способ борьбы с пескопроявлением в скважинах, оборудованных штанговым насосом, и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ борьбы с пескопроявлением в скважинах, оборудованных штанговым насосом, предусматривающий оценку выноса песка из продуктивного пласта в зависимости от давлений в призабойной зоне и заколонном пространстве, отличающийся тем, что обеспечивают постоянную скорость притока пластового флюида за счет сглаживания пульсаций давления на приеме штангового насоса, передаваемых к призабойной зоне через скважинную жидкость.

2. Устройство для осуществления способа борьбы с пескопроявлением в скважинах, оборудованных штанговым насосом, которое включает приемную колонну, размещенную под приемом штангового насоса, по длине которой установлены карманы, каждый из карманов образован внутренней поверхностью приемной колонны и перемычкой, имеющей проходной канал, отличающееся тем, что в карманах помещены эластичные герметичные газонаполненные емкости.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при добыче текучей среды для борьбы с выносом песка из слабо сцементированных и несцементированных продуктивных пластов.

Известен способ борьбы с пескопроявлением в продуктивных пластах (пат. №2065929, кл. Е21В 43/08), который предусматривает закачивание смеси твердых упругих и неупругих частиц. Упругие частицы составляют 50-95% объема фильтрующего материала. В процессе закачки упругие частицы поступают в призабойную зону в сжатом напряженном состоянии. После закачки по мере снижения давления упругие частицы при сохранении объема фильтрующего материала защемляют неупругие частицы. Происходит уплотнение и упрочение фильтрующего материала. Вокруг эксплуатационной колонны образуется упругий проницаемый слой.

Однако создание барьера из упругих и неупругих частиц приводит к его кольматации и необходимости регулярной остановки скважины для удаления кольматантов, промывки скважины и создания нового барьера.

Известен способ предотвращения выноса песка из скважины (пат. №2136853, кл. Е21В 43/04), при использовании которого в кавернозную полость призабойной зоны закачивают гравийную набивку. Ее выполняют из нескольких фракций гравия переменного фракционного состава от наименее легкой до наиболее крупной фракции гравия, увеличивающейся к стволу скважины. После выполнения гравийной набивки закачивают проницаемый тампонажный состав с размерами частиц растворимых компонентов, не превышающими размера частиц гравия наиболее крупной фракции.

Однако создание барьера из гравийной набивки и тампонажного состава приводит к его кольматации и необходимости регулярной остановки скважины для удаления кольматантов, промывки скважины и создания нового барьера.

Известен способ крепления призабойной зоны продуктивного пласта (пат. №2172811, кл. Е21В 33/13), при котором создают прочный песчаный проницаемый барьер при одновременном сохранении емкостных и фильтрационных характеристик призабойной зоны продуктивного пласта. Песчаный проницаемый барьер создают путем нагнетания в заколонное пространство через перфорационные отверстия кварцевого песка в жидкости-носителе с водным раствором силиката натрия с последующим закачиванием спиртового раствора хлорида кальция в объеме порового пространства созданного барьера.

Однако создание прочного песчаного барьера приводит к его кольматации и необходимости регулярной остановки скважины для удаления кольматантов, промывки скважины и создания нового барьера.

Известны способ и инструмент для сооружения фильтровой скважины (пат. №2252303, кл. Е21В 43/04), при котором обеспечивают оптимальное распределение гравия по всей прифильтровой зоне, надежную полную очистку от бурового шлама и формирование естественного фильтра за счет улучшения распределения фракций гравия внутри кольцевой полости. Способ сооружения фильтровой скважины заключается в установке в ствол скважины фильтровой колонны, засыпке и промывке больших формаций гравийной набивки, причем промывку осуществляют через, по меньшей мере, два струйных устройства. Направления струй нижнего струйного устройства соответствуют углу естественного откоса гравийной набивки в пластовой жидкости, а верхнего - радиусным кривым с перекрытием сечения кольцевой полости между стенками ствола скважины и фильтровой колонны путем изменения величины радиуса кривизны струй.

Однако способ предусматривает регулярную остановку скважины на ремонт для промывки гравийной набивки двумя струйными устройствами.

Известен способ заканчивания скважин в слабосцементированных песчаных коллекторах (пат. №2049910, кл. Е21В 33/112), взятый за прототип, который предусматривает отбор образца керна из интервала коллектора, определение по отобранному керну коэффициента изменения выноса песка в зависимости от давления, осуществление крепления скважины, осуществление затем перфорации обсадной колонны.

Однако способ не позволяет в значительной мере устранить вынос песка, только снижает его за счет оптимальной перфорации с учетом давлений в призабойной зоне скважины.

Известен фильтр поднасосный песочный (пат. №2222691, кл. Е21В 43/08), который содержит внутренний перфорированный каркас с фильтровой сеткой или проволочной навивкой и перфорированный кожух. На кожухе перфорация выполнена в виде поперечных щелей. Щели направлены в стенке кожуха от его наружной поверхности вниз под углом по отношению к оси фильтра, при этом нижняя кромка щели на наружной цилиндрической поверхности кожуха расположена выше верхней кромки щели на внутренней поверхности кожуха.

Однако при эксплуатации устройства требуется регулярная очистка фильтровой сетки и промывка зумпфа скважины от накапливающегося песка.

Известно устройство для отделения песка от пластовой жидкости в скважине при ее эксплуатации (пат. №2217587, кл. Е21В 43/38), который включает подъемную колонну, размещенную под приемом глубинного насоса, и последовательно установленные по длине подъемной колонны песочные карманы. Каждый из песочных карманов образован внутренней поверхностью подъемной колонны, внешней поверхностью втулки, размещенной внутри подъемной колонны, и перемычкой.

Однако при эксплуатации устройства требуется регулярная очистка карманов от накапливающегося песка, для чего необходима остановка скважины для ремонта.

Известно устройство для добычи нефти (пат. №2230891, кл. Е21В 43/18), который включает корпус насоса в виде соединенных двух цилиндров, верхнего, большего диаметра с отверстиями в нижней части и нижнего, меньшего диаметра с всасывающим клапаном и фильтром-сеткой. В корпусе установлен с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер в виде двух соединенных цилиндров, верхнего, большего диаметра и нижнего, меньшего диаметра с нагнетательным клапаном. Песок, попадающий в насос через отверстия верхнего цилиндра корпуса, перемалывается при движении плунжера.

Однако при эксплуатации устройства снижается надежность работы насоса, требуется регулярная очистка скважины от песка, накапливающегося в зумпфе.

Известно устройство для отделения песка от пластового флюида в скважине при ее эксплуатации (пат. №2232881, кл. Е21В 43/38), взятое за прототип, которое включает приемную колонну, размещенную под приемом глубинного насоса или лифтовой колонной. По длине приемной колонны установлены песочные карманы. Каждый из песочных карманов образован внутренней поверхностью приемной колонны, внешней поверхностью втулки, размещенной внутри приемной колонны, и перемычкой. Последняя жестко связывает нижнюю часть внешней поверхности втулки с внутренней поверхностью приемной колонны. Длина каждой из втулок составляет 0,3-0,75 расстояния между перемычками. Проходной канал каждой из втулок больше приемного канала глубинного скважинного насоса, составляет 0,2-0,8 внутреннего диаметра подъемной колонны и содержит средство для обеспечения вращения потока пластовой жидкости.

Однако при эксплуатации устройства требуется регулярная очистка карманов от накапливающегося песка, для чего необходима остановка скважины для ремонта.

Задачей изобретения является сокращение выноса песка из продуктивного пласта в скважину без применения дополнительных фильтров, проницаемых барьеров и песочных карманов.

Задача решается тем, что, применяя способ борьбы с пескопроявлением в скважинах, оборудованных штанговым насосом, предусматривающий оценку выноса песка из продуктивного пласта в зависимости от давлений в призабойной зоне и заколонном пространстве, обеспечивают постоянную скорость притока пластового флюида за счет сглаживания пульсаций давления на приеме штангового насоса, передаваемых к призабойной зоне через скважинную жидкость.

Задача также решается тем, что в устройстве для осуществления способа борьбы с пескопроявлением в скважинах, оборудованных штанговым насосом, которое включает приемную колонну, размещенную под приемом штангового насоса, по длине которой установлены карманы, каждый из карманов образован внутренней поверхностью приемной колонны и перемычкой, имеющей проходной канал, в карманах помещены эластичные герметичные газонаполненные емкости.

Такие способ и устройство позволяют сократить вынос песка из продуктивного пласта в скважину. Если поток жидкости с песком находится в состоянии покоя или равномерного движения, песок осаждается. Увеличение и уменьшение скорости потока жидкости приводят к образованию завихрений, способствующих отрыву песчинок от стенок трещин и поровых каналов, нахождению их в потоке во взвешенном состоянии и выносу из продуктивного пласта. Сглаживание пульсаций давления от работы штангового насоса приводит к равномерному движению потока жидкости.

Пример устройства для реализации предлагаемого способа поясняется чертежом, на котором: 1 - обсадная колонна; 2 - штанговый насос; 3 - приемная колонна; 4 - перемычка; 5 - проходной канал; 6 - эластичная емкость.

Для реализации способа оценивают количество песка, выносимого из продуктивного пласта, динамику изменения давлений в призабойной зоне и заколонном пространстве при работе штангового насоса, скорость движения пластового флюида и скважинной жидкости, геологические свойства пласта. На основании оценки определяют длину приемной колонны, сечение проходных каналов, количество карманов и объем эластичных емкостей.

Устройство, предназначенное для осуществления способа, помещают в обсадной колонне 1 на приеме штангового насоса 2. Приемная колонна 3 является продолжением корпуса штангового насоса 2 и служит для образования карманов. Перемычки 4 являются разделителями карманов и имеют проходные каналы 5 для поступления скважинной жидкости на прием штангового насоса. Эластичные емкости 6 находятся в карманах и заполнены инертным газом для безопасности работ.

При движении плунжера штангового насоса вверх на приеме насоса создается разрежение. Эластичная емкость 6, находящаяся в верхнем, ближайшем к насосу, кармане увеличивается в объеме за счет зависимости объема газа от величины давления и компенсирует разрежение. При движении плунжера штангового насоса вниз разрежение на приеме насоса не создается, давление в кармане восстанавливается за счет притока скважинной жидкости через проходной канал 5, эластичная емкость восстанавливает свой первоначальный объем.

Каскад карманов с эластичными емкостями позволяет сгладить пульсации штангового насоса до необходимого уровня, перемычки с проходными каналами снижают передачу пульсаций от верхних каскадов нижним. Сечение проходных каналов выбирают по расчетной величине их гидравлического сопротивления, при которой не нарушаются рабочие характеристики насоса и надежность его работы.

Применение способа и устройства позволяет значительно снизить вынос песка из продуктивного пласта, способ легко и с минимальными затратами осуществляется технически, устройство надежно в эксплуатации, не приводит к аварийной ситуации.