапан, струйный насос, радиальные каналы верхнего разделителя потоков с затрубным пространством. Вход струйного насоса гидравлически соединен через соответствующие каналы верхнего разделителя потоков, центральный канал пакера, соответствующие каналы нижнего разделителя потоков, третий обратный клапан с подпакерной зоной. Центральный канал пакера через соответствующие продольные каналы нижнего разделителя потоков, четвертый обратный клапан, радиальные каналы нижнего разделителя потоков, подпакерную зону, соответствующие продольные каналы нижнего разделителя потоков, промежуточный канал, второй обратный клапан, соответствующие каналы верхнего разделителя потоков соединен с колонной насосно-компрессорных труб. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам, и может быть использовано в нефтепромысловом оборудовании при освоении и повышении продуктивности нефтегазосодержащих пластов.

Известно устройство для освоения скважины и воздействия на призабойную зону пласта (см. патент РФ №2098617 C1, E21B 43/25, Е21В 43/27, Е21В 28/00, 1997.12.10), содержащая рабочую трубу, образующую с колонной насосно-компрессоных труб затрубное пространство, пакер, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, струйный насос, камера всасывания которого сообщена с подпакерной зоной, а выход сообщен с затрубным пространством, обратный клапан, установленный на выходе из диффузора струйного насоса, и оборудованную обратным клапаном гидравлическую линию, сообщающую подпакерную зону с рабочей трубой, устройство снабжено сообщенной с затрубным пространством дополнительной камерой, имеющей два выходных канала, и размещенным в ней с возможностью поочередного перекрытия упомянутых выходных каналов распределительным органом, при этом гидравлическая линия, сообщающая подпакерную зону с рабочей трубой, выполнена в виде сообщенных с выходными каналами дополнительной камеры двух импульсных трубок, одна из которых связана с подпакерной зоной, другая с рабочей трубой, а обратный клапан в упомянутой гидравлической линии установлен на выходе импульсной трубки, связанной с рабочей трубой.

Данное устройство для освоения скважины и воздействия на призабойную зону пласта позволяет проводить обработку пласта в скважине ниже уровня установки пакера. Однако не позволяет качественно оценить результаты обработки пласта, так как отсутствует возможность измерения дебета скважины в процессе работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ работы скважинной струйной установки при гидродинамическом воздействии на прискважинную зону пласта (см. патент РФ №2222716 C1, F04F 5/02, 27.01.2004), заключающийся в том, что в скважину спускают размещенные на колонне насосно-компрессоных труб пакер и струйный насос с каналами подвода рабочего агента и откачиваемого из скважины пластового флюида, устанавливают струйный насос и пакер над кровлей продуктивного пласта и производят распакеровку последнего, после чего насосным агрегатом периодически подают рабочий агент в сопло струйного насоса - воду или нефть, причем подачу рабочего агента осуществляют в следующем режиме: резко подают рабочий агент в сопло струйного насоса при заданном давлении насосного агрегата и за 5-10 с создают депрессию на продуктивный пласт, поддерживают действие этой депрессии на пласт в течение 2-20 мин путем постоянной подачи рабочего агента в сопло струйного насоса при заданном давлении насосного агрегата, затем скачкообразно за 2-5 с создают репрессию на продуктивный пласт в виде гидроудара путем воздействия на продуктивный пласт давлением рабочего агента из колонны труб за счет резкого переключения его подачи из колонны труб через канал подвода откачиваемого из скважины флюида в подпакерное пространство, при этом гидроудар направляют в сторону продуктивного пласта, что приводит к срыву с места частиц кольматанта, находящегося в поровых каналах продуктивного пласта, а также к образованию в прискважинной зоне продуктивного пласта микротрещин, при этом устанавливают величину давления рабочего агента на продуктивный пласт больше величины пластового давления, затем резко переключают подачу всего рабочего агента в сопло струйного насоса и повторяют описанный выше цикл воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта депрессией и репрессией, при этом количество циклов “депрессия + репрессия″ определяют по степени восстановления проницаемости прискважинной зоны продуктивного пласта путем периодического проведения контрольных замеров дебита скважины до и в процессе циклического воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта, причем если за два последних контрольных замера производительность скважины не увеличилась, то работу прекращают.

Данный способ гидродинамического воздействия на пласт позволяет проводить обработку пласта в скважине ниже уровня установки пакера и позволяет проводить измерения дебита скважины в процессе работы. Однако данный способ работы обладает следующими недостатками:

- во-первых, измерение расхода жидкости на поверхности не обеспечивает точного определения дебита скважины, так как на поверхности измеряется расход смеси пластовой жидкости с рабочей жидкостью, поступающей на вход струйного насоса;

- во-вторых, управление переключателем каналов, например, каротажным кабелем ухудшает эксплуатационные свойства, так как необходимо после монтажа установки в скважине опускать каротажный кабель и соединять его с клапаном на глубине, например, 1000-2500 м;

- динамическое воздействие на пласт путем переключения каналов для создания гидроудара носит разовый характер, для эффективной работы необходимо много раз переключать, что уменьшает интенсивность динамического воздействия и увеличивает время обработки скважины.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности обработки призабойной зоны пласта за счет измерения дебита скважины и измерения давления непосредственно в подпакерной зоне, что повышает точность измерения, интенсификации гидродинамического воздействия путем импульсной подачи рабочей жидкости как при создании депрессии, так и при создании репрессии и улучшение эксплуатационных свойств за счет подачи рабочей жидкости как через колонну насосно-компрессорных труб, так и через затрубное пространство.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе гидродинамического воздействия на пласт, заключающемся в том, что в скважину опускают размещенные на колонне насосно-компрессорных труб пакер и струйный насос, снабженный каналами подвода рабочей жидкости и откачиваемой из скважины пластовой жидкости, устанавливают струйный насос и пакер над уровнем перфорации обсадной трубы в зоне продуктивного пласта, производят распакеровку последнего, затем создают депрессию на продуктивный пласт путем подачи рабочей жидкости (например, воды или нефти) в сопло струйного насоса при заданном давлении, затем создают репрессию на продуктивный пласт путем воздействия на него давлением рабочей жидкости в подпакерное пространство, при этом устанавливают величину давления рабочей жидкости на продуктивный пласт больше величины пластового давления и повторяют описанный выше цикл воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта депрессией и репрессией, в нем также измеряют расход и давление пластовой жидкости под пакером и определяют степень восстановления проницаемости прискважинной зоны продуктивного пласта по величине прироста дебита скважины при заданном давлении скважинной жидкости, причем воздействие на пласт прекращают, когда дебит скважины становится неизменным, а рабочую жидкость для создания репрессии подают через затрубное пространство, выход струйного насоса и канал откачиваемой из скважины пластовой жидкости.

При этом возможно в процессе создания депрессии на пласт осуществить импульсную подачу рабочей жидкости на вход струйного насоса.

При этом возможно в процессе создания репрессии на пласт осуществить импульсную откачку рабочей жидкости перед каналом откачиваемой жидкости.

При этом возможно для создания репрессии произвести запакеровку.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве гидродинамического воздействия на пласт, содержащем колонну насосно-компрессорных труб, верхний цилиндрический корпус, образующие с обсадной трубой затрубное пространство, пакер с центральным каналом, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, размещенный в цилиндрическом корпусе струйный насос, камера всасывания которого сообщена с подпакерной зоной, а выход сообщен с затрубным пространством, устройство также содержит верхний разделитель потоков, установленный в верхнем цилиндрическом корпусе, причем в разделителе потоков выполнены продольные и радиальные гидравлические каналы, нижний цилиндрический корпус, верхний конец которого соединен с нижним концом пакера, например, резьбовым соединением, а нижний с измерителем расхода и давления, нижний разделитель потоков, установленный в нижнем цилиндрическом корпусе, причем в нижнем разделителе потоков выполнены радиальные и продольные гидравлические каналы, промежуточный канал, выполненный, например, в виде трубы, установленной в центральном канале пакера и соединенной с верхним и нижним разделителями потоков, обратные клапаны, первый из которых установлен перед соплом струйного насоса, второй - между промежуточным каналом и верхним распределителем потока, третий - перед соответствующим продольным каналом нижнего разделителя потоков, четвертый - перед радиальным каналом нижнего разделителя потоков, причем продольные и радиальные каналы в разделителе потоков выполнены таким образом, что колонна насосно-компрессорных труб гидравлически соединяется через обратный клапан, струйный насос, радиальные каналы верхнего разделителя потоков с затрубным пространством, вход струйного насоса гидравлически соединяется через соответствующие каналы верхнего разделителя потоков, центральный канал пакера, соответствующие каналы нижнего разделителя потоков, третий обратный клапан с подпакерной зоной, центральный канал пакера через соответствующие продольные каналы нижнего разделителя потоков, четвертый обратный клапан, радиальные каналы нижнего разделителя потоков, подпакерную зону, соответствующие продольные каналы нижнего разделителя потоков, промежуточный канал, второй обратный клапан, соответствующие каналы верхнего разделителя потоков с колонной насосно-компрессорных труб.

При этом возможно между колонной насосно-компрессорных труб и верхним цилиндрическим корпусом установить первый генератор пульсирующего потока.

При этом возможно между нижним цилиндрическим корпусом и измерителем расхода и давления установить второй генератор пульсирующего потока.

Поскольку заявленный способ осуществляется при работе предложенного устройства, то описание работы способа приведено при изложении описания работы устройства.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен схематический продольный разрез устройства гидродинамического воздействия на пласт; на фиг.2 - сечение А-А.

Устройство гидродинамического воздействия на пласт (см. фиг.1) содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, верхний корпус 2, образующие с обсадной трубой 3 затрубное пространство 4. Пакер 5 с центральным каналом 6, разобщающий затрубное пространство 4 с подпакерной зоной 7. В верхнем корпусе 2 установлен струйный насос, содержащий сопло 8 и смеситель 9. В смесителе 9 струйного насоса выполнен входной канал 10 и выходной канал 11. Также устройство содержит измеритель расхода и давления 12, первый генератор пульсирующего потока 13, второй генератор пульсирующего потока 14 и нижний корпус 15. В верхнем корпусе установлен верхний разделитель потоков 16, а в нижнем корпусе установлен нижний разделитель протоков 17. В центральном канале 6 пакера 5 установлен промежуточный канал, выполненный, например, в виде трубы 18, гидравлически соединяющий верхний 16 и нижний 17 разделители потоков.

В верхнем разделителе потоков 16 выполнены следующие каналы:

- продольные 19 и радиальные 20 гидравлически соединяющие центральный канал 6 пакера 5 с входом 10 смесителя 9 струйного насоса;

- продольные 21 и радиальные выходные каналы 22, гидравлически соединяющие полость насосно-компрессорных труб 1 и промежуточный канал 18;

- выходные радиальные каналы 23, гидравлически соединяющие выход 11 смесителя 9 струйного насоса с затрубным пространством 4.

В нижнем разделителе потоков 17 выполнены следующие каналы:

- продольный 24 и радиальный 25 каналы, гидравлически соединяющие подпакерное пространство 7 с промежуточным каналом 18;

- продольный 26 и радиальный 27 каналы, гидравлически соединяющие подпакерное пространство 7 с центральным каналом 6 пакера 5;

выходные радиальные каналы 28, гидравлически соединяющие подпакерную зону 7 с центральным каналом 6 пакера 5, минуя измеритель расхода и давления 12 и генератор пульсирующего потока 14.

Обратные клапаны:

- первый обратный клапан 29 установлен на входе в сопло 8 струйного насоса;

- второй обратный клапан 30 установлен между промежуточным каналом 18 и верхним разделителе потоков 16;

- третий обратный клапан 31 установлен в нижнем разделителе потоков 17 перед радиальным 27 и продольным 26 каналами;

- четвертый обратный клапан 32 установлен перед выходным радиальным каналом 28 нижнего разделителя потоков 17.

Работает устройство следующим образом.

Опускают устройство на колонне насосно-компрессорных труб и производят распакеровку.

Затем создают депрессию, для чего рабочую жидкость по насосно-компрессорным трубам 1 под давлением подают через первый генератор пульсирующего потока, через сопло 8 струйного насоса на вход смесителя 10. Пластовая жидкость через измеритель расхода и давления 12, второй генератор пульсирующего потока 14, обратный клапан 31, радиальный 27, продольный 26 каналы нижнего разделителя потоков 17, центральный канал 6 пакера 5, продольный 19 и радиальный 20 верхнего разделителя потоков 16 попадает на вход 10 смесителя 9 струйного насоса, и далее смесь пластовой жидкости и рабочей жидкости через выходные радиальные каналы 23 верхнего разделителя потоков 16 попадает в затрубное пространство 4.

Затем создают репрессию, для чего рабочую жидкость подают через затрубное пространство 4, выходные радиальные каналы 23, выходной канал 11 и входной канал 10 смесителя 16, радиальный 20, продольный 19 каналы верхнего разделителя потоков 16, центральный канал 6 пакера 5, продольный 26, радиальный 27 каналы нижнего разделителя потоков 17, обратный клапан 32, выходной канал 28 нижнего разделителя потоков 17, в подпакерную зону 7, рабочая жидкость воздействует на пласт, создавая репрессию. Далее пластовая жидкость через измеритель расхода и давления 14, второй генератор пульсирующего потока 14, продольный 24, радиальный 25 каналы нижнего разделителя потоков 17, промежуточный канал 18, обратный капан 30, радиальный 22, продольный 21 каналы попадает в колонну насосно-компрессорных труб.

Также репрессию возможно создать следующим образом:

- производят запакеровку и подают рабочую жидкость через затрубное пространство 4 в подпакерную зону 7 на вход измерителя расхода и давления, и далее пластовая жидкость через измеритель расхода и давления 14, второй генератор пульсирующего потока 14, продольный 24, радиальный 25 каналы нижнего разделителя потоков 17, промежуточный канал 18, обратный капан 30, радиальный 22, продольный 21 каналы попадает в колонну насосно-компрессорных труб.

В первом случае при создании репрессии через струйный насос также производится размывание шлама на стенках трубы струей рабочей жидкости из отверстия 28. Во втором случае при запакеровании увеличивается расход рабочей жидкости при воздействии на пласт за счет снижения гидравлического сопротивления, так как появляется дополнительный канал прохода жидкости непосредственно из затрубного пространства в подпакерную зону, тем самым сокращается время обработки пласта.

Описанный цикл работы в процессе обработки призабойной зоны пласта многократно повторяется.

Степень восстановления проницаемости прискважинной зоны продуктивного пласта и длительность воздействия на пласт определяют по величине прироста дебита скважины при заданном давлении пластовой жидкости, причем воздействие на пласт прекращают, когда дебит скважины становится неизменным.

После завершения обработки призабойной зоны пласта оборудование из скважины извлекают.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого изобретения, выражается в существенном повышении точности измерения дебита скважины и измерении давления, в создании существенных импульсных депрессий и репрессий на пласт и генерации достаточно высокоамплитудных колебаний давления в зоне перфорации обсадной трубы в условиях значительного загрязнения пористой среды коллектора, что повышает эффективность обработки скважины - сокращает время обработки и уменьшает расход рабочей жидкости, а также улучшаются эксплуатационные свойства за счет подачи рабочей жидкости в подпакерную зону через затрубное пространство на вход струйного насоса или при осуществлении запакеровки при создании репрессии.

1. Способ гидродинамического воздействия на пласт, заключающийся в том, что в скважину опускают размещенные на колонне насосно-компрессорных труб пакер и струйный насос, снабженный каналами подвода рабочей жидкости и откачиваемой из скважины пластовой жидкости, устанавливают струйный насос и пакер над уровнем перфорации обсадной трубы в зоне продуктивного пласта, производят распакеровку последнего, затем создают депрессию на продуктивный пласт путем подачи рабочей жидкости в сопло струйного насоса при заданном давлении, затем создают репрессию на продуктивный пласт путем воздействия на него давлением рабочей жидкости в подпакерное пространство, при этом устанавливают величину давления рабочей жидкости на продуктивный пласт больше величины пластового давления и повторяют описанный выше цикл воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта депрессией и репрессией, отличающийся тем, что в нем измеряют расход и давление пластовой жидкости под пакером и определяют степень восстановления проницаемости прискважинной зоны продуктивного пласта по величине прироста дебита скважины при заданном давлении пластовой жидкости, причем воздействие на пласт прекращают, когда дебит скважины становится неизменным, а рабочую жидкость для создания репрессии подают через затрубное пространство, выход струйного насоса и канал откачиваемой из скважины пластовой жидкости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе создания депрессии на пласт осуществляют импульсную подачу рабочей жидкости на вход струйного насоса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе создания репрессии на пласт осуществляют импульсную откачку рабочей жидкости перед каналом откачиваемой жидкости.

4. Устройство гидродинамического воздействия на пласт, содержащее колонну насосно-компрессорных труб, верхний цилиндрический корпус, образующие с обсадной трубой затрубное пространство, пакер с центральным каналом, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, размещенный в цилиндрическом корпусе струйный насос, камера всасывания которого сообщена с подпакерной зоной, а выход сообщен с затрубным пространством, отличающееся тем, что оно содержит также верхний разделитель потоков, установленный в верхнем цилиндрическом корпусе, причем в разделителе потоков выполнены продольные и радиальные гидравлические каналы, нижний цилиндрический корпус, верхний конец которого соединен с нижним концом пакера, например, резьбовым соединением, а нижний - с измерителем расхода и давления, нижний разделитель потоков, установленный в нижнем цилиндрическом корпусе, причем в нижнем разделителе потоков выполнены радиальные и продольные гидравлические каналы, промежуточный канал, выполненный, например, в виде трубы, установленной в центральном канале пакера и соединенной с верхним и нижним распределителями потоков, обратные клапаны, первый из которых установлен перед соплом струйного насоса, второй - между промежуточным каналом и верхним распределителем потока, третий - перед соответствующим продольным каналом нижнего разделителя потоков, четвертый - перед радиальным каналом нижнего разделителя потоков, причем продольные и радиальные каналы в разделителе потоков выполнены таким образом, что колонна насосно-компрессорных труб - НКТ гидравлически соединена через первый обратный клапан, струйный насос, радиальные каналы верхнего разделителя потоков с затрубным пространством, вход струйного насоса гидравлически соединен через соответствующие каналы верхнего разделителя потоков, центральный канал пакера, соответствующие каналы нижнего разделителя потоков, третий обратный клапан, измеритель расхода и давления с подпакерной зоной, центральный канал пакера через соответствующие продольные каналы нижнего разделителя потоков, четвертый обратный клапан, радиальные каналы нижнего разделителя потоков, подпакерную зону, соответствующие продольные каналы нижнего разделителя потоков, промежуточный канал, второй обратный клапан, соответствующие каналы верхнего разделителя потоков - с колонной насосно-компрессорных труб.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что между колонной насосно-компрессорных труб и верхним цилиндрическим корпусом установлен первый генератор пульсирующего потока.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что между нижним цилиндрическим корпусом и измерителем расхода и давления установлен второй генератор пульсирующего потока.