способ вскрытия продуктивного пласта скважины

Формула изобретения

Способ вскрытия продуктивного пласта скважины, включающий создание перфорационных каналов в обсадной колонне, цементном камне и пласте высокоскоростными струями бурового раствора, отличающийся тем, что формируют высокоскоростные струи прямоугольной формы, обеспечивают скорость струй не менее 130 м/с, создание каналов осуществляют в два этапа: сначала создают каналы в требуемой точке пласта, затем ниже на расстоянии (8...12)d_н, где d_н - условный диаметр струи на торце насадка, при этом в каждом случае положение струй жестко фиксируют, время создания первых каналов превышает время создания отверстий в обсадной трубе на поверхности земли не менее чем в 4 раза, время создания вторых каналов не менее чем в 2 раза превышает время создания первых каналов, а содержание твердой фазы в буровом растворе обеспечивают не менее 8% от объема раствора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к технологии вторичного вскрытия продуктивных пластов, перекрытых обсадными колоннами, высокоскоростными струями бурового раствора.

Известен способ [1] вскрытия продуктивного пласта скважины, включающий создание перфорационных каналов в колонне, цементном камне и пласте под углом к оси скважины в одной плоскости, затем создание дополнительных каналов, сообщающих основные каналы со скважиной, причем дополнительные каналы создают под углом к основным в различных плоскостях при пескоструйной перфорации.

Недостатком известного способа является невозможность его использования при создании перфорационных каналов высокоскоростными струями бурового раствора, так как вибрация перфоратора и растяжение колонны НКТ под воздействием давления создают неопределенность направления воздействия струи на обсадную колонну, отраженные струи воздействуют на перфоратор, усиливая вибрации, и влияют на стойкость, отсутствует определение расстояния между основными и дополнительными каналами, не определено время воздействия струй при создании дополнительных каналов.

Известен способ [2] вскрытия продуктивного пласта скважины на буровом растворе за счет увеличения времени воздействия фиксированной высокоскоростной струи бурового раствора на строго определенный участок обсадной колонны.

Недостатком способа является быстрое затухание скорости круглой струи за счет рассеивания энергии в окружающую среду и торможения встречным потоком.

В известном способе [2] не определена минимальная скорость бурового раствора для создания отверстий в обсадной колонне, также неизвестно минимальное процентное содержание твердой фазы в буровом растворе для эффективной работы по созданию отверстий в обсадной колонне.

Техническая задача - повышение эффективности перфорации обсадных колонн на буровом растворе.

Поставленная задача решается следующим образом: при создании перфорационных каналов в обсадной колонне, цементном камне и пласте используют высокоскоростные струи бурового раствора прямоугольной формы, обеспечивая их скорость не менее 130 м/с, создание каналов осуществляют в два этапа - сначала создают каналы в требуемой точке пласта, затем ниже на расстоянии не ближе (8. . . 12)d_н, где d_н - условный диаметр струи на торце насадка, при этом в каждом случае положение струй жестко фиксируют, время создания первых каналов превышает время создания отверстий в обсадной трубе на поверхности земли не менее чем в 4 раза, время создания вторых каналов не менее чем в два раза превышает время создания первых каналов, содержание твердой фазы в буровом растворе обеспечивают не менее 8% от объема раствора.

При проведении стендовых исследований на поверхности земли выявлено, что при создании отверстия в обсадной трубе диаметром 139,7 мм с толщиной стенки 8 мм при перепаде давления на насадке 20 МПа на буровом растворе плотностью 1180 кг/м³ требуется 8 мин при использовании струй круглого сечения и 5 мин при использовании струй прямоугольного сечения. Кроме того, известно, что скорость истечения струй прямоугольного сечения при прочих равных условиях (площадь сечения, перепад давления, плотность бурового раствора и др.) на 22-25% выше скорости истечения круглых струй, темп падения скорости струи прямоугольного сечения по оси ниже темпа падения скорости круглой струи по оси.

При создании отверстий в обсадной трубе диаметром 139,7 мм с толщиной стенки 8 мм в стендовых условиях на поверхности земли при скоростях истечения струй бурового раствора 110, 120, 130, 140, 150 м/с выявлено, что наиболее рационально использование скоростей не менее 130 м/с. При меньших скоростях резко возрастает время создания отверстий, при больших скоростях резко возрастают энергетические затраты, так как при использовании струй постоянного сечения на торце насадка регулирование скорости истечения бурового раствора осуществляется изменением подачи бурового раствора.

Поэтапное создание каналов обеспечивает циркуляцию бурового раствора, снижает противодавление на струю, позволяет увеличить глубину каналов в пласте.

Расстояние (8. . . 12)d_н, где d_н - условный диаметр струи на торце насадка, выбрано из расчета смыкания каналов на поверхности стенки скважины, чтобы обеспечить формирование каналов в пласте без противодавления на струю.

Жесткая фиксация положения струй необходима для сохранения постоянства направления воздействия на пласт, чтобы увеличить глубину каналов в пласте.

Превышение времени создания вторых каналов над временем создания отверстий в обсадной трубе на поверхности земли не менее чем в 4 раза связано с формированием каналов в цементном камне до стенки скважины наряду с каналами в обсадной колонне, увеличение времени создания вторых каналов не менее чем в 2 раза по сравнению со временем создания первых каналов обеспечивает формирование каналов в пласте наряду с каналами в цементном камне.

На базе стендовых исследований на поверхности земли выявлено, что при создании отверстий в обсадной трубе наиболее рационально содержание твердой фазы в буровом растворе не менее 8% от объема раствора. При использовании баритизированного бурового раствора содержание твердой фазы не менее 5% от объема раствора. Снижение содержания твердой фазы в буровом растворе ведет к резкому увеличению времени создания отверстия в трубе. Так при создании отверстия в обсадной трубе диаметром 139,7 мм с толщиной стенки 8 мм на буровом растворе с содержанием твердой фазы до 1% (техническая вода) время формирования отверстия составляет 24 мин, а при использовании бурового раствора с содержанием твердой фазы 8% время составило всего 5 мин.

Таким образом, совокупность признаков заявляемого способа позволяет обеспечить создание перфорационных каналов в обсадной колонне, цементном камне и каналов большей протяженности в пласте на буровом растворе, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

На чертеже представлена схема реализации способа.

На чертеже обозначены: обсадная колонна 1, цементный камень 2, продуктивный пласт 3, положение перфоратора I для создания первичных каналов, положение перфоратора II для создания основных (вторичных) каналов в обсадной колонне 1, цементном камне 2, пласте 3.

На поверхности земли определяется время создания отверстия в обсадной трубе, строго соответствующей по толщине стенки и марки стали обсадным трубам, спущенным в зону перфорации, жестко фиксированной прямоугольной струей бурового раствора с содержанием твердой фазы не менее 8% от объема раствора, со скоростью не менее 130 м/с.

После спуска перфоратора в зону перфорации сначала создают каналы в требуемой точке пласта, затем ниже на расстоянии не ближе (8...12)d_н, где d_н - условный диаметр струй на торце насадка, при этом в каждом случае положение струй жестко фиксируют и поддерживают параметры струй, соответствующие натурному созданию отверстий в обсадной трубе на поверхности земли. Время создания первых каналов превышает время создания отверстий в обсадной трубе на поверхности земли не менее чем в 4 раза для создания каналов в цементном камне. Время создания вторых каналов не менее чем в 2 раза превышает время создания первых каналов для создания каналов в продуктивном пласте на максимально возможную глубину, чтобы обеспечить достаточно высокую степень совершенства вторичного вскрытия пласта.

Выполнение работ согласно предлагаемому способу позволяет обеспечить создание перфорационных каналов в обсадной колонне, цементном камне и каналов большей протяженности в пласте на буровом растворе, тем самым повысить эффективность перфорации обсадных колонн на буровом растворе.

Источники информации

1. Авт. свид. N 977729. Способ вскрытия продуктивного пласта скважины, кл. E 21 B 43/114, 1982.

2. Авт. свид. N 1783111 A1. Устройство для гидравлической перфорации скважин, кл. E 21 B 43/114, 1992 (прототип).