способ воздействия на продуктивный пласт и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ воздействия на продуктивный пласт, включающий отбор нефти с созданием депрессии в каждом цикле отбора нефти, отличающийся тем, что в каждом цикле отбора нефти депрессию создают от двух источников с задержкой времени срабатывания второго источника, при срабатывании первого источника депрессии организуют создание репрессии на забое скважины, при срабатывании второго источника депрессии организуют создание репрессии в колонне насосно-компрессорных труб с направлением воздействия к устью скважины.

2. Устройство воздействия на продуктивный пласт, включающее корпус насоса с клапаном и отверстиями в верхней части и установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапаном, отличающееся тем, что корпус насоса выполнен в виде соединенных двух цилиндров: верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра, нижний цилиндр выполнен с отверстиями в верхней части и с клапаном-отсекателем и перфорированным патрубком с заглушенным концом в нижней части, плунжер выполнен двухступенчатым, состоящим из верхнего плунжера большего диаметра с нагнетательными клапанами и нижнего плунжера меньшего диаметра с заглушенными концами, плунжеры соединены между собой посредством переводника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при обработке призабойной зоны скважины и воздействии на продуктивный пласт.

Известен способ воздействия на продуктивный пласт, включающий заполнение интервала продуктивного пласта скважины раствором для обработки призабойной зоны скважины, технологическую выдержку, вакуумно-импульсное воздействие с одновременной откачкой продуктов реакции и повторение операций [патент РФ 2029078, кл. Е 21 В 43/25, опубл. 1995 г.].

Известный способ позволяет очищать призабойную зону от загрязнений, однако в ряде случаев способ не применим вследствие недостаточной эффективности депрессионно-репрессионного воздействия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ воздействия на продуктивный пласт, включающий отбор нефти и проведение многократных обработок призабойной зоны с созданием депрессии в конце каждого цикла отбора нефти [А.А. Попов. Ударные воздействия на призабойную зону скважин. - М.: Недра, 1990 г., с. 108, 109 - прототип].

Известный способ недостаточно эффективен при обработке сильно закольматированных призабойных зон скважин.

В изобретении решается задача повышения эффективности воздействия.

Задача решается тем, что в способе воздействия на продуктивный пласт, включающем отбор нефти с созданием депрессии в каждом цикле отбора нефти, согласно изобретению в каждом цикле отбора нефти депрессию создают от двух источников с задержкой времени срабатывания второго источника, при срабатывании первого источника депрессии организуют создание репрессии на забое скважины, при срабатывании второго источника депрессии организуют создание репрессии в колонне насосно-компрессорных труб с направлением воздействия к устью скважины.

Известно устройство для обработки призабойной зоны скважины, включающее депрессионную камеру и мембрану [А.А. Попов. Ударные воздействия на призабойную зону скважин. - М.: Недра, 1990 г., с. 104, 105].

Недостатком известного устройства является однократность депрессионного воздействия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для обработки призабойной зоны скважины, включающее корпус насоса с клапаном и отверстиями в верхней части и установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапаном [А.А. Попов. Ударные воздействия на призабойную зону скважин. - М.: Недра, 1990 г., с. 108, 109 - прототип].

Известное устройство позволяет многократно обрабатывать призабойную зону скважины и отбирать нефть из скважины, однако устройство недостаточно эффективно при обработке сильно закольматированных призабойных зон скважин.

В изобретении решается задача повышения эффективности воздействия.

Задача решается тем, что в устройстве для обработки призабойной зоны скважины, включающем корпус насоса с клапаном и отверстиями в верхней части и установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапанами, согласно изобретению корпус насоса выполнен в виде соединенных двух цилиндров: верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра, нижний цилиндр выполнен с отверстиями в верхней части и с клапаном-отсекателем и перфорированным патрубком с заглушенным концом в нижней части, плунжер выполнен двухступенчатым, состоящим из верхнего плунжера большего диаметра с нагнетательными клапанами и нижнего плунжера меньшего диаметра с заглушенными концами, плунжеры соединены между собой посредством переводника.

Признаками объекта изобретения "способ" являются:

1. отбор нефти;

2. отбор нефти с созданием депрессии в каждом цикле отбора нефти;

3. в каждом цикле отбора нефти создание депрессии от двух источников;

4. то же с задержкой времени срабатывания второго источника;

5. при срабатывании первого источника депрессии организация создания репрессии на забое скважины;

6. при срабатывании второго источника депрессии организация создания репрессии в колонне насосно-компрессорных труб с направлением воздействия к устью скважины.

Признаки 1, 2 являются общими с прототипом, признаки 3-6 являются существенными отличительными признаками изобретения.

Признаками объекта изобретения "устройство" являются:

1. корпус насоса с клапаном и отверстиями в верхней части;

2. установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапаном;

3. корпус насоса в виде соединенных двух цилиндров;

4. верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра;

5. нижний цилиндр с отверстиями в верхней части;

6. с клапаном-отсекателем;

7. с перфорированным патрубком с заглушенным концом в нижней части;

8. выполнение плунжера двухступенчатым, состоящим из верхнего плунжера большего диаметра с нагнетательными клапанами и нижнего плунжера меньшего диаметра с заглушенными концами;

9. соединение плунжеров между собой посредством переводника.

Признаки 1, 2 являются общими с прототипом, признаки 3-9 являются существенными отличительными признаками изобретения.

Сущность изобретения

При работе добывающей скважины происходит постепенное снижение продуктивности скважины. Для увеличения продуктивности скважины применяют различные виды воздействия, в частности депрессионное воздействие. Однако эффективность такого воздействия невелика. В предложенном изобретении решается задача повышения эффективности воздействия. Задача решается следующим образом.

При обработке призабойной зоны скважины ведут отбор нефти и проводят многократные обработки призабойной зоны с созданием депрессии в конце каждого цикла отбора нефти. В каждом цикле отбора нефти депрессию создают от двух источников с задержкой времени срабатывания второго источника. При срабатывании первого источника депрессии организуют создание репрессии на забое скважины, при срабатывании второго источника депрессии организуют создание репрессии в колонне насосно-компрессорных труб с направлением воздействия к устью скважины.

Одна из главных причин невысокой эффективности способа депрессионного воздействия в том, что эффект от обработки стремятся получить в первую очередь за счет резкого повышения депрессии на пласт. Депрессия длится доли секунды и депрессионная камера будет заполняться в основном скважинной жидкостью, а не флюидами, поступающими из пласта. Жидкости легче проникнуть в устройство из ствола скважины, чем из низкопроницаемого пласта, находящегося под давлением столба жидкости в скважине. Следовательно, максимальный эффект от депрессионного воздействия может быть достигнут не столько созданием депрессии, сколько за счет гидравлического удара.

При применении предлагаемого устройства создается мгновенная депрессия с последующим повышением давления - репрессией. Волны давления в продуктивном пласте формируют периодический подъем и сброс пород, залегающих над трещинами гидравлического разрыва. Трещины гидравлического разрыва образуются в результате гидроимпульсов высоких давлений за счет эффекта репрессии. Эффект (результат) процесса обеспечивается последовательным возникновением вначале депрессии, а затем репрессии (гидравлического удара). Закрепление трещины гидравлического разрыва осуществляется обломочным материалом, который образуется в процессе чередующихся подъемов и сбросов пород. Наиболее перспективной областью применения этой технологии являются трудноизвлекаемые запасы. Здесь она позволяет в 2-6 раз увеличить добычу нефти или снизить себестоимость ее добычи по сравнению с обычным глубокопроникающим разрывом.

Обеспечение как репрессии и депрессии определяется конструктивным исполнением устройства, предназначенного для осуществления способа.

Для осуществления способа разработано устройство для обработки призабойной зоны скважины, представленное на чертеже (1А и 1Б).

Устройство включает корпус насоса, выполненный в виде соединенных двух цилиндров: верхнего цилиндра 1 большего диаметра и нижнего цилиндра 2 меньшего диаметра, с отверстиями 3 в верхней части нижнего цилиндра, с клапаном-отсекателем 4 и перфорированным патрубком 5 с заглушенным концом 6 в нижней части нижнего цилиндра. Внутри корпуса размещен двухступенчатый плунжер, состоящий из верхнего плунжера 7 большего диаметра с нагнетательными клапанами 8 и нижнего плунжера 9 меньшего диаметра с заглушенными концами 10. Плунжеры соединены между собой посредством переводника 11. Верхний цилиндр 1 корпуса насоса соединен с колонной насосно-компрессорных труб 12. Верхний плунжер 7 соединен с колонной штанг 13. Устройство размещено на забое скважины 14. Верхний плунжер 7 размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в верхнем цилиндре 1, нижний плунжер 9 размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в нижнем цилиндре 2.

Устройство работает следующим образом.

При ходе колонны штанг 13 и плунжеров 7 и 9 вниз из верхнего положения (фиг.1А) нижний плунжер 9 входит в нижний цилиндр 2 корпуса. В верхнем цилиндре 1 происходит нагнетание жидкости верхним плунжером 7. В нижнем цилиндре 2 закрывается просвет, нижний плунжер 9 выталкивает пластовую жидкость через отверстие 3, а после его перекрытия через клапан-отсекатель 4 и перфорированный патрубок 5 в скважину 14. Жидкость из-под верхнего плунжера 7 поступает внутрь верхнего плунжера 7.

При ходе колонны штанг 13 и плунжеров 7 и 9 вверх из нижнего положения (фиг. 1 Б) в полостях цилиндра 1 и 2 под плунжерами 7 и 9 создается разрежение. При дальнейшем движении плунжеров 7 и 9 вверх при прохождении нижним плунжером 9 отверстий 3 пластовая жидкость с мгновенной скоростью устремляется в нижнюю часть нижнего цилиндра 2, а затем через клапан-отсекатель 4 и перфорированный патрубок 5 с заглушенным концом 6 с высокой скоростью поступает (выстреливается) на забой скважины 14. В результате создается ударная волна, которая проникает в продуктивный пласт и формирует в нем волны давления. Далее нижний плунжер 9 выходит из нижнего цилиндра 2, жидкость из нижнего цилиндра 2 выстреливается в полость верхнего цилиндра 1. При этом закрывается клапан-отсекатель 4, создается мгновенная депрессия в области отверстий 3 в корпусе. Под действием гидравлического удара жидкость поступает внутрь верхнего плунжера 7, открываются нагнетательные клапаны 8 верхнего плунжера 7 и часть жидкости выталкивается в колонну насосно-компрессорных труб 12 и далее к устью скважины 14. Плунжеры 7 и 9 переходят в верхнее положение.

В результате работы устройства производят отбор нефти и проведение многократных обработок призабойной зоны с созданием депрессии в конце каждого цикла отбора нефти, в конце каждого хода вверх плунжера. Депрессию создают от двух источников, т.е. за счет разрежения в полостях цилиндра 1 и 2 под плунжерами 7 и 9. Задержка времени срабатывания второго источника осуществляется разным временем открытия нижним плунжером 9 отверстий 3 и выхода нижнего плунжера 9 из нижнего цилиндра 2. При срабатывании первого источника депрессии организуют создание репрессии на забое скважины поступлением жидкости в нижнюю часть нижнего цилиндра 2, а затем через клапан-отсекатель 4 и перфорированный патрубок 5 с заглушенным концом 6 на забой скважины. При срабатывании второго источника депрессии организуют создание репрессии поступлением жидкости внутрь верхнего плунжера 7 через нагнетательные клапаны 8 верхнего плунжера 7 в колонну насосно-компрессорных труб 12 и далее к устью скважины.

Пример конкретного выполнения.

Проводят обработку призабойной зоны скважины. На забой спускают устройство, выполненное в соответствии с чертежом.

Диаметр нижнего цилиндра 2 равен 43 мм, длина - 2,4 м, объем - 3,48 л.

Диаметр верхнего цилиндра 1 равен 56 мм, внутренний - 48 мм, длина - 3,4 м, объем - 2,22 л.

Заполнение нижнего цилиндра начинается при гидростатическом давлении. Давление первого гидравлического удара при глубинах обрабатываемого пласта 1500, 2000 и 3000 м соответственно составляет 31,8, 39,2 и 52,9 МПа. Отношение величины давления гидравлического удара к горному давлению равно 0,94, 0,87 и 0,78. Давление второго гидравлического удара при глубинах обрабатываемого пласта 1500, 2000 и 3000 м соответственно составляет 26,4, 32,9 и 45,3 МПа. Отношение величины давления гидравлического удара к горному давлению равно 0,78, 0,73 и 0,67.

До начала добычи и обработки производительность скважины была нулевой и применением способа и устройства по прототипу не удавалось вызвать приток. Через двое суток воздействия по предлагаемому способу и устройству дебит скважины составил 9 т нефти в сутки. В последующем не происходит увеличения производительности скважины, что свидетельствует о полноте очистки призабойной зоны.

Применение предложенного способа позволит повысить эффективность очистки призабойной зоны скважины.