устройство для обработки скважин

Формула изобретения

1. Устройство для обработки скважин, содержащее спускаемую в скважину колонну труб, обеспечивающую воздействие на призабойную зону пласта путем закачки через нее в скважину двух реагентов, в результате химической реакции которых происходит обильное газовыделение, отличающееся тем, что колонна труб имеет ограниченную длину, обеспечивающую ее спуск в скважину на каротажном кабеле, разделена по всей длине на два отсека, заполняемые реагентами, причем объемы отсеков пропорциональны объемам реагентов, вступающих в реакцию, и каждый отсек имеет в нижней части рабочий клапана, соединенный каналом со смесителем, который размещен в пенной камере, имеющей выходное отверстие, а в верхней части колонны труб размещен отсек генерации давления с управляемым клапаном или медленно горящий заряд пороха с электровоспламенителем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходное отверстие пенной камеры перекрыто клапаном-вибратором, обеспечивающим открытие выходного отверстия с заданной частотой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных скважин, в частности к обработке скважин физико-химическими методами с целью повышения их производительности.

Известен способ циклического воздействия на призабойную зону пласта (Аллахвердиев Р. А. Интенсификация притока методом циклического импульсного воздействия на призабойную зону пласта. - РИТС, 1985, N 3, с. 10-12). Способ основан на циклическом нагнетании и стравливании давления из скважины. В качестве рабочей жидкости используется жидкость с добавлением ПАВ. Однако способ требует значительных трудозатрат и малоэффективен при большой длине фильтра, т.к. оказывает воздействие только на более проницаемую часть пласта. Низко проницаемая или закольматированная часть пласта, как правило, остается не затронутой обработкой.

Известен способ освоения скважин (см. патент РФ N 2019687 G1, класса E 21 B 43/25 опубл. в 1994 г.), который примем в качестве прототипа. По известному способу производят закачку в скважину водяного раствора ПАВ, газообразователя и активатора. При этом, используя способ для истощенных коллекторов, закачку в скважину ведут двумя параллельными потоками, закачивая газообразователь в гидрофобной жидкости и активатор с образованием пены на забое скважины. В качестве газообразователя используют например алюминиевую пудру в соляре, а в качестве активатора - водные растворы щелочи или кислот. Газообразователь в гидрофобной жидкости закачивают и продавливают по стволу скважины порциями по 100-500 литров, чередуя их порциями водного раствора ПАВ так, чтобы интервал между отдельными порциями составлял 200-1000 м. Способ позволяет очищать призабойную зону пласта от частиц кольматанта, закупоривающего поры пласта. Недостатком способа является значительная продолжительность, трудоемкость и стоимость выполняемых операций.

Задачей изобретения является повышение оперативности, снижение трудоемкости и стоимости обработки скважин.

Поставленная задача достигается тем, что устройство содержит колонну труб, которая имеет длину, обеспечивающую ее спуск в скважину на каротажном кабеле, и разделена по всей длине на два отсека, заполняемые реагентами. Объемы отсеков пропорциональны объемам реагентов, вступающих в реакцию. Каждый отсек имеет в нижней части рабочий клапан, соединенный каналом со смесителем. Смеситель размещен в пенной камере, имеющей выходное отверстие, из которого пена истекает в ствол скважины. В верхней части колонны труб размещен отсек генерации давления с управляемым клапаном или медленно горящий заряд пороха с электровоспламенителем. Выходное отверстие пенной камеры перекрыто клапаном-вибратором, обеспечивающим открытие выходного отверстия с заданной частотой.

Сопоставительный анализ предложенного устройства с прототипом показал, что заявляемое устройство отличается от известного следующими признаками:

- колонна труб имеет длину, обеспечивающую ее спуск в скважину на каротажном кабеле;

- колонна труб разделена по всей длине на два отсека, заполняемые реагентами. Объемы отсеков пропорциональны объемам реагентов, вступающих в реакцию. Каждый отсек имеет в нижней части рабочий клапан, соединенный каналом со смесителем;

- смеситель размещен в пенной камере, имеющей выходное отверстие, из которого пена истекает в ствол скважины;

- в верхней части колонны труб размещен отсек генерации давления с управляемым клапаном или медленно горящий заряд пороха с электровоспламенителем;

- выходное отверстие пенной камеры перекрыто клапаном-вибратором, обеспечивающим открытие выходного отверстия с заданной частотой.

В связи с тем, что колонна труб имеет длину, обеспечивающую ее спуск в скважину на каротажном кабеле, спуско-подъем колонны труб осуществляется на каротажном кабеле, что повышает оперативность, снижает трудоемкость и стоимость обработки скважины. Ввиду того, что колонна труб разделена по всей длине на два отсека, заполняемые реагентами, а объемы отсеков пропорциональны объемам реагентов, и каждый отсек имеет в нижней части рабочий клапан, соединенный каналом со смесителем, обеспечивается возможность излива реагентов из отсеков через клапаны и каналы в смеситель, где происходит химическая реакция с образованием пены. Так как смеситель размещен в пенной камере, имеющей выходное отверстие, из которого пена истекает в ствол скважины, то происходит освобождение смесителя от продуктов реакции и вступление в реакцию новых порций реагентов. Размещенный в верхней части колонны труб отсек генерации давления с управляемым клапаном заполняется кислотой и через открывающийся по команде клапан кислота, выливаясь в отсек двууглекислого аммония, вступает с ним в химическую реакцию. В результате реакции с обильным газовыделением давление во внутренней полости труб возрастает. Вместо отсека генерации давления может быть использован медленно горящий заряд пороха с электровоспламенителем, при сгорании которого давление во внутренней полости труб возрастает и обеспечивается выдавливание реагентов в смеситель и в скважину. В связи с тем, что выходное отверстие пенной камеры перекрыто клапаном-вибратором, обеспечивающим открытие выходного отверстия с заданной частотой, генерируются импульсы давления, ускоряющие процесс очистки призабойной зоны пласта.

Предлагаемое устройство показано на чертеже. Оно содержит колонну труб 1 длиной, обеспечивающей безаварийный спуск ее на каротажном кабеле 2 в скважину. Длина колонны труб 1 определяется грузоподъемностью каротажного кабеля 2 и может достигать 150-200 м. Колонна труб 1 разделена по всей ее длине на два отсека 3,4. В отсек 3 заливается кислота HCl, а в отсек 4 концентрированный раствор двууглекислого аммония NH₄HCO₃. В верхней части труб 1 размещен отсек генерации давления 5 с управляемым клапаном 6. Отсек 5 заполняется кислотой HCl, которая выливается через открываемый по команде клапан 6 в отсек 4, заполненный двууглекислым аммонием. При этом в результате химической реакции с обильным газовыделением обеспечивается повышение давления во внутренней полости труб 1. При обработке скважин с высоким пластовым давлением, когда для обеспечения продавливания пены в пласт необходимо более избыточное давление во внутренней полости колонны труб 1, вместо отсека генерации давления 5 в верхней части колонны труб 1 может быть размещен медленно горящий заряд пороха с электровоспламенителем. В нижней части отсеки 3 и 4 заканчиваются рабочими клапанами 7 и 8, открывающимися при повышении давления во внутренней полости труб 1. Клапаны 7 и 8 соединены каналами 9 и 10 со смесителем 11, в котором происходит химическая реакция притекающих реагентов с образованием пены. Смеситель 11 размещен в пенной камере 12, имеющей выходное отверстие 13, которое перекрыто клапаном-вибратором 14, обеспечивающим открытие выходного отверстия с заданной частотой.

Обработка скважин предложенным устройством осуществляется в следующей последовательности. Колонну труб 1 подвешивают на устье скважины с помощью элеватора. При этом клапаны 7 и 8 закрыты. Заливают в отсек 4 концентрированный раствор двууглекислого аммония (NH₄)HCO₃, а в отсек 5 концентрированный 36% раствор соляной кислоты. Закрывают клапан 6, герметизируют верхний конец колонны труб 1 и на каротажном кабеле 2 спускают в скважину. Останавливают колонну труб 1 в интервале продуктивного пласта так, чтобы выходное отверстие 13 находилось против обрабатываемого интервала фильтра. Подают импульс тока по кабелю 2 на открытие управляемого клапана 6. Последний открывается, и кислота из отсека 5 начинает изливаться в отсек 4. При этом происходит химическая реакция:

(NH₄)HCO₃+HCl=NH₄Cl+H₂O+CO₂

с выделением углекислого газа. За счет расширения газа во внутренней полости труб 1 создается избыточное давление, которое превышает давление в стволе скважины. В том случае, если вместо отсека генерации давления 5 используется медленно горящий заряд пороха с электровоспламенителем, то при подаче импульса тока заряд загорается и выделяющийся газ создает избыточное давление, необходимое для выдавливания реагентов из колонны труб 1. Под воздействием избыточного давления клапаны 7 и 8 открываются и реагенты по каналам 9 и 10 начинают поступать в смеситель 11. При этом происходит показанная выше химическая реакция с выделением газообразного CO₂, что приводит к образованию пены, которая заполняет пенную камеру 12 и изливается через выходное отверстие 13 в ствол скважины. Под давлением изливающейся из отверстия струи приводится в действие клапан-вибратор 14, который закрывает и открывает выходное отверстие 13 с заданной частотой. В результате создаются гидроимпульсы, воздействующие на призабойную зону пласта. Под действием гидроимпульсов происходит расширение микротрещин и пор пласта и пена из ствола скважины проникает в пласт. При этом в пласте идет взаимодействие не вступившей в реакцию в смесителе кислоты со скелетом и кольматирующими частицами пласта. Далее, когда в стволе скважины накопится достаточно пены, она начинает всплывать, обеспечивая депрессию на пласт. При этом из пласта выносятся вместе с пузырьками газа частицы кольматанта, прочищаются поры и микротрещины пласта и в конечном итоге повышается производительность скважины. При наличии двух и более продуктивных интервалов обработка скважины повторяется необходимое число раз. Для этого колонну труб поднимают до устья скважины, подвешивают ее на элеваторе, разгерметизируют, закрывают клапаны 6, 7 и 8 и далее повторяют все перечисленные по первой обработке операции.

Внедрение предложенного устройства позволит повысить оперативность, снизить трудоемкость и стоимость обработки скважин за счет проведения спуска-подъема колонны труб на кабеле и экономного расхода химреагентов.