Устройство для перфорации обсадной колонны и способ его реализации

Группа изобретений относится к горной промышленности, а именно нефтегазодобывающей отрасли, и предназначено для снижения обводнения скважины при добыче нефти или газа. Технический результат - снижение обводнения скважин. Устройство для перфорации обсадной колонны содержит корпус с установленными на нем пиротехническими зарядами. При этом для снижения обводнения скважины количество зарядов на единицу длины корпуса выполнено переменным. Способ перфорации обсадной колонны включает спуск внутрь обсадной колонны корпуса с пиротехническими зарядами, при этом для снижения обводнения скважины перфорацию выполняют с переменной площадью отверстий на единицу длины. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей отрасли, и предназначено для снижения обводнения скважины при добыче нефти или газа.

Известно устройство для доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину по патенту РФ на изобретение №2138613, которое содержит геофизический кабель и средство доставки в виде отрезка кабеля с повышенной жесткостью и увеличенным диаметром, установленного между геофизическим кабелем и геофизическим прибором. Этот отрезок кабеля, выполняет одновременно роль груза и средства доставки за счет большого диаметра и большой жесткости. Кроме того, рекомендуется создать на устье повышенное давление 6…7 МПа.

Известно устройство для гидроразрыва пластов по патенту РФ №2260115, содержащее секционные пирозаряды, электронный блок питания и составную штангу. Это обеспечивает снижение аварийности, уменьшение ударного термовоздействия на каротажный кабель, обеспечение вывода скважины на нормальный режим работы после обработки за счет предотвращения забивания насоса механическими примесями, асфальтенами при пуске скважины и повышение совершенства вскрытия пласта. Способ включает проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку секционного заряда с центральным каналом, через который пропускают детали оснастки. Спускают заряд в скважину и сжигают его секции, изготовленные из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной среде с образованием продуктов горения. Повышают давление и температуру в скважине. Осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени при быстропротекающих процессах горения. Регистрируют характеристики режима работы заряда. По характеру изменения этих характеристик судят о характере воздействия на пласт и реакции призабойной зоны на воздействие. При этом для сборки заряда используют составную штангу, изготовленную из материала, позволяющего сохранять целостность при воздействии механических и тепловых нагрузок во время спуска-подъема заряда и его горении. Составная штанга - с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси для пропуска провода питания узла воспламенения и провода с термостойкой изоляцией, соединяющего каротажный кабель с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда. Этот блок присоединяют к нижней части нижней штанги и располагают от секции заряда на таком расстоянии, чтобы горячие продукты горения заряда не оказывали на него прямого воздействия. Кроме того, для снижения нагрузки на штангу и обеспечения максимального направленного воздействия на обрабатываемый пласт между нижней секцией заряда и электронным блоком располагают рассеиватель газового потока. Внутреннюю полость заряда на всю высоту конструкции заполняют поверхностно-активным веществом для обеспечения дополнительной депрессии на пласт и выноса механических примесей в результате вспенивания поверхностно-активного вещества при горении заряда. Перфорацию по всем интервалам обрабатываемого пласта проводят перфоратором с фазировкой 30-45° с образованием после сжигания заряда вертикально-наклонных спиральных трещин вокруг ствола скважины в призабойной зоне, которые не смыкаются при последующем гидроразрыве и обеспечивают гидродинамическую связь скважины с пластом. При сборке заряда для сохранения целостности конструкции и уменьшения ударного термовоздействия на каротажный кабель при горении заряда используют удлиненную до 2,0-2,5 м верхнюю и удлиненную до 1,0-1,5 м нижнюю штанги, присоединенные к обоим концам несущей части штанги.

Недостатком устройства является то, что спуск пиротехнических средств в горизонтальную скважину или в скважину с наклоном в 5…7° очень затруднителен.

Известно устройство для перфорации обсадной колонны по книге Л.Я.Фридляндер, М., Недра, 1983 г., стр.62-69, прототип. Устройство содержит цилиндрический корпус, в котором установлены пиротехнические заряды. Пиротехнические заряды установлены с постоянным шагом. Это является недостатком, т.к. приводит к обводнению скважины.

Задача изобретения - снижение обводнения скважины.

Решение указанных задач достигнуто в устройстве для перфорации обсадной колонны, содержащем корпус с установленными в нем пиротехническими зарядами, тем, что для снижения обводнения скважины количество зарядов на единицу длины корпуса выполнено переменным. Количество пиротехнических зарядов по длине корпуса может быть выполнено переменным за счет разного количества пиротехнических зарядов на единицу длины. Последовательно с корпусом может быть соединен, по меньшей мере, еще один дополнительный корпус, имеющий другое количество пиротехнических зарядов на единицу длины. Количество зарядов на единицу длины корпуса может увеличиваться к его верхней части. Количество зарядов на единицу длины корпуса может уменьшаться к его верхней части. Количество зарядов на единицу поверхности по длине корпуса может сначала уменьшаться, а потом увеличиваться. Количество зарядов по длине корпуса может изменяется за счет изменения их количества по окружности в одном сечении. Количество зарядов по длине корпуса может изменяться за счет изменения шага расположения отверстий.

Решение указанных задач достигнуто в способе перфорации обсадной колонны, включающем спуск внутрь обсадной колонны корпуса с пиротехническими зарядами, тем, что для снижения обводнения скважины перфорацию выполняют с переменной площадью отверстий на единицу длины. Возможны два варианта реализации способа.

1. В обсадную колонну спускают сначала один корпус с пиротехническими зарядами, поднимают его, а затем ниже от перфорированного участка спускают другой корпус с пиротехническими зарядами, отличающийся количеством пиротехнических зарядов на единицу длины корпуса.

2. В обсадную колону спускают последовательно не менее двух корпусов с пиротехническими зарядами одновременно.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1…12, где:

на фиг.1 приведена схема добычи нефти (газа) для обычного способа перфорации обсадной колонны горизонтальной скважины;

на фиг.2 приведена схема добычи нефти (газа) для вертикальных скважин;

на фиг.3 приведена схема устройства перфорации обсадной колоны;

на фиг.4 приведена схема добычи нефти (газа) в горизонтальной скважине, насос погружной размещен в верхней части перфорированного участка;

на фиг.5 приведена схема добычи нефти в горизонтальной скважине, насос погружной размещен в средней части перфорированного участка;

на фиг.6 приведена схема добычи нефти в вертикальной скважине;

на фиг.7 приведено пиротехническое устройство;

на фиг.8 приведено несколько последовательно соединенных пиротехнических устройств;

на фиг.9 приведен вариант пиротехнического устройства;

на фиг.10 приведен разрез А-А;

на фиг.11 приведен разрез Б-Б;

на фиг.12 приведен разрез В-В.

На фиг.1 и 2 приведена обычная схема добычи нефти (газа) в скважине, в которой под продуктивным пластом 1 имеется водоносный пласт 2. Устройство для добычи включает насосно-компрессорную трубу 3, в нижней части которой установлен погружной насос 4 и фильтр 5. Компоновка установлена внутрь обсадной колонны 6. На обсадной колонне 6 выполнена перфорация «Г». В результате погружной насос 4 создает максимальное разрежение в верхней части отперфорированного участка обсадной колонны 6 и вода из водоносного пласта поступает через перфорационные отверстия «Г» и смешивается с добываемым продуктом.

На фиг.2 приведена традиционная схема добычи нефти (газа) в вертикальной скважине. Для добычи нефти на НКТ 3 также установлены скважинный насос 4 и фильтр 5. Компоновка опускается в зону перфорации «Г» обсадной колонны 6 в районе продуктивного пласта 1, под которым имеется водоносный пласт 2. Так как перфорация «Г» обсадной колонны 6 выполнена постоянной, то произойдет захват воды при работе погружного насоса 4 (фиг.1 и 2).

Чтобы уменьшить обводнение добываемого продукта предложено новое устройство (фиг.3), которое содержит установленные на НКТ 3 пиротехническое устройство 7, геофизический кабель 8 и пульт управления 9. При этом пиротехническое устройство 7 выполнено таким образом, чтобы осуществлять неравномерную перфорацию на единицу длины обсадной колонны 6, а именно отверстия «Г» выполнены одинакового диаметра и расположены с неравномерным шагом: h1≠h2≠h3.

Возможны несколько вариантов выполнения устройства в зависимости от типа скважины и места установки погружного насоса 4 (фиг.4…6). На фиг.4 погружной насос 4 размещен в верхней части горизонтального участка скважины. Степень перфорации увеличивается от места расположения скважинного насоса 4 в сторону забоя. На фиг.5 погружной насос 4 установлен в средней части горизонтального участка скважины, в этом случае степень перфорации обсадной колонны сначала уменьшается, а потом увеличивается. На фиг.6 погружной насос 4 установлен в верхней части перфорированного участка вертикальной скважины. Площадь отверстий перфорации на единицу длины колонны возрастает снизу вверх за счет увеличения числа отверстий или их диаметра.

Пиротехническое устройство 7 содержит герметичный корпус 10, к которому подведен геофизический кабель 8. В герметичном корпусе 10 радиально установлены пиротехнические заряды 11.

Возможны несколько вариантов исполнения пиротехнического устройства 7. На фиг.7 приведено устройство с неравномерным шагом расположения одинаковых пиротехнических зарядов 11, на фиг.8 приведено соединение при помощи муфт 12 нескольких пиротехнических устройств, которые имеют различное количество пиротехнических зарядов на единицу длины. На фиг.9…12 приведенное пиротехническое устройство, в котором одинаковые по размерам и конструкции пиротехнические заряды размещены с равномерным шагом, но их количество в каждом сечении изменяется.

Возможно применение различных по диаметру пиротехнических зарядов для обеспечения неравномерной перфорации по длине колонны (на фиг.1…12 не показано).

ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА

Для реализации способа необходимо обеспечить переменную перфорацию обсадной колонны 6 (фиг.3…6). Это можно осуществить тремя методами:

- для перфорации обсадной колоны 6 применить устройство (фиг.7) с переменным количеством пиротехнических зарядов по его длине;

- выполнить перфорацию обсадной колонны 6 при помощи сначала одного устройства, поднять его при помощи НКТ на поверхность, заменить устройство на другое, имеющее отличающееся количество пиротехнических зарядов на единицу длины, и выполнить перфорацию ниже отперфорированного участка;

- применить устройство в виде двух корпусов, имеющих различное количество пиротехнических зарядов на единицу длины (фиг.8).

При эксплуатации (фиг.4…6) из-за того, что степень перфорации в зоне расположения погружного насоса 4 меньше, разрежение, создаваемое погружным насосом 4, уменьшается и не происходит обводнения добываемого продукта.

Применение предложенного технического решения позволило снизить обводнение скважины за счет неравномерной перфорации обсадной колонны.

1. Устройство для перфорации обсадной колонны, содержащее корпус с установленными на нем пиротехническими зарядами, отличающееся тем, что для снижения обводнения скважины количество зарядов на единицу длины корпуса выполнено переменным.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество пиротехнических зарядов по длине корпуса выполнено переменным за счет разного количества пиротехнических зарядов на единицу длины.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что последовательно с корпусом соединен, по меньшей мере, еще один дополнительный корпус, имеющий другое количество пиротехнических зарядов на единицу длины.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество зарядов на единицу длины корпуса увеличивается к его верхней части.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество зарядов на единицу длины корпуса уменьшается к его верхней части.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество зарядов на единицу поверхности по длине корпуса сначала уменьшается, а потом увеличивается.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество зарядов по длине корпуса изменяется за счет изменения их количества по окружности в одном сечении.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество зарядов по длине корпуса изменяется за счет изменения шага расположения отверстий.

9. Способ перфорации обсадной колонны, включающий спуск внутрь обсадной колонны корпуса с пиротехническими зарядами, отличающийся тем, что для снижения обводнения скважины перфорацию выполняют с переменной площадью отверстий на единицу длины.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в обсадную колонну спускают сначала один корпус с пиротехническими зарядами, поднимают его, а затем ниже от перфорированного участка спускают другой корпус с пиротехническими зарядами, отличающийся количеством пиротехнических зарядов на единицу длины корпуса.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что в обсадную колону спускают последовательно не менее двух корпусов с пиротехническими зарядами одновременно.