способ волнового воздействия на продуктивный пласт и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ волнового воздействия на пласт, включающий создание гидродинамических ударов в скважине с установкой цементного моста в колонне, отличающийся тем, что в цементном мосте колонны размещают блок направленного волнового воздействия с радиальными каналами, причем в стенке колонны соответственно радиальным каналам вышеупомянутого блока выполняют прорези, а гидродинамические удары создают при помощи груза, например болванки, на гибком соединении, при этом на дне забоя устанавливают гаситель волновых колебаний.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют гаситель волновых колебаний, выполненный в виде резиновой прокладки.

3. Устройство для волнового воздействия на пласт, включающее груз для нанесения гидродинамических ударов, подъемный механизм, связанный с грузом, и блок волнового воздействия, отличающееся тем, что блок волнового воздействия образован, по меньшей мере, двумя цилиндрическими элементами с осевыми и радиальными каналами, причем один из них встроен в цементный мост, а другие размещены над ним с возможностью совпадения их осевых каналов, при этом нижний конец встроенного в цементный мост цилиндрического элемента выполнен в форме усеченного шара, а его осевой канал выполнен глухим снизу.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что радиальные каналы цилиндрических элементов выполнены наклонными.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что диаметр осевого канала цилиндрического элемента, встроенного в цементный мост, по меньшей мере, в два раза превышает диаметр осевого канала верхнего цилиндрического элемента.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может быть использована для снижения обводненности добываемой продукции и повышения нефтеотдачи пласта.

Известны способ волнового воздействия на продуктивный пласт и устройство для его осуществления (пат. РФ N 2001254, МПК E 21 B 43/25, опубл. 15.10.93 г. ). Известный способ включает в себя генерирование гармонических волн на дневной поверхности путем колебания от силового привода с заданной частотой виброисточника, массоэнергетические параметры которого согласованы с физико-механическими свойствами грунта. Известное устройство состоит из виброисточника центробежного типа, выполненного в виде двух дебалансов, вращающихся в противофазе, и излучающего штампа, установленного на дневной поверхности.

Недостатком известных способа и устройства является низкий КПД из-за больших потерь энергии в процессе прохождения волны от дневной поверхности до продуктивного пласта.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу в группе изобретений по совокупности признаков является способ воздействия на продуктивный пласт путем создания гидродинамических ударов в скважине с помощью насосно-компрессорных труб (НКТ) с цементным мостом, установленным в эксплуатационной колонне выше продуктивного пласта, при этом предварительно отделяют нижнюю часть эксплуатационной колонны с цементным мостом от верхней ее части с образованием зумпфа, а колонну насосно-компрессорных труб спускают в верхнюю часть эксплуатационной колонны (пат. РФ N 2151283, МПК E 21 B 43/25, опубл. 20.06.2000 г.).

Однако в предлагаемом способе сила волнового воздействия недостаточно эффективна, так как волновые колебания распространяются по всем направлениям хаотично.

Кроме того, для создания мощного гидравлического удара в известном способе необходимо создавать высокое давление в НКТ, а при резком сбросе давления вся колонна НКТ осуществляет сильные колебательные движения вдоль продольной оси скважины, что может привести к обрыву труб.

Также создание мощных гидравлических импульсов за счет несжимаемой воды может привести к разрушению цементного камня за обсадной колонной.

Еще одним недостатком известного способа является невозможность регулирования силы волнового воздействия.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений является устройство для осуществления волнового воздействия на залежь (также из группы изобретений) (а.с. N 1710709, МПК E 21 B 43/25, опубл. 07.02.92 г.).

Известное устройство включает в себя груз для нанесения ударов, выполненный в виде заполненных жидкостью бурильных труб, соединенных муфтами, подъемный механизм в виде лебедки, связанный с грузом. На забое скважины на уровне продуктивного пласта размещен блок волнового воздействия в виде наковальни. Во время работы устройства груз периодически падает на наковальню и создает упругие волновые колебания, которые передаются на продуктивный пласт.

Основным недостатком известного устройства является невозможность создания направленного воздействия волновых колебаний на остальные нефтенасыщенные зоны, не охваченные заводнением.

Кроме того, устройство недостаточно эффективно из-за малой мощности упругих волновых колебаний, создаваемых ударом груза о наковальню, так как при увеличении веса груза забойная часть скважины может быть разрушена.

Еще одним недостатком является невозможность регулирования силы удара.

Таким образом, возникла задача повышения эффективности воздействия на продуктивный пласт за счет увеличения мощности упругих колебаний.

Технический результат, достигаемый при решении этой задачи, - создание направленного воздействия упругих волновых колебаний на остаточные нефтенасыщенные зоны продуктивного пласта, не охваченные заводнением.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что в известном способе волнового воздействия на продуктивный пласт, включающем создание гидродинамических ударов в скважине с установленным цементным мостом в колонне, согласно изобретению в цементном мосте колонны размещают блок направленного волнового воздействия с радиальными каналами, причем в стенке колонны соответственно радиальным каналам вышеупомянутого блока выполняют прорези, а гидродинамические удары создают при помощи груза, например болванки, на гибком соединении, при этом на дне забоя предварительно устанавливают гаситель волновых колебаний.

Целесообразно гаситель волновых колебаний выполнить в виде резиновой прокладки.

Размещение в цементном мосте блока направленного волнового воздействия дает возможность осуществлять направленное распространение упругих волновых колебаний по заданной высоте скважины, тем самым увеличивая мощность их воздействия на продуктивный пласт.

Создание механических ударов болванкой на гибком соединении позволяет регулировать силу и частоту упругих волновых колебаний.

Размещение на забое скважины гасителя упругих волновых колебаний, например, в виде резиновой прокладки позволяет гасить упругие колебания, направленные на нижележащие пласты. Также эта прокладка предохраняет цементный камень от разрушения.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-устройству достигается тем, что в известном устройстве волнового воздействия, включающем груз для нанесения гидродинамических ударов, подъемный механизм, связанный с грузом, и блок волнового воздействия, согласно изобретению блок волнового воздействия образован по меньшей мере двумя цилиндрическими элементами с осевыми и радиальными каналами, причем один из них встроен в цементный мост, а другие размещены над ним с возможностью совпадения их осевых каналов, при этом нижний конец встроенного в цементный мост цилиндрического элемента выполнен в форме усеченного шара, а его осевой канал выполнен глухим снизу.

Целесообразно радиальные каналы цилиндрических элементов выполнить наклонными.

Желательно осевой канал встроенного цилиндрического элемента выполнить превышающим по меньшей мере в два раза диаметры вышерасположенных цилиндрических элементов.

Выполнение блока волнового воздействия в виде нескольких цилиндрических элементов с осевыми и радиальными каналами, размещенными друг над другом, позволяет осуществить более эффективную передачу упругих волновых колебаний по заданной длине скважины и в заданном направлении, так как чем плотнее среда, тем меньше потери мощности упругих колебаний.

Наклонные радиальные каналы необходимы для направленного распространения упругих колебаний в заданном направлении, а также для преобразования части мощности, механических упругих колебаний в гидродинамические, что повышает эффективность ударного воздействия.

Совпадение осевых каналов и определенное соотношение их диаметров позволяет преобразовать часть механических упругих колебаний в гидродинамические.

Выполнение нижнего конца цилиндрического элемента в форме усеченного шара и с глухим снизу осевым каналом позволяет уменьшить разрушительную силу, направленную в сторону забоя, а также предотвратить волновое воздействие на нижележащие пласты.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем одно из заявленных объектов группы - устройство для создания направленных волновых колебаний предназначено для осуществления другого заявленного объекта группы - способа волнового воздействия на пласт, при этом оба объекта направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Сопоставление способа и устройства с соответствующими прототипами показало наличие новых действий для способа (установка в цементном мосте скважины блока волнового воздействия, создание гидродинамического воздействия с помощью груза на гибком соединении и размещение на забое резиновой прокладки, прорези в колонне), а также новую форму выполнения известного элемента и новые связи между элементами в устройстве (выполнение блока волнового воздействия в форме цилиндрических элементов с осевыми и радиальными каналами, особенность их размещения, форма выполнения нижнего цилиндрического элемента).

Таким образом, можно сделать вывод о соответствие каждого из объектов группы изобретений критерию "новизна".

Поиск по отличительным признакам как способа, так и устройства показал отсутствие признаков, совпадающих с вышеназванными, поэтому можно сделать вывод о соответствии каждого из объектов группы изобретений критерию "изобретательский уровень".

На чертеже показано предлагаемое устройство, установленное в скважине в разрезе, общий вид.

Устройство включает груз 1, связанный гибким соединением 2 с лебедкой 3 на устье скважины. Груз опущен в скважину 4, в которой выше продуктивного пласта 5 с интервалом перфорации 6 размещен блок направленного волнового воздействия, образованный цилиндрическим элементом 7, встроенным в цементный мост 8. Над цилиндрическим элементом 7 размещен цилиндр 9. Оба цилиндрических элемента имеют осевые 10 и радиальные 11 каналы. В колонне соответственно радиальным каналам блока направленного волнового воздействия выполнены прорези 12. На забое размещена резиновая прокладка 13.

Устройство работает следующим образом.

Груз 1 на гибком соединении 2 сбрасывают в скважину 4. Груз наносит удар по цилиндру 9. При этом волновое воздействие передается на встроенный в цементный мост цилиндр 7 и на продуктивный пласт 5 с нефтенасыщенными зонами. Резиновая прокладка 13 гасит упругие колебания, не давая им распространяться на нижележащие пласты и, кроме того, препятствует разрушению забоя.

Пример конкретного выполнения.

На Туймазинском месторождении выбрали сетку скважин бобриковского горизонта, расстояние между которыми составило 400 м. В одну из скважин сбросили резиновую прокладку толщиной 150 мм. Затем в колонне на глубине 1100 м от устья прорезали 4 кольцевых отверстия высотой 15 мм, расстояние между прорезями 1,5 м. Прорези выполнили выше интервала перфорации. Затем установили цементный мост высотой 90 м, в котором разместили нижний цилиндр длиной 40 м с осевыми и радиальными каналами. Над встроенным в цементном мосте цилиндром расположили другой, аналогичный первому, но с осевым каналом приблизительно в два раза меньше по диаметру. На трос подвесили груз весом 10 т. Удары производились с частотой 1 удар в минуту, при этом груз опускали с высоты 10 м от уровня верхнего цилиндра.

Результаты воздействия определялись по 15 окружающим добывающим скважинам. В трех добывающих скважинах после истечения 15 дней направленного волнового воздействия обводненность добываемой продукции снизилась в среднем на 8%.

Таким образом, предлагаемые изобретения позволяют увеличить эффективность воздействия на продуктивный пласт за счет увеличения мощности упругих колебаний путем направленного волнового воздействия и тем самым снизить обводненность добываемой продукции и повысить нефтеотдачу пласта.