способ пневмоимпульсной обработки глубоких нефтяных и геотехнических скважин

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПНЕВМОИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ ГЛУБОКИХ НЕФТЯНЫХ И ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ СКВАЖИН, включающий зарядку газом пневмоснаряда, спуск пневмоснаряда в скважину, и осуществление выхлопов газа высокого давления в зоне продуктивного пласта, отличающийся тем, что пневмоснаряд заряжают газом высокого давления на поверхности перед спуском в скважину, а выхлопы газа высокого давления осуществляют с энергией импульса 10 - 200 кДж, при этом управляют с поверхности частотой и длительностью импульсов выхлопов газа высокого давления.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту и длительность импульсов выхлопов газа высокого давления выбирают равными или близкими к резонансным характеристикам зоны продуктивного пласта.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что одновременно с осуществлением выхлопов газа высокого давления пневмоснаряд перемещают вверх и вниз вдоль участка зоны продуктивного пласта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к эксплуатации геотехнических водозаборных и нефтяных скважин и может быть использовано для повышения производительности при освоении или восстановлении.

Известен способ пневмоимпульсного воздействия на призабойную зону скважин [1] . В скважину опускают пневмоснаряд, соединенный с источником сжатого воздуха высокого давления с помощью соединительного рукава. От источника сжатого воздуха в разрядную камеру пневмоснаряда подают воздух высокого давления. При достижении определенного давления в разрядной камере пневмоснаряда, что определяется настройкой выхлопного клапана, производят выхлопы воздуха высокого давления через выхлопные окна разрядной камеры в скважину.

Примером реализации указанного способа являются устройства АВПВ-150 и АСП-Т [2] .

Потери давления в тракте подачи сжатого воздуха от источника к пневмоснаряду приводят к снижению энергии выхлопа, уменьшению возможной глубины использования способа. Кроме того, режим выхлопов определяется настройкой выхлопного клапана, что приводит к неконтролируемости процесса обработки скважин. В результате снижается эффективность воздействия, ограничивается область использования известного способа малыми глубинами.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ пневмоимпульсной обработки [3] . По данному способу пневмоснаряд опускают в скважину на колонне бурильных труб. Производят зарядку пневмоснаряда путем подачи через бурильные трубы газа низкого давления в разрядную камеру и сжатия его в полости высокого давления разрядной камеры за счет веса колонны и работы буровой установки. После чего производят выхлоп газа высокого давления в скважину, открывая выхлопной клапан за счет взаимодействия его с поршнем разрядной камеры в крайнем положении.

В известном способе мала энергия выхлопа из-за ограниченного объема разрядной камеры, уменьшаемой для обеспечения сжатия, мал частотный диапазон выхлопов из-за необходимости возврата бурильных труб в исходное положение в каждом цикле. Все это снижает эффективность использования способа, ограничивает область его применения малыми глубинами.

Задачей изобретения является создание способа пневмоимпульсной обработки скважин, обладающего значительно большей эффективностью за счет снижения потерь, увеличения энергии выхлопа, введения управляемого режима обработки зоны продуктивного пласта. Кроме того, способ должен обладать большей "глубинностью", допускающим его использование на глубоких скважинах.

Поставленная задача достигается тем, что в способе пневмоимпульсной обработки глубоких нефтяных и геотехнических скважин, включающем зарядку газом пневмоснаряда, спуск пневмоснаряда в скважину и осуществление выхлопов газа высокого давления в зоне продуктивного пласта, пневмоснаряд заряжают газом высокого давления на поверхности перед спуском в скважину, а выхлопы газа высокого давления осуществляют с энергией импульса 10-200 кДж, при этом управляют с поверхности частотой и длительностью импульсов выхлопов газа высокого давления.

Более того частоту и длительность выхлопов газа высокого давления целесообразно выбирать равной или близкой к резонансным характеристикам зоны продуктивного пласта. Кроме того, одновременно с осуществлением выхлопов газа высокого давления пневмоснаряд перемещают вверх и вниз вдоль участка зоны продуктивного пласта.

Такое выполнение способа позволяет резко повысить его эффективность. Так дебит скважин при их освоении увеличивается в 2-5 раз, при восстановлении - в 1,5-3 раза при практически неограниченной глубине скважин.

Кроме того, снижаются энерго- и ресурсозатраты при капитальном ремонте скважин, обеспечивается экологическая чистота при освоении и ремонте скважины.

На чертеже представлена схема пневмоснаряда.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Пневмоснаряд предварительно на поверхности земли заряжают газом высокого давления от компрессора или баллона сжатого газа до давления Р_пн > Р_горн 2Р_гидр., где Р_пн. - давление в баллоне пневмоснаряда;

Р_горн. - горное давление;

Р_гидр. - гидростатическое давление продуктивного пласта.

Для выбора оптимального режима пневмоимпульсной обработки определяют характеристики пласта, в том числе пористость и проницаемость. Пневмоснаряд опускают на грузовом геофизическом кабеле в скважину на глубину продуктивного пласта, где производят выхлопы газа высокого давления. С земли управляют частотой и длительностью выхлопов газа и устанавливают в частных случаях следующие режимы: одиночные выхлопы с возбуждением гидроволны, создающей давления, достаточные для разрушения кольматажа; выхлопы с организацией бегущей волны вдоль зазора между пневмоснарядом и стенкой скважины возбуждение резонансной раскачки призабойной зоны.

При этом обеспечивают скорость истечения газа из сопла пневмоснаряда, равной 0,55 М (где М - число Маха) с энергией импульса 10-200 кДж. Такие энергетические характеристики импульса реализуют плотность энергии на фронте волны 1,31,8, что позволяет производить обработку скважин с максимальной прочностью кольматирующих отложений (железистый дегидрированный цемент в конгломератовидных образованиях), не разрушая фильтров и не допуская обрушивания мягких и сыпучих пластов.

С целью увеличения зоны активного воздействия одновременно с производством выхлопов пневмоснаряд перемещают вверх-вниз вдоль участка перфорации скважины.

На чертеже представлено устройство, обеспечивающее применение предлагаемого способа.

Пневмоснаряд содержит: зарядный штуцер 1, корпус пневмоснаряда 2, баллон сжатого газа 3, форкамеру 4, перепускной клапан 5, сопло форкамеры специального профиля 6, выхлопной электромагнитный клапан 7, электроразъем (герметичный) 8, грузонесущий электрический кабель 9, датчик давления 10, пульт управления 11; источник питания 12.

Работа устройства происходит следующим образом. Через зарядный штуцер (1) от компрессора или баллона высокого давления газ поступает в баллон (3) пневмоснаряда. Открывается перепускной клапан (5). Давление внутри баллона устанавливается Р_бал. > Р_гор. > 2Р_гидр. , где Р_бал. - давление внутри баллона;

Р_гор. - горное давление;

Р_гидр. - гидростатическое давление.

Давление внутри форкамеры (Р_ф.к.) устанавливается равным Р_ф.к. 1,52 Р_гидр., что обеспечивается настройкой перепускного клапана (5). Контроль ведется с помощью датчика давления (10), электрически связанного с пультом управления (ПУ) на поверхности земли.

Подавая через кабель (9) импульсы тока с пульта управления (11) на выхлопной электромагнитный клапан (7), открывают сопло (6) пневмоснаряда, через которое газ выбрасывается в скважину. Происходит выхлоп газа с энергией 10-200 кДж в импульсе. Длительность импульсов их частота и скважность задается с пульта управления характеристиками импульсов тока, подаваемых на электромагнитный клапан, а скорость истечения газа из выхлопного сопла и масса выхлопываемого газа определяются формой сопел и площадью их сечения. Контроль ведется по давлению в разрядной камере датчиком давления (10). Перепускной клапан (5) обеспечивает постоянство давления в разрядной камере (4), открываясь при расходе газа из разрядной камеры.