способ реагентно-импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ реагентно-импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт, включающий подачу через мультипликатор давления активной жидкой среды в подпакерную зону скважины и далее в пластовую систему с последующим импульсным воздействием на жидкую среду, подачу активной жидкой среды в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны пассивной жидкой среды, отличающийся тем, что в качестве активной жидкой среды используют смесь алифатических и ароматических углеводородных растворителей с добавкой предварительно обработанного в постоянном магнитном поле раствора деэмульгатора в одном из указанных растворителей, указанную смесь задавливают в пласт при давлении 10-20 МПа, осуществляют выдержку в течение 12-24 ч, удаление из призабойной зоны пласта пассивной жидкой среды волновой разгрузкой скважины импульсно-волновым депрессионным воздействием в два режима - обратного гидроудара и резкого открытия предварительно нагруженной давлением скважины, затем с помощью мультипликатора давления с плоскоструйной головкой осуществляют гидроимпульсную поинтервальную обработку прискважинной зоны технологической жидкостью плоскими веерными струями с частотой импульсов 50-300 в минуту и величиной давления 1,5-2,5 величины статического давления в скважине на уровне пласта, после чего осуществляют окончательное удаление из пластовой зоны пассивной жидкой среды

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве технологической жидкости используют водный раствор многофункциональных композиций поверхностно-активных веществ.

3. Установка для реагентно-импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт, содержащая колонну насосно-компрессорных труб, установленный на ней струйный аппарат с активным соплом, камерой смешения, диффузором, каналами подвода активной и пассивной жидких сред, размещенные под струйным аппаратом последовательно пакер, гидроимпульсное устройство в виде мультипликатора давления, расположенное ниже перфорации прискважинной зоны с возможностью при обработке ступенчатого подъема указанного мультипликатора вдоль скважины, отличающаяся тем, что струйный аппарат выполнен двухрежимным, имеющим обратный клапан, установленный в подвижной втулке, снабженной стопорным кольцом и соосно установленной в корпусе струйного аппарата, в котором имеется кольцевая канавка для фиксации подвижной втулки при попадании стопорного кольца в зону кольцевой канавки в корпусе, а для компенсации хода подвижной втулки в корпусе установлен буферный клапан, перекрывающий поток активной жидкой среды к мультипликатору давления и переводящий его подачу через шлицевые каналы в подвижной втулке в канал и далее в активное сопло струйного аппарата с включением его в работу, мультипликатор давления снабжен плоскоструйной головкой в нижней его части с обеспечением возможности генерации плоских веерных струй с частотой создаваемых импульсов 50-300 в минуту и с величиной давления 1,5-2,5 величины статического давления в скважине на уровне пласта, а установка дополнительно снабжена расположенным под мультипликатором давления депрессионным генератором импульсов и установленным на поверхности земли импульсно-волновым депрессатором, состоящим из подключенной к затрубному пространству камеры разрядки, в которой установлены с возможностью перемещения и замкового сопряжения подпружиненная втулка и плунжер, приводимый в движение гидроцилиндром с подпружиненным поршнем с возможностью гидравлического замыкания поршневой полости гидрозамком с управлением от гидрораспределителя с подачей от гидронасоса, подключенного к баку, а камера разрядки имеет дренажный свободный гидравлический вывод в сливную емкость.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для очистки призабойной зоны пласта - ПЗП от кольматирующих материалов при освоении, реанимации и повышении продуктивности скважин, в том числе эксплуатируемых в осложненных геолого-физических условиях.

Известен способ обработки ПЗП, осуществляемый путем периодического повышения и снижения давления в скважине с одновременным волновым воздействием при создании депрессии на пласт, причем повышение давления на забое скважины производят в умеренном темпе путем нагнетания жидкой среды реагента в пласт через межтрубное пространство или через насосно-компрессорные трубы - НКТ при закрытом затрубье, т.е. создают репрессию. После репрессии производят быстрое снижение давления на забое ниже пластового, одновременно с этим включается генератор упругих колебаний и виброволновое воздействие осуществляется в условиях депрессии. Предполагается, что при создании полной депрессии в ПЗП наряду с выносом взвешенных частиц из ближайших областей производится очистка и более глубоких за счет "включения" пластового давления и притока жидкости уже из пласта (Патент РФ №1639127, 1996). Данный способ предусматривает периодическое воздействие на пласт, тогда как для улучшения коллекторских свойств ПЗП необходимо поэтапное воздействие с применение на каждом этапе конкретных химических реагентов и физических методов стимуляции их действия.

Известен также способ обработки ПЗ скважин, включающий закачку углеводородной жидкости - смеси легкой смолы пиролиза или продуктов на ее основе и - олефинов в соотношении 9:1-1:9, продавливание ее в пласт буферной жидкостью, выдержку, вынос продуктов растворения, последующую закачку щелочного раствора указанной концентрации, выдерживание и вынос продуктов реагирования, причем закачку углеводородной жидкости, щелочного раствора и вынос продуктов растворения и реагирования осуществляют в репрессивно-депрессионном волновом режиме с частотой 1-400 Гц (патент РФ №2162517, 2001).

Наиболее близким аналогом для заявленного способа является способ реагентно-импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт, в котором посредством гидроимпульсного устройства обрабатывают активной жидкой средой прискважинную подпакерную зону с отводом через пакер части среды на поверхность, затем приводят пакер в рабочее положение, заменяют в струйном аппарате блокирующую вставку на депрессивную, изолируя друг от друга каналы подвода активной и пассивной жидких сред к струйному аппарату с откачкой пассивной среды через систему обратных периферийных клапанов, установленных на колонне НКТ-КНКТ ниже пакера, осуществляют подачу активной жидкой среды по КНКТ в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны пассивной среды, причем в качестве гидроимпульсного устройства используют установленный ниже перфорации прискважинной зоны мультипликатор давления, которым начинают обработку, установив его ниже перфорации прискважинной зоны, а затем ступенчато или плавно поднимают вдоль скважины и производят обработку с частотой создаваемых импульсов от 40 до 70 в минуту и с величиной давления от 1,5 до 1,7 величины статического давления в скважине на уровне пласта, обеспечивая пульсирующее воздействие активной жидкой среды, а в качестве активной жидкой среды используют неагрессивные жидкости - например, нефть, непредельный керосин, водные растворы кислот, солевые растворы (патент РФ №2138696, 1999).

Известна установка для гидроимпульсного воздействия на скважину, включающая генератор ударных импульсов с ударником и пиковым излучателем, снабженная торцевым излучателем, упруго связанным с корпусом генератора ударных импульсов, насосом с аккумулятором давления и баком для воды, и распределительной камерой, установленной вертикально и сообщенной входным отверстием с насосом и аккумулятором давления и выходным отверстием с соединительным трубопроводом, сообщенным на устье скважины с НКТ, перекрытой сверху задвижкой, причем пиковый и торцевой излучатели установлены соосно со скользящей посадкой в распределительной камере соответственно вверху и внизу нее с возможностью перекрытия ее входного отверстия при встречном их перемещении и выполнены со стороны выходного отверстия распределительной камеры со скосами под углами. Оба излучателя воздействуют на среду синхронно и создают одну частоту колебаний (Патент РФ №2130110, 1999). Недостатком является то, что значительная часть энергии импульсов будет потеряна в процессе передачи ее с поверхности в зону продуктивного пласта.

Наиболее близким аналогом для заявленной установки является установка для реагентно-импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт, содержащая КНКТ, установленный на ней струйный насос с активным соплом, камерой смешения, диффузором, каналами подвода активной и пассивной жидких сред, снабженная пакером, центральным обратным клапаном, гидроимпульсным устройством в виде мультипликатора давления, предварительно установленного на КНКТ ниже пакера и ниже перфорации прискважинной зоны, с возможностью при обработке ступенчатого или плавного подъема вдоль скважины при частоте создаваемых импульсов 40-70 в минуту и величине давления 1,5-1,7 величины статического давления в скважине на уровне пласта, системой обратных периферийных клапанов, блокирующей вставкой, в которой размещен обратный клапан, установленной с возможностью замены ее в зависимости от производимой операции на депрессивную вставку, при этом указанные каналы перекрыты при установке депрессивной вставки стенками последней, а при установке депрессивной вставки указанные каналы открыты, но изолированы друг от друга путем перекрытия поперечного сечения КНКТ стенкой депрессивной вставки (Патент РФ №2138696 1998).

Недостатком этих способов и установок является унос частиц кольматирующих материалов вглубь пласта при обработке ПЗП, а недостаточная их эффективность.

Целью изобретения является повышение продуктивности нефтяных и газовых скважин, вводимых в эксплуатацию, повышение приемистости нагнетательных скважин, восстановление и повышение коэффициента продуктивности и начальной проницаемости ПЗП за счет уменьшения уноса частиц загрязняющего материала вглубь пласта, управления режимами обработки, поэтапного применения химических реагентов с обеспечением оптимальных показателей магнитного, депрессионного и виброволнового воздействия.

Указанная цель достигается тем, что в способе реагентно-импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт, включающем подачу через мультипликатор давления активной жидкой среды в подпакерную зону скважины и далее в пластовую систему, с последующим импульсным воздействием на жидкую среду, подачу активной жидкой среды в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны пассивной жидкой среды, в качестве активной жидкой среды используют смесь алифатических и ароматических углеводородных растворителей с добавкой предварительно обработанного в постоянном магнитном поле раствора деэмульгатора в одном из указанных растворителей, указанную смесь задавливают в пласт при давлении 10-20 МПа, осуществляют выдержку в течение 12-24 ч, удаление из призабойной зоны пласта пассивной жидкой среды волновой разгрузкой скважины импульсно-волновым депрессионным воздействием в два режима - обратного гидроудара и резкого открытия предварительно нагруженной давлением скважины, затем с помощью мультипликатора давления с плоскоструйной головкой осуществляют гидроимпульсную поинтервальную обработку прискважинной зоны технологической жидкостью плоскими веерными струями с частотой импульсов 50-300 в мин и величиной давления 1,5-2,5 величины статического давления в скважине на уровне пласта, после чего осуществляют окончательное удаление из пластовой зоны пассивной жидкой среды. Причем предпочтительно в качестве технологической жидкости используют водный раствор многофункциональных композиций поверхностно-активных веществ.

Указанная цель также достигается тем, что в установке для реагентно-импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт, содержащей колонну насосно-компрессорных труб КНКТ, установленные на ней струйный насос с активным соплом, камерой смешения, диффузором, каналами подвода активной и пассивной жидких сред, под струйным насосом - последовательно пакер, гидроимпульсное устройство в виде мультипликатора давления, расположенное ниже перфорации прискважинной зоны, с возможностью при обработке ступенчатого подъема указанного мультипликатора вдоль скважины, струйный насос выполнен двухрежимным, имеющим обратный клапан, установленный в подвижной втулке, снабженной стопорным кольцом и соосно установленной в корпусе струйного насоса, в котором имеется кольцевая канавка для фиксации подвижной втулки при попадании стопорного кольца в зону кольцевой канавки в корпусе, а для компенсации хода подвижной втулки в корпусе установлен буферный клапан, перекрывающий поток активной жидкой среды к мультипликатору давления и переводящий его подачу через шлицевые каналы в подвижной втулке в канал и далее в активное сопло струйного насоса с включением его в работу, мультипликатор давления снабжен плоскоструйной головкой в нижней его части с обеспечением возможности генерации плоских веерных струй с частотой создаваемых импульсов 50-300 в минуту и с величиной давления 1,5-2,5 величины статического давления в скважине на уровне пласта, а установка дополнительно снабжена расположенным под мультипликатором давления депрессионным генератором импульсов и установленным на поверхности земли импульсно-волновым депрессатором, состоящим из подключенной к затрубному пространству камеры разрядки, в которой установлены с возможностью перемещения и замкового сопряжения подпружиненная втулка и плунжер, приводимый в движение гидроцилиндром с подпружиненным поршнем с возможностью гидравлического замыкания поршневой полости гидрозамком с управлением от гидрораспределителя с подачей от гидронасоса, подключенного к баку, а камера разрядки имеет дренажный свободный гидравлический вывод в сливную емкость.

На фиг.1 изображена реагентно-импульсная скважинная установка в период гидроимпульсной обработки скважины при помощи мультипликатора давления и подачи активной жидкой среды в призабойную зону скважины;

на фиг.2 - в период посадки пакера и последующего задавливания активной жидкой среды в пласт с выдержкой определенного времени покоя для осуществления химических реакций;

на фиг.3 - в период репрессионной нагрузки;

на фиг.4 - в период депрессионной разгрузки скважины после срыва пакера и осуществления волновой обработки призабойной зоны депрессионным импульсным устройством, установленным на поверхности земли, и с выносом отделившихся кольматационных частиц на поверхность и их сливом в отдельную емкость или коллектор;

на фиг.5 - в период поинтервальной обработки по толщине пласта периодическими импульсами давления при помощи мультипликатора давления;

на фиг.6 - в период переключения струйного насоса в рабочее положение с последующей откачкой среды из скважины и окончательной ее очисткой.

Установка для осуществления способа реагентно-импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт - реагентно-импульсная скважинная установка содержит:

Установленный на колонне насосно-компрессорных труб - КНКТ (1) двухрежимный струйный аппарат (струйный насос) с активным соплом (2), камерой смешения (3), диффузором (4), каналом (5) подвода активной жидкой среды от установленного на поверхности земли гидронасоса (6) и каналом (7) подвода пассивной жидкой среды из призабойной зоны. Для реализации двух режимов работы струйный аппарат имеет обратный клапан (8), установленный в подвижной втулке (9), которая снабжена стопорным кольцом (10). Втулка (9) соосно установлена в корпусе (11) струйного аппарата. В корпусе (11) имеется кольцевая канавка (12) для фиксации втулки (9) при попадании стопорного кольца (10) в зону кольцевой канавки (12). Для компенсации хода втулки (9) в корпусе установлен буферный клапан (13), который перекрывает поток жидкости к мультипликатору и переводит его подачу через шлицевые каналы (14) во втулке (9) в канал (15) и далее в сопло (2) струйного аппарата с включением его в работу. Под струйным аппаратом последовательно установлены пакер (16), а также мультипликатор давления (17) и депрессионный генератор импульсов (18), расположенные перед реализацией способа несколько ниже перфорации прискважинной зоны пласта.

На поверхности земли установлен импульсно-волновой депрессатор, состоящий из подключенной к затрубному пространству камеры разрядки (19), в которой установлены с возможностью перемещения и замкового сопряжения плунжер (20) и подпружиненная втулка (21). Плунжер (20) приводится в движение гидроцилиндром (22) с подпружиненным поршнем (23) и с возможностью гидравлического замыкания поршневой полости гидрозамком (24) с управлением от гидрораспределителя (25) с подачей от гидронасоса (26), подкулюченного к баку (27). Камера разрядки (20) имеет дренажный свободный гидравлический вывод в сливную емкость (28).

Заявленный способ реагентно-импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт с использованием заявленной установки реализуется следующим образом.

На начальном этапе цикла обработки через опущенную до забоя КНКТ со струйным аппаратом, пакером, мультипликатором давления с помощью гидронасоса (6) (фиг.1) подается активная жидкая среда - смесь алифатического и ароматического растворителей, например прямогонная фракция бензина, содержащая 70-80% парафинов и толуол остальное, с добавкой 0,01-0,1% товарной формы деэмульгатора, такого как Пента 483, Дисолван, предварительно растворенного в одном из используемых растворителей, например толуоле при 50%-ной конентрации, причем указанный 50%-ный раствор предварительно обработан в постоянном магнитном поле с напряженностью 80-115 кА/м при скорости пропускания потока раствора через омагничивающее устройство проточного типа 0,5-1,5 м/с, что обеспечивает увеличение глубины и скорости разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий и снижение межфазного натяжения за счет структурирования раствора деэмульгатора и повышения его поверхностной активности. При этом втулка (9) струйного аппарата занимает крайнее нижнее положение, блокируя коническим буртиком вход в рабочий канал (15) струйного аппарата и одновременно пропуская жидкую среду (указанную смесь) через открытый обратный клапан (8) вниз к мультипликатору (17). При опускании жидкой среды в область призабойной зоны устанавливают пакер (16) и закрывают затруб (фиг.2). После этого в умеренном темпе производят повышение давления на забое скважины путем нагнетания в призабойную зону пласта ПЗП. Процесс закачки смеси растворителей с добавкой указанного рствора деэмульгатора осуществляют при уровне давления, ограниченном величиной давления гидроразрыва пласта, при этом количество реагентов расчитывают исходя из продуктивной мощности пласта и его коллекторских свойств, но не менее 0,7 м³ указанной смеси растворителей на 1 м толщины. Смесь продавливают в пласт технологической жидкостью - легкой нефтью, ШФЛУ (широкая фракция легких углводородов), газоконденсатом или водным раствором комплекса ПАВ до обеспечения давления 10-20 МПа, скважину останавливают на растворение АСПО (асфальто-смолисто-парафиновых отложений) и разрушение водонефтяных эмульсий в течение 12-24 часов. Водный раствор комплекса ПАВ (поверхностно-активных веществ), т.е. многофунциональных композиций ПАВ таких, например, как МЛ-51, МЛ-80, ВРК, ВРК-СС, НМК (Л.М.Гурвич и Н.М.Шерстнев. Многофункциональные композиции ПАВ в технологических операциях нефтедобычи, Москва, ВНИИОЭНГ, 1994, с.158-160).

Поскольку при этом виброволновое воздействие не производится, то не происходит и унос загрязнений и кольматирующих частиц вглубь пласта. Далее срывают пакер и производят циклическое удаление растворенных АСПО и частиц кольматирующего материала работой импульсно-волнового депрессатора ИВД, установленного на поверхности земли. Каждый цикл работы ИВД состоит из нагрузки скважины давлением при замыкании конической поверхности плунжера (20) и втулки (21). Загрязненная кольматантами жидкость (пассивная жидкая среда) сливается в бак (28) или отводной коллектор. Управление смыканием и размыканием плунжера (20) и втулки (21) осуществляют с помощью гидрозамка (24) и распределителя (25).

Процесс удаления загрязнений заканчивают при удалении из ПЗП ранее закачанного объема указанной смеси растворителей, так как при дальнейшей репрессии на пласт возможен выход пластовой жидкости и ее дегазация с образованием парафина.

После выноса пассивной жидкой среды с загрязняющими материалами на поверхность производят поинтервальную обработку призабойной зоны технологической жидкостью - легкой нефтью, ШФЛУ, прямогонным бензином, водным раствором комплекса ПАВ с помощью мультипликатора давления (17) (фиг.5). При этом колебания давления поддерживают на уровне 10-15 Мпа с частотой 3-5 колебаний в минуту.

После обработки мультипликатором давления сначала отсоединяют подачу гидронасоса (6) через НКТ и подсоединяют ее к затрубу. Повышением давления в затрубе обратный клапан (8) струйного аппарата перекрывает поток снизу в НКТ и под действием давления втулка (9) поднимается вверх до положения, когда стопорное кольцо (10) встанет в кольцевую канавку (12). До этого момента торцевая часть втулки блокируется буферным клапаном (13). Таким образом рабочая жидкость имеет доступ к соплу струйного аппарата со стороны гидронасоса (6) и инжекционная жидкость из нижней части имеет доступ в камеру смешивания (3), осуществляя вынос на поверхность загрязняющих частиц.

Далее пакер устанавливают второй раз и подача от гидронасоса (6) снова подсоединяется к НКТ (фиг.6). При работе струйного аппарата в НКТ ниже пакера создается депрессия определенной величины, при которой включается депрессионный генератор импульсов ДГИ (18), состоящий из системы обратных клапанов, срабатывающих при достижении разности давления в затрубе и НКТ. С помощью ДГИ в ПЗ скважины создается многократно повторяемый имплозионный эффект.

При многократном имплозионном воздействии создаются наиболее благоприятные условия для разрушения АСПО, отрыва кольматирующих частиц с поверхности перфорационных каналов, их диспергирования в жидкости и выноса их из наиболее загрязненной области пласта, непосредственно примыкающей к скважине. По мере очистки призабойной зоны вглубь величина депрессии будет постепенно снижаться, но одновременно увеличится и радиус депрессионной обработки.

С учетом того, что прочность сцепления кольматантов с коллектором убывает также как и количество АСПО с увеличением расстояния от скважины, то поддерживается высокая эффективность удаления загрязняющих материалов по всей глубине призабойной зоны.

Таким образом закачка в призабойную зону скважины указанной смеси углеводородных растворителей с добавкой указанного раствора деэмульгатора, выдержка этой смеси, закачанной в пласт под давлением для растворения АСПО, разрушение водонефтяных эмульсий и снижение поверхностного натяжения воды в капиллярных каналах, волновая разгрузка скважины с реализацией режима обратного гидроудара и мгновенного открытия скважины, предварительно нагруженной давлением, удаление продуктов растворения АСПО и других кольматирующих загрязнений струйным аппаратом с одновременной реализацией имплозионного эффекта за счет регулируемых обратных клапанов, установленных на колонне НКТ ниже пакера, гидроимпульсная обработка прискважинной зоны при помощи мультипликатора давления с генерацией плоских веерных струй жидкости, например водного раствора многофункциональных композиций поверхностно-активных веществ, с частотой создания импульсов 50-300 в минуту и с величиной давления 1,5-2,5 величины статического давления в скважине на уровне пласта, окончательное удаление кольматирующих загрязнений с призабойной зоны пласта струйным аппаратом с одновременной реализацией имплозионного эффекта за счет регулируемых обратных клапанов, установленных на колонне НКТ ниже пакера, т.е. способ реагентно-импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт, осуществляемый с помощью заявленной установки, обеспечивает повышение эффективности очистки призабойной зоны пласта ПЗП и соответственно повышение продуктивности скважин, вводимых в эксплуатацию, приемистости нагнетательных скважин, восстановление и повышение коэффициента продуктивности и начальной проницаемости ПЗП.