способ воздействия на призабойную зону скважины и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ воздействия на призабойную зону скважины, включающий спуск гидроакустического генератора до забоя скважины, промывку призабойной зоны рабочим агентом через гидроакустический генератор, возбуждение гидроакустических волн и создание депрессии в зоне продуктивного пласта, отличающийся тем, что, с целью интенсификации притока нефти и увеличения продуктивности пласта, воздействие производят до полного размыва отложений на забое скважины и очистки от кольматантов призабойной зоны в интервале продуктивного пласта путем создания двухступенчатой депрессии на пласт, генерирования гидроакустических волн радиального и продольного излучений, при этом создание двухступенчатой депрессии и генерирование гидроакустических волн осуществляют двумя излучателями одновременно и непрерывно в процессе перемещения устройства для воздействия в интервале продуктивного пласта, причем двухступенчатую депрессию создают без применения пакера, а гидроакустические волны генерируют в зоне депрессии.

2. Устройство для воздействия на призабойную зону скважины, содержащее корпус со сквозным каналом входа и выхода рабочего агента, узел генерирования гидроакустических волн, эжекционный узел с кольцевым соплом для создания депрессии, отличающееся тем, что на выходном канале устройства установлен гидроакустический генератор, активные элементы которого выполнены или дисковыми, или диафрагменными, или вихревыми, или тороидальными, или параметрическими, работающими в режиме усиления выходных параметров, а узел генерирования гидроакустических волн выполнен в виде тороидальной резонансной камеры с входным кольцевым каналом и выходным кольцевым соплом, при этом нормальное сечение тороидальной резонансной камеры к ее оси имеет или круглую, или эллиптическую форму, а наружная поверхность корпуса выполнена в виде цилиндрической и конической поверхностей, которые образуют с внутренней стенкой или обсадной колонны, или скважины элементы струйного аппарата камеру смешения и диффузор, причем тороидальная резонансная камера выполнена с возможностью регулирования ее объема и площади сечения выходного кольцевого сопла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам воздействия на призабойную зону скважины с использованием гидроакустических волн и устройствам для их осуществления и может быть использовано для освоения скважины, вызова притока нефти, а также для комплексного воздействия на пласт эксплуатационных и нагнетательных скважин с использованием тепловых, химических и других физических методов.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ воздействия на призабойную зону скважины с использованием гидроакустического генератора (патент RU № 2186961 С2, кл. Е21В 43/25, 10.08.2002 г.).

Недостатком прототипа является низкая эффективность воздействия на пласт, незначительный приток из-за недостаточной депрессии на пласт.

Указанные недостатки прототипа устраняются в предложенном способе и устройстве для его осуществления.

Целью и техническим результатом изобретения является разработка и создание высокоэффективного способа воздействия на пласт, интенсификация притока нефти и увеличение продуктивности пласта и создание надежной, работоспособной конструкции, эффективного устройства для осуществления данного способа.

Для достижения цели и технического результата в способе воздействия на призабойную зону скважины, включающем спуск гидроакустического генератора до забоя скважины, промывку призабойной зоны рабочим агентом через гидроакустический генератор, возбуждение гидроакустических волн и создание депрессии в зоне продуктивного пласта, согласно изобретению воздействие производят до полного размыва отложений на забое скважины и очистки от кольматантов призабойной зоны в интервале продуктивного пласта путем создания двухступенчатой депрессии на пласт, генерирования гидроакустических волн радиального и продольного излучений, при этом создание двухступенчатой депрессии и генерирование гидроакустических волн осуществляют двумя излучателями одновременно и непрерывно в процессе перемещения устройства для воздействия в интервале продуктивного пласта, причем двухступенчатую депрессию создают без применения пакера, а гидроакустические волны генерируют в зоне депрессии.

Устройство для воздействия на призабойную зону скважины содержит корпус со сквозным каналом входа и выхода рабочего агента, узел генерирования гидроакустических волн, эжекционный узел с кольцевым соплом для создания депрессии, согласно изобретению на выходном канале устройства установлен гидроакустический генератор (например, патент RU № 2186961 С2, кл. Е21В 43/25, 10.08.2002 г.), активные элементы которого выполнены или дисковыми, или диафрагменными, или вихревыми, или тороидальными, или параметрическими, работающими в режиме усиления выходных параметров, а узел генерирования гидроакустических волн выполнен в виде тороидальной резонансной камеры с входным кольцевым каналом и выходным кольцевым соплом, при этом нормальное сечение тороидальной резонансной камеры к ее оси имеет или круглую, или эллиптическую форму, а наружная поверхность корпуса выполнена в виде цилиндрической и конической поверхностей, которые образуют с внутренней стенкой или обсадной колонны, или скважины элементы струйного аппарата - камеру смешения и диффузор, причем тороидальная резонансная камера выполнена с возможностью регулирования ее объема, а также площади сечения выходного кольцевого сопла.

Обоснование некоторых отличительных признаков

В предложенном способе воздействие на призабойную зону скважины осуществляют путем одновременного создания двухступенчатой депрессии на пласт и генерирования гидроакустических волн радиального и продольного излучений в зоне депрессии. Это обусловлено тем, что при такой комплексной обработке продуктивного пласта поры проницаемых пород очищаются более интенсивно от глинистых, цементных частиц, гидратов и различных кольматантов, улучшаются фильтрационные свойства коллектора, интенсифицируется приток нефти по капиллярным каналам, трещинам, в целом повышается эффективность воздействия на пласт, освоения скважины и увеличивается приток нефти и продуктивность пласта. Технологические эффекты гидроакустического воздействия в большинстве случаев связаны со специфическими нелинейными явлениями - возникновением постоянных сил и течений, мощной гидроакустической кавитацией, активизацией тепломассообменных процессов, гомогенизацией и диспергированием рабочей среды, фазовыми превращениями, генерацией звука потоками, параметрическим усилением гидроакустических волн (Муфазало Р.Ш., Муслимов Р.Х., Муфазалов Рин. Ш., Климова Л.Р. Гидроакустическая техника и технология для бурения и вскрытия продуктивного горизонта, Казань: изд-во «Дом печати». - 2005, с.9, 62).

Устройство снабжено дополнительным гидроакустическим генератором, это способствует увеличению охвата зоны воздействия, очистке забоя от различных отложений, увеличению депрессии на пласт и нелинейному взаимодействию и усилению гидроакустических волн.

В предложенном устройстве, в отличие от прототипа, узел генерирования гидроакустических волн выполнен в виде тороидальной резонансной камеры с регулируемым объемом. При одинаковой потребляемой гидравлической мощности, по сравнению с другими гидроакустическими излучателями, тороидальные резонансные камеры являются мощными излучателями с высокой амплитудой и направленностью волн.

Наружная поверхность корпуса устройства образует с обсадной колонной камеру смешения и диффузор, т.е. кольцевой струйный аппарат, который позволяет создать глубокую депрессию на пласт без применения пакера и произвести обработку пласта непрерывно в процессе перемещения устройства в интервале пласта.

Режимы выполнения способа: расход рабочего агента и давление, создаваемые насосными агрегатами, определяют в зависимости от глубины и диаметра скважины, конструктивных параметров устройства и принимают соответственно в пределах - расход рабочего агента 0,01 0,025 м³/с, давление 15,0 25,0 мПа. Время воздействия зависит от мощности пласта, его определяют по изменению плотности и состава жидкости на выходе из скважины и принимают в пределах 4,0 8,0 часов, скорость перемещения устройства в интервале продуктивного пласта принимают в пределах 0,01 0,20 м/с.

На приведенном чертеже изображен общий вид устройства для осуществления данного способа.

Устройство включает корпус 1 со сквозным каналом входа 2 и выхода 3 рабочего агента, резонансной камерой 4 с входным кольцевым каналом 5 и выходным кольцевым соплом 6. Для регулирования объема тороидальной резонансной камеры выполнен винтовой разъем 7, а для регулирования площади сечения выходного кольцевого сопла 6 выполнен винтовой разъем 8 и установлено регулировочное кольцо 9. Между цилиндрической поверхностью 10 корпуса и обсадной колонной 11 образована кольцевая камера смешения 12, а диффузор 13 образован между конической поверхностью 14 корпуса и обсадной колонной. На выходе 3 установлен гидроакустический генератор 15.

Устройство для осуществления способа работает следующим образом.

Рабочий агент (газ, жидкость, газожидкостная смесь или пенная система) по НКТ подается в входной канал 2. В канале 2 рабочий агент разделяется на два потока. Часть потока по кольцевому каналу 5 подается в тороидальную резонансную камеру 4. При этом тороидальная резонансная камера начинает работать как гидроакустический излучатель (монопольный источник гидроакустических волн). Далее поток по кольцевому соплу 6 направляется в камеру смешения 12 и диффузор 13 и по межтрубному пространству направляется к устью скважины. Под действием эффекта струйного аппарата в призабойной зоне, расположенной ниже сопла 6, создается депрессия. Другая часть потока по выходному каналу 3 устройства поступает в гидроакустический генератор 15. При этом на выходе из гидроакустического генератора генерируются и распространяются гидроакустические волны квадрупольного характера. При работе гидроакустического генератора 15 также создается депрессия (см. прототип). При этом обрабатываемая зона продуктивного пласта одновременно подвергается двухступенчатому депрессионному воздействию двумя источниками гидроакустических волн.

Таким образом, при использовании предложенного способа воздействия на призабойную зону скважины и устройства для его осуществления создаются благоприятные условия для интенсивного развития кавитационных процессов в призабойной депрессионной зоне, снижается вязкость пластового флюида, увеличивается зона охвата и воздействия, интенсифицируется приток нефти, повышается продуктивность и нефтеотдача пласта в целом.

Способ и устройство могут быть использованы также для очистки призабойной зоны нагнетательных скважин с целью увеличения приемистости пласта.

Устройство может быть использовано для очистки и подготовки стенки скважины перед спуском обсадной колонны и цементированием, в качестве гомогенизатора и диспергатора многофазных сред, для обработки цементного, бурового растворов и жидкости для глушения скважин с целью повышения их качества непосредственно в скважине в процессе выполнения технологических операций. Устройство имеет простую конструкцию для обслуживания и ремонта, надежность при эксплуатации и технологичность в изготовлении.