Устройство виброволнового воздействия на призабойную зону нефтяного пласта



Устройство виброволнового воздействия на призабойную зону нефтяного пласта
Устройство виброволнового воздействия на призабойную зону нефтяного пласта

 


Владельцы патента RU 2572262:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к устройствам для виброволнового воздействия на призабойную зону пласта и может быть использовано при добыче жидких и газообразных углеводородов для поддержания пластового давления путем закачки в продуктивный пласт через него рабочего агента. Устройство обеспечивает высокую эффективность виброволновой обработки призабойной зоны пласта путем периодического воздействия на нее волновыми импульсами гидравлических ударов рабочей жидкости заданной частоты, а также исключения спускоподъемных операций и простоя скважины. Устройство содержит жестко закрепленный стакан (1) с косыми щелевидными прорезями (2) и крепежной резьбой (3) в верхней части для соединения с насосно-компрессорными трубами (не показаны). Внутренний диаметр стакана (1) обозначен d. В донной части (4) стакана (1) имеется цилиндрическое отверстие (5) диаметром d1. С внешней стороны стакана (1) установлен цилиндрический золотник (6) с косыми щелевидными прорезями (7). На золотнике (6) прорези выполнены в противоположном направлении относительно прорезей (2) стакана (1), что образует турбинное устройство, у которого направляющим аппаратом являются прорези (2) стакана (1), а рабочим колесом - прорези (7) золотника (6). Золотник (6) установлен на шариковых опорах (8). Для снижения утечек рабочей жидкости используется фторопластовое кольцо (9). Шар (10) диаметром d2 имеет сквозные каналы (11) в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Шар (10) обеспечивает перекрытие проходного донного отверстия (5) и направление жидкости в рабочие отверстия устройства, 2 ил.

 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче жидких и газообразных углеводородов для поддержания пластового давления путем закачки в продуктивный пласт через него рабочего агента.

Известно устройство, обеспечивающее циклическое воздействие на призабойную зону пласта (Аллахвердиев Р.А. Интенсификация притока методом циклического импульсного воздействия на призабойную зону пласта // РНТС. Сер. Нефтепромысловое дело и транспорт нефти, 1985, вып. 3, с. 10-12), использующее циклическое нагнетание и стравливание давления из скважины. В качестве рабочей жидкости используют жидкость с добавлением ПАВ.

Недостатком известного устройства является то, что оно малоэффективно при большой длине фильтра и требует значительных трудозатрат, так как оказывает воздействие только на наиболее проницаемую часть пласта. Низкопроницаемые или закольматированные части пласта остаются незатронутыми обработкой.

Известно также устройство для обработки призабойной зоны пласта, включающее корпус с каналами. В корпусе концентрично установлены подпружиненные дифференциальный поршень и обратный клапан, снабженный седлом для посадки дифференциального поршня и соединенный с дифференциальным поршнем с возможностью телескопического соединения (RU 2102577, опубл. 20.01.1998 г.).

Недостатком данного устройства является то, что его невозможно устанавливать и извлекать без спуска и подъема насосно-компрессорных труб, а также менять частоту генерируемых импульсов без изменения их ударных характеристик. Существенным недостатком является то, что воздействие на призабойную зону пласта этим устройством осуществляется кратковременно только в процессе проведения ремонтных работ.

Наиболее близким к заявляемому является устройство виброволнового воздействия на призабойную зону нефтяного пласта, включающее гидравлический вибратор золотникового типа, который создает колебания давления вследствие периодического перекрытия золотником потока рабочей жидкости, который состоит из корпуса, в котором жестко закрепляется ствол в виде стакана с щелевидными прорезями на его образующей. Внизу цилиндра имеется отверстие. На стволе вращается золотник со щелевидными прорезями вдоль образующей. Прорези в стволе и золотнике выполнены под некоторым углом к их образующим. Направления прорезей в стволе и золотнике противоположные (Минеев Б.П., Сидоров Н.А. Практическое руководство по испытанию скважин, Москва, «Недра», 1981, с. 145-146).

Оптимальный (резонансный) режим работы устройства-прототипа достигается при расходе рабочей жидкости 24-26 л/с, который установлен в процессе промысловых испытаний. Для создания такого расхода необходимо иметь 3-4 насосных агрегата.

При наличии одного насосного агрегата типа ЦА-320 при производительности рабочей жидкости, которую он может развить (8-10 л/с), прототип не сможет выйти на оптимальный режим работы. При этом расходе величина создаваемых гидравлических импульсов (амплитуда давления, частота следования импульсов) недостаточна для качественной очистки призабойной зоны пласта.

С увеличением расхода жидкости от 5 до 25 л/с для известного устройства амплитуда давления увеличивается от 0,8 до 15 МПа. При дальнейшем увеличении расхода величина амплитуды давления гидродинамических импульсов снижается. Соответственно, в зависимости от расхода частота гидравлических импульсов меняется от 35-40 до 200-500 Гц. Обеспечение заданного расхода рабочей жидкости необходимо при формировании импульса удара и, следовательно, для увеличения эффективности воздействия на призабойную зону пласта. То есть при расходе 8-10 л/с необходимой эффективности от обработки не достигается. Кроме того, возникают трудности при запуске устройства в работу, при создании начального крутящего момента для вращения золотника.

Таким образом, недостатком известного устройства является низкая эффективность работы, так как оно не обеспечивает формирование импульсных гидравлических ударов при оптимальных расходах рабочей жидкости для качественной обработки призабойной зоны пласта. Кроме того, для установки и извлечения устройства требуются операции спуска и подъема насосно-компрессорных труб, что влечет за собой простой скважины.

Технический результат заключается в создании конструкции устройства, обеспечивающего высокую эффективность виброволновой обработки призабойной зоны пласта путем периодического воздействия на нее волновыми импульсами гидравлических ударов рабочей жидкости заданной частоты, а также исключения спускоподъемных операций и простоя скважины.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве виброволнового воздействия на призабойную зону нефтяного пласта, включающем стакан с косыми щелевидными прорезями, на котором с возможностью вращения размещен цилиндрический золотник с косыми щелевидными прорезями, выполненными в противоположном направлении относительно прорезей стакана, а в нижней части стакана выполнено донное проходное отверстие, диаметр донного отверстия стакана составляет 0,79-0,81 от внутреннего диаметра стакана, причем в стакане размещен шар с возможностью его перемещения внутри стакана и перекрытия его донного отверстия, а шар выполнен со сквозными каналами в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

Размещение шара со сквозными каналами в трех взаимно перпендикулярных плоскостях внутри стакана позволяет перекрывать донное отверстие стакана и обеспечивать периодическое воздействие волновыми импульсами на забой скважины при протекании через каналы рабочей жидкости, то есть увеличивать количество и силу периодических волновых возмущений на забое, вызванных перепадом давления при перекрытии донного отверстия шаром.

Гидравлический импульсный удар будет сопровождаться подъемом давления и способствовать резкому импульсному истечению рабочей жидкости из каналов шара. Формирование импульсного гидравлического удара частотой от 100 до 400 Гц, необходимого для эффективной очистки призабойной зоны пласта от кольматанта, при оптимальных расходах рабочей жидкости возможно в том случае, если в конструкции использован шар, перекрывающий донное отверстие и обеспечивающий дополнительный ударный эффект.

За счет свободного перемещения шара внутри стакана после прекращения указанной операции шар в процессе обратной промывки скважины «вымывается» на поверхность, что позволяет исключить операции спуска-подъема насосно-компрессорных труб с заявляемым устройством и тем самым избежать простоя скважины. Усилия, приложенные для «вымывания» шара, минимальны в том случае, если диаметр донного отверстия стакана составляет 0,79-0,81 от внутреннего диаметра стакана. Если это соотношение меньше 0,79, то усилия будут расти и эффективность падать, если - больше 0,81, то шар не будет иметь возможности свободно перемещаться вдоль стакана.

Выполнение сквозных каналов шара в трех взаимно перпендикулярных плоскостях необходимо для того, чтобы обеспечить перекрытие проходного донного отверстия и периодическое воздействие волновыми импульсами на забой скважины при протекании через каналы рабочей жидкости для повышения эффективности обработки.

На фиг. 1 схематично представлено заявляемое устройство в рабочем положении (разрез сбоку), на фиг. 2 - разрез A-A на фиг. 1.

Заявляемое устройство содержит жестко закрепленный стакан 1 с косыми щелевидными прорезями 2 и крепежной резьбой 3 в верхней части для соединения с насосно-компрессорными трубами (не показаны). Внутренний диаметр стакана 1 обозначен d. В донной части 4 стакана 1 имеется цилиндрическое отверстие 5 диаметром d1. С внешней стороны стакана 1 установлен цилиндрический золотник 6 с косыми щелевидными прорезями 7.

На золотнике 6 прорези выполнены в противоположном направлении относительно прорезей 2 стакана 1, что образует турбинное устройство, у которого направляющим аппаратом являются прорези 2 стакана 1, а рабочим колесом - прорези 7 золотника 6. Золотник 6 установлен на шариковых опорах 8. Для снижения утечек рабочей жидкости используется фторопластовое кольцо 9.

Шар 10 диаметром d2 имеет сквозные каналы 11 в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Шар 10 обеспечивает перекрытие проходного донного отверстия 5 и направление жидкости в рабочие отверстия устройства.

Устройство работает следующим образом.

Устройство жестко закрепляют на колонне насосно-компрессорных труб в начале эксплуатации и опускают на забой скважины для проведения виброволнового воздействия. Шар 10, опускаясь в рабочей жидкости (состав устанавливается для каждого месторождения и для каждой скважины бригадой текущего ремонта скважин), свободно перемещается в стакане 1 и перекрывает донное цилиндрическое отверстие 5. При прокачке рабочей жидкости золотник 6 за счет ее истечения из щелевидных прорезей 7 начинает вращаться и перекрывает поток рабочей жидкости, в результате чего образуются гидравлические удары, частота которых зависит от числа прорезей и частоты вращения золотника 6.

Гидравлический удар сопровождается ростом давления, что способствует резкому импульсному истечению жидкости из сквозных каналов 11 шара 10. Кроме того, периодическое истечение жидкости из прорезей 7 при вращении золотника 6 создает циклические колебания в окружающей среде.

С увеличением расхода рабочей жидкости от 5 до 15 л/с частота гидравлических импульсов изменяется от 100 до 400 Гц. Резонансный гидравлический удар возникает при оптимальном расходе рабочей жидкости, выше которого амплитуда давления снижается при частоте 200-220 Гц. Оптимальный режим работы вибратора с частотой 200-220 Гц достигается при расходе рабочей жидкости 7-9 л/с, который может обеспечить один насосный агрегат типа ЦА-320.

По окончании виброволнового воздействия шар 10 методом обратной промывки скважины «вымывается» на поверхность. Скважина возвращается к нормальной работе.

Такое виброволновое воздействие обеспечивает эффективную очистку призабойной зоны пласта от кольматанта.

Устройство виброволнового воздействия на призабойную зону нефтяного пласта, включающее стакан с косыми щелевидными прорезями, на котором с возможностью вращения размещен цилиндрический золотник с косыми щелевидными прорезями, выполненными в противоположном направлении относительно прорезей стакана, а в нижней части стакана выполнено донное проходное отверстие, отличающееся тем, что диаметр донного отверстия стакана составляет 0,79-0,81 от внутреннего диаметра стакана, причем в стакане размещен шар с возможностью его перемещения внутри стакана и перекрытия его донного отверстия, а шар выполнен со сквозными каналами в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для очистки от твердых отложений стенок обсадных труб и отверстий перфорации, декольматации призабойной зоны пласта и увеличения подвижности пластовых флюидов.

Группа изобретений относится к нефтяной промышленности, а именно к оборудованию нефтяных скважин, и может быть использовано для ликвидации парафиногидратных пробок и поддержания в скважинах оптимального теплового режима в целях предупреждения и ликвидации парафиногидратных и асфальтосмолистых отложений на внутренней поверхности насосно-компрессорной трубы.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважины с большим углом наклона эксплуатационной колонны. Устройство для интенсификации работы горизонтальной скважины включает колонну насосно-компрессорных труб с штанговым глубинным насосом и хвостовиком, оснащенным на нижнем конце клапаном и фильтром, выполненным в виде трубы с отверстиями радиальной конической формы, обращенными большим диаметром конуса внутрь фильтра, и заглушенным сферической заглушкой снизу.

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использовано для очистки и освоения пласта при повышении проницаемости призабойной зоны пласта.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для обработки призабойной зоны пласта и освоения скважины. Устройство для обработки призабойной зоны пласта и освоения скважины включает спущенную в скважину колонну труб со стоп-муфтой на конце, оснащенной отверстием, а также клапан-поршень.

Изобретение относится к области нефтегазодобычи. Способ бурения горизонтального участка эксплуатационной скважины винтового профиля содержит следующие этапы: бурение наклонно-направленной скважины с горизонтальным окончанием, вскрытие нефтяных пластов большой толщины, сложенных терригенными отложениями, а также пластов малой мощности при применении колтюбинговой технологии, не нарушающей структуру пласта.

Изобретение относится к нефтедобывающей и газодобывающей отраслям промышленности, в частности к волновым методам увеличения коэффициента извлечения нефти, газа и газоконденсата.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности, к гидрокавитационной обработке продуктивных пластов и фильтров скважин. Устройство содержит корпус с входным штуцером и кавитаторы, сопла которых направлены на обрабатываемую поверхность скважин, ротор с крыльчаткой и два шнека.

Группа изобретений относится к области горного дела и, в частности, к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при эксплуатации скважин. Технический результат - повышение надежности эксплуатации скважины.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к восстановлению обводненной скважины и, в частности, к восстановлению обводненной скважины, верхняя часть которой расположена в заглинизированном низкотемпературном терригенном коллекторе вблизи многолетнемерзлых пород.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для очистки от твердых отложений стенок обсадных труб и отверстий перфорации, декольматации призабойной зоны пласта и увеличения подвижности пластовых флюидов.

Вибрационное устройство содержит удлиненный корпус, наружную удлиненную компоновку, установленную коаксиально в корпусе и выполненную с предотвращением вращения и с возможностью возвратно-поступательного продольного перемещения относительно обсадной колонны, внутреннюю удлиненную компоновку, установленную коаксиально в наружной удлиненной компоновке и выполненную с возможностью пропуска текучей среды в продольном направлении части вибрационного устройства и имеющую группу магнитов, расположенных коаксиально и продольно в указанной компоновке, и расположенную в группе магнитов наружной удлиненной компоновки на расстоянии от нее и коаксиально с ней.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважины с большим углом наклона эксплуатационной колонны. Устройство для интенсификации работы горизонтальной скважины включает колонну насосно-компрессорных труб с штанговым глубинным насосом и хвостовиком, оснащенным на нижнем конце клапаном и фильтром, выполненным в виде трубы с отверстиями радиальной конической формы, обращенными большим диаметром конуса внутрь фильтра, и заглушенным сферической заглушкой снизу.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для обработки призабойной зоны пласта и освоения скважины. Устройство для обработки призабойной зоны пласта и освоения скважины включает спущенную в скважину колонну труб со стоп-муфтой на конце, оснащенной отверстием, а также клапан-поршень.

Изобретение относится к нефтедобывающей и газодобывающей отраслям промышленности, в частности к волновым методам увеличения коэффициента извлечения нефти, газа и газоконденсата.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважинах, в частности к осцилляторам для бурильной колонны, предназначенным для создания гидромеханических импульсов, воздействующих на бурильную колонну.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. Способ возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины заключается в том, что плоскую стесненную струю жидкости подают непрерывно из щелевого сопла на носик клина.

Изобретение относится к области добычи метана в зоне угольных пластов. Технический результат - увеличение добычи угольного метана, уменьшение энергозатрат, повышение безопасности и экологичности процесса.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено в системе поддержания пластового давления. Устройство включает полый корпус с крышкой, в которой выполнены каналы подачи рабочего агента, и дном с выпускным каналом, расположенным в нем концентрично и имеющем площадь поперечного сечения, большую площади поперечного сечения канала подачи рабочего агента для сообщения полости корпуса с призабойной зоной скважины, подвижный рабочий орган, который образует с корпусом рабочие камеры.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения нефтеизвлечения из продуктивных пластов при их эксплуатации скважинными штанговыми глубинно-насосными установками.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для разработки и обработки продуктивного пласта скважины. Устройство для разработки и импульсной обработки продуктивного пласта скважины включает заглушенный в нижней торцевой части цилиндрический корпус с боковыми отверстиями и установленный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапаном, хвостовик, дополнительный клапан и пакер, штанги, соединенные с плунжером и выполненные с возможностью регулирования длины. При этом пакер установлен над пластом и перекрывает пространство между хвостовиком и стенками скважины. Причем входной канал хвостовика расположен ниже продуктивного пласта, а цилиндрический корпус снизу оборудован полым патрубком, сверху сообщенным с боковыми отверстиями цилиндрического корпуса. Боковые отверстия цилиндрического корпуса изготовлены на определенном расстоянии от нижней торцевой части цилиндрического корпуса в зависимости от максимально допустимой амплитуды импульсной обработки продуктивного пласта. Пакер выполнен в виде резинового надувного элемента с внутренней полостью, полого штока и втулки. Причем резиновый надувной элемент с внутренней полостью размещен на полом штоке, оснащенном внутренней кольцевой проточкой. Снизу к полому штоку присоединен хвостовик, а сверху в полый шток вставлена втулка, оснащенная наружной кольцевой выборкой, в котором размещено стопорное кольцо, а выше втулка снабжена радиальным отверстием, которое имеет возможность гидравлического сообщения с внутренней полостью надувного резинового элемента посредством кольцевой выборки и гидравлического канала, выполненного в полом штоке. Причем снизу втулка оснащена седлом, на котором размещен дополнительный клапан. При этом сверху втулка телескопически установлена в нижнюю часть полого патрубка и зафиксирована срезным элементом. Причем втулка имеет возможность ограниченного осевого перемещения вниз относительно полого патрубка и полого штока до упора в торец полой втулки и фиксации стопорного кольца втулки во внутренней кольцевой проточке полого штока и герметичного отсечения радиального отверстия полого штока внутренней поверхностью втулки. Техническим результатом является снижение трудоемкости монтажа за счет проведения монтажа устройства в скважине за одну спуско-подъемную операцию, а также повышение надежности работы устройства за счет исключения возможности негерметичной посадки ниппеля в хвостовик и их не состыковки. 2 ил.
Наверх