способ закачки жидкости в нагнетательные скважины и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ закачки жидкости в нагнетательные скважины, с воздействием на призабойную зону гидравлическими импульсами, отличающийся тем, что жидкость в нагнетательную скважину закачивают с воздействием импульсами давления с частотой 600...800 Гц и параболическим законом изменения амплитуды давления, при этом закачку с воздействием импульсами давления ведут непрерывно до достигнутого уровня нефтеотдачи в эксплутационных скважинах.

2. Устройство для закачки жидкости, включающее полый корпус с крышкой, дном и выпускными каналами для сообщения полости корпуса с призабойной зоной скважины, подвижный рабочий орган и каналы подачи рабочего агента, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным верхним или нижним подвижным рабочим органом на оси вращения, расположенной в перпендикулярной плоскости по отношению к оси вращения имеющегося подвижного рабочего органа, при этом верхний рабочий орган образует с корпусом рабочие камеры, одна из которых имеет выпускной канал, и нижний рабочий орган образует с корпусом рабочие камеры, одна из которых имеет выпускной канал, а выпускные каналы выполнены в виде радиальных отверстий с одинаковой площадью поперечного сечения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в системе поддержания пластового давления путем закачки жидкостей в нефтеносные пласты.

Наиболее близким по технической и технологической сущности к предлагаемому является способ закачки жидкости в нагнетательные скважины с воздействием на призабойную зону гидравлическими импульсами, которые ведут непрерывно (см. патент РФ 2117141, кл. Е 21 В 43/20, 10.08.1998, 4с.) и устройство для закачки жидкости, включающее полый корпус с крышкой, дном и выпускными каналами для сообщения полости корпуса с призабойной зоной скважины, подвижный рабочий орган и каналы подачи рабочего агента (см. патент РФ 2047729, кл. Е 21 В 28/00, 10.11.1995, 4с.).

Однако данный способ обладает неудовлетворительной эффективностью повышения нефтеотдачи из-за малой скорости проникновения закачиваемой жидкости в замкнутые поры неоднородного нефтеносного пласта, а недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает необходимого диапазона частоты колебания жидкости для осуществления предлагаемого способа закачки жидкости в нагнетательную скважину и создает синусоидальное изменение амплитуды колебания давления жидкости как менее эффективное с точки зрения проникновения жидкости в замкнутые поры нефтяного коллектора.

Цель изобретения - повышение эффективности нефтеотдачи в эксплуатационных скважинах за счет увеличения проницаемости пласта и повышения скорости проникновения жидкости в замкнутые поры нефтяного коллектора.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу закачки жидкости в нагнетательные скважины с воздействием на призабойную зону гидравлическими импульсами жидкость в нагнетательную скважину закачивают с воздействием импульсами давления с частотой 600...800 Гц и параболическим законом изменения амплитуды давления, при этом закачку с воздействием импульсами давления ведут непрерывно до достигнутого уровня нефтеотдачи в эксплуатационных скважинах.

Устройстве для закачки жидкости, включающее полый корпус с крышкой, дном и выпускными каналами для сообщения полости корпуса с призабойной зоной скважины, подвижный рабочий орган и каналы подачи рабочего агента, снабжено дополнительным верхним или нижним подвижным рабочим органом на оси вращения, расположенной в перпендикулярной плоскости по отношению к оси вращения имеющегося подвижного рабочего органа, при этом верхний рабочий орган образует с корпусом рабочие камеры, одна из которых имеет выпускной канал, и нижний рабочий орган образует с корпусом рабочие камеры, одна из которых имеет выпускной канал, а выпускные каналы выполнены в виде радиальных отверстий с одинаковой площадью поперечного сечения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ закачки жидкости в нагнетательные скважины отличается тем, что жидкость в нагнетательную скважину закачивают с воздействием импульсами давления с частотой 600. ..800 Гц и параболическим законом изменения амплитуды давления, при этом закачку с воздействием импульсами давления ведут непрерывно до достигнутого уровня нефтеотдачи в эксплуатационных скважинах, а в устройстве для закачки жидкости имеется дополнительный верхний или нижний подвижный рабочий орган на оси вращения, расположенный в перпендикулярной плоскости по отношению к оси вращения имеющегося подвижного рабочего органа, при этом верхний рабочий орган образует с корпусом рабочие камеры, одна из которых имеет выпускной канал, и нижний рабочий орган образует с корпусом рабочие камеры, одна из которых имеет выпускной канал, а выпускные каналы выполнены в виде радиальных отверстий с одинаковой площадью поперечного сечения.

Вышеперечисленные отличительные признаки достаточны для соответствия заявляемого способа и устройства критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что закачка жидкости импульсами давления частотой 600...800 Гц -для разовой обработки призабойной зоны скважин, закачка жидкости импульсами частотой менее 0,5 Гц - непрерывно в нагнетательную скважину, в устройстве рабочий орган выполнен в виде балансира на оси вращения и выпускные каналы выполнены в виде радиальных отверстий с одинаковой площадью поперечного сечения.

Однако при их введении в совокупности в заявляемое решение позволяет получить в нем новые свойства, отличные от свойств каждого отличительного признака - повышение скорости проникновения жидкости в замкнутые поры нефтяного коллектора и увеличение проницаемости пласта, а в устройстве - создание частоты колебания жидкости 600...800 Гц и параболический закон изменения амплитуды давления. Использование вышеприведенных свойств в общей совокупности, которые проявляют способ закачки жидкости и устройство для его осуществления, приводят к достижению поставленной цели, а именно повышение эффективности нефтеотдачи в эксплуатационных скважинах. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия".

В результате проведенных теоретических и лабораторных исследований предлагаемого способа закачки было выявлено следующее. Скорость проникновения жидкости в неоднородности при параболическом законе изменения давления возрастает в 2,23 раза в сравнении с синусоидально изменяющимся законом и в 1,68 раза по отношению к линейно изменяющемуся давлению при одинаковом значении частоты колебания жидкости. Наиболее оптимальным диапазоном частот (с точки зрения фазовой скорости распространения колебаний и коэффициента поглощения) для распространения колебаний в массиве горных пород с учетом их собственных частот (глинистые сланцы, известняки и песчаники) являются 100.. .800 Гц. С увеличением частоты колебания жидкости (по результатам лабораторных исследований) увеличивается количество жидкости, проходящей через образцы пористой среды, причем наибольшее значение достигается в диапазоне частот 600...1000 Гц. Наименьшее поглощение (по результатам лабораторных исследований) характерно для частоты колебания в диапазоне 0...1000 Гц. С учетом полученных результатов, считаем, что наиболее оптимальным диапазоном частот колебания жидкости при ее постоянной закачке в нагнетательные скважины будет 600. ..800 Гц. Опытное применение заявляемого способа закачки с устройством, создающим гидравлические импульсы частотой 200... 800 Гц, было проведено на месторождениях НГДУ "Туймазанефть" АНК Башнефть, что позволило достигнуть значительного прироста добычи нефти в эксплуатационных скважинах. Вышеприведенные доводы достаточны для соответствия заявляемого способа закачки и устройства для его осуществления критерию "промышленная эффективность".

На фиг.1 представлен общий вид устройства для осуществления предлагаемого способа в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство включает полые корпусы, верхний 1 и нижний 2, с крышками 3 и 4, дном 5 и выпускными каналами 6 и 7 для сообщения полостей корпусов, верхний подвижный рабочий орган 8, который образует с верхним корпусом рабочие камеры 9 и 10 и каналы подачи рабочего агента 11 и 12. Выпускной канал 6 выполнен в дне 5 и обойме 13 концентрично и имеет площадь поперечного сечения большую площади поперечного сечения канала 6 или 7 подачи рабочего агента. Верхний рабочий орган 8 установлен в корпусе 1 на опоре скольжения 14. Опора скольжения 14 выполнена в виде оси 15, закрепленной в корпусе 1 с помощью гайки 16. В нижнем корпусе 2 расположен нижний рабочий орган 17, опора скольжения 18 которого смещена на 90^o по отношению к оси верхнего рабочего органа 8. Опора скольжения 18 выполнена в виде оси 19, закрепленной в корпусе 2 с помощью гайки 20. В нижней части корпуса 2 расположена обойма 21 с выпускными каналами 22 и 23 для сообщения полостей корпусов 1 и 2 с призабойной зоной скважины. В верхней части корпуса 2 имеется крышка 24 с каналами подачи рабочего агента 25 и 26. В нижней части устройства имеется насадка 27 с радиальными отверстиями 28 одинаковой площади поперечного сечения.

Способ закачки жидкости в нагнетательные скважины с помощью устройства осуществляется следующим образом.

Устройство на конце колонны насосно-компрессорных труб опускают на забой нагнетательной скважины. Жидкость с устья скважины через колонну труб, каналы 11 и 12, крышки 3 поступает соответственно в рабочие камеры 9 и 10 корпуса 1. Благодаря выпускному каналу 7, соединяющему камеру 10 с внутренней полостью крышки 24, перепад давления жидкости на рабочий орган 8 со стороны камеры 9 будет больше. Под действием большего перепада давления балансир - рабочий орган 8 - перемещается в сторону камеры 10 и открывается канал 6, импульс жидкости поступает во внутреннюю полость крышки 4. Перепад давления в камере 9 падает и становится меньше, чем в камере 10. В следующий момент рабочий орган 8 начинает перемещаться в сторону камеры 9 и полностью перекрывает проходное сечение канала 6. Рабочий орган 8, имея определенный момент инерции, зависящий от расхода закачиваемой жидкости, некоторое время перемещается дальше в направлении камеры 9, открывая проходное сечение канала 6 и выдавая новый импульс жидкости в полость крышки 4. Значение перепада давления в камере 10 падает. Рабочий орган 8 перемещается в направлении камеры 10, полностью закрывая проходное сечение канала 6. Контактирование рабочего органа 8 со стенками корпуса 1 полностью исключено, поскольку диаметр канала 6 выполнен больше диаметров каналов 11 и 12. Это является средством для торможения рабочего органа 8 при открытии последним проходного сечения канала 6. Выпускной канал 7 обеспечивает первоначальную сдвижку рабочего органа 8. Циклы работы устройства повторяются.

Далее жидкость импульсами поступает в камеры (на чертеже не указаны) корпуса 2. Работа нижнего рабочего органа 17 идентична работе верхнего рабочего органа 8. Жидкость с удвоенной частотой колебания через выпускной канал 22 и радиальные отверстия 28 подается на призабойную зону скважины, причем частота колебаний жидкости составляется 600...800 Гц при расходе 15...19 л/с (по результатам стендовых испытаний). Таким образом, осуществляется непрерывная закачка жидкости в нагнетательную скважину с необходимыми рабочими параметрами.

Осуществление предлагаемого способа с помощью устройства позволяет вести непрерывную закачку жидкости импульсами в нагнетательную скважину, увеличивая тем самым проницаемость пласта, повышая скорость проникновения жидкости в замкнутые поры нефтяного коллектора и выталкивая пластовую жидкость из пор.