устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины

Формула изобретения

Устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, содержащее установленную в скважине колонну штанг с цилиндром, к которому прикреплена опора на забой скважины, размещенный в цилиндре плунжер с обратным клапаном и станок-качалку, связанную колонной штанг с плунжером так, что в верхней точке хода плунжера обеспечено сообщение скважины с полостью цилиндра, отличающееся тем, что устройство содержит насос с плунжером для добычи нефти, расположенный в скважине выше цилиндра, при этом плунжер насоса связан штангой с плунжером цилиндра, который использован для обработки призабойной зоны скважины, а опора имеет длину, равную расстоянию от перфорации скважины до ее забоя, и прикреплена ко дну цилиндра.

Описание изобретения к патенту

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 (Ватин В.П., патент № 2196888, Кл. Е 21 В 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 образуют 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. Е 21 В 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 необходимо 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. Е 21 В 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.

Известно устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, (Долженков А.В., Крючков Б.Н., Сидоренко В.Г., Баранов А.Ю., патент № 1794312, кл. Е 21 В 43/25), которое позволяет при движении плунжера вверх создавать зону пониженного давления в полости цилиндра насоса, куда устремляется жидкость при совмещении окон цилиндра и плунжера. Устройство позволяет осуществлять добычу нефти с одновременной обработкой призабойной зоны.

Однако плунжер насоса находится значительно выше призабойной зоны, что способствует затуханию ударной волны по достижению зоны перфорации. Кроме того, изменение конструкции плунжера и цилиндра насоса может отрицательно отразиться на его производительности и надежности.

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. Е 21 В 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. 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.

Известен способ добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления (Залятов М.Ш., Закиров А.Ф., Фадеев В.Г., Латфуллин P.P., Курмашов А.А., патент № 2145380, кл. Е 21 В 43/00), взятых за прототип, с помощью которых создают на забое скважины депрессионное воздействие и одновременную добычу нефти при каждом качании станка качалки. Для осуществления способа используют устройство, которое устанавливают с упором на забой, оно включает насос с отверстием в верхней части корпуса насоса и с приемным клапаном и плунжер с клапаном, который помещают в корпусе насоса с возможностью возвратно-поступательного перемещения.

Однако применение способа возможно только во время капитального ремонта скважины с проведением спускоподъемных работ для замены оборудования, невозможно осуществление депрессионного воздействия во время работы штатного плунжера насоса-качалки.

Задачей изобретения является осуществление ударно-волновой обработки призабойной зоны скважины одновременно с добычей нефти.

Задача решается тем, что в устройстве для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, содержащее установленную в скважине колонну штанг с цилиндром, к которому прикреплена опора на забой скважины, размещенный в цилиндре плунжер с обратным клапаном и станок-качалку, связанную колонной штанг с плунжером так, что в верхней точке хода плунжера обеспечено сообщение скважины с полостью цилиндра, содержится насос с плунжером для добычи нефти, расположенный в скважине выше цилиндра, при этом плунжер насоса связан штангой с плунжером цилиндра, который использован для обработки призабойной зоны скважины, а опора имеет длину, равную расстоянию от перфорации скважины до ее забоя и прикреплена ко дну цилиндра.

Такое устройство позволяет откачивать скважинную жидкость с помощью насоса-качалки и одновременно использовать цилиндр с плунжером, находящийся в зоне перфорации скважины, для обработки призабойной зоны имплозионным способом с частотой качания насосной штанги.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым к нему чертежом, на котором: 1 - скважина; 2 - цилиндр; 3 - опора; 4 - плунжер; 5 - штанга; 6 - плунжер насоса-качалки; 7 - окна плунжера; 8 - окна цилиндра; 9 - обратный клапан.

Цилиндр 2 служит для создания в нем зоны разрежения, опора 3, длина которой равна расстоянию от зоны перфорации до забоя скважины, необходима для установки цилиндра в призабойной зоне, в качестве опоры может быть применена труба диаметром 30-50 мм. Плунжер 4 предназначен для перемещения в цилиндре 2 и имеет необходимую обработку скользящей поверхности.

Штанга 5 соединяет плунжер 4 с плунжером насоса-качалки 6 и предназначена для синхронности их движения. Окна плунжера 7 и цилиндра 8 служат для заполнения цилиндра скважинной жидкостью при их совмещении. Обратный клапан 9 необходим для выпуска скважинной жидкости из цилиндра.

В скважине, оборудованной насосом-качалкой, напротив зоны перфорации помещают цилиндр 2, опирающийся на забой через опору 3. Плунжер 4, помещенный в цилиндр 2, соединен с плунжером 6 насоса-качалки посредством штанги 5. В верхнем положении плунжера его окна 7 совпадают с окнами цилиндра 8.

Устройство согласно предлагаемому изобретению работает следующим образом.

При работе насоса-качалки штанга 5 совершает вертикальные возвратно-поступательные движения, перемещая плунжер 4 в цилиндре 2. При движении плунжера 4 вверх в цилиндре 2 создается разрежение. В момент совмещения окон плунжера 7 и цилиндра 8 скважинная жидкость устремляется в цилиндр, создавая эффект имплозии. При движении штанги вверх плунжер вытесняет жидкость из цилиндра через обратный клапан 9.

Эффект имплозии повторяется с частотой возвратно-поступательного движения штанги. Масса цилиндра и опоры определяется возможностью их подъема на штанге и достаточной устойчивости при создании в цилиндре разрежения.

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