устройство для освоения пласта скважины свабированием

Формула изобретения

Устройство для освоения пласта скважины свабированием, включающее сваб, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с ограничителем хода сваба и фильтром для сообщения с пластом, пакер, устанавливаемый выше пласта, отличающееся тем, что колонна НКТ оснащена снизу полым наконечником, а фильтр сверху - насадкой с внутренней цилиндрической полостью, причем наконечник вставлен в насадку, от которой подпружинен вверх и выполнен с возможностью продольного ограниченного перемещения, при этом наконечник оснащен верхним и нижним рядами отверстий, изнутри разобщенных перегородкой и выполненных с возможностью сообщения при перемещении наконечника вниз относительно насадки фильтра через внутреннюю цилиндрическую полость насадки, а верхний ряд отверстий наконечника выполнен с возможностью сообщения с надпакерной зоной при перемещении наконечника вверх и фиксации относительно насадки фильтра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтяной и нефтегазовой промышленности и может быть использовано при освоении скважин после бурения и в процессе эксплуатации.

Известно устройство для освоения пласта скважины свабированием (см. Е.П.Солдатов, И.И.Клещенко, В.Н.Дудкин. Свабирование - ресурсосберегающая технология. НТЖ "Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море", № 6-7, 1997, с.27-29), включающее установленную в скважине колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), сваб, спущенный в колонну (НКТ) с ограничителем хода, а также с пакером, устанавливаемым выше пласта или без него.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, при свабировании скважины без пакера создается очень низкая депрессия на пласт (0,6-0,8 МПа) и необходимость производства значительного числа (8-12) циклов свабирования, что по времени ведет к значительным трудозатратам и снижает эффективность работы устройства;

во-вторых, при свабировании скважины с пакером, напротив, создаются высокие (7-8 МПа), очень резкие депрессии на пласт, что негативно сказывается на состояние призабойной зоны скважины при вызове притока из слабо сцементированных коллекторов, нефтеводонасыщенных пластов и т.д. Во всех случаях результативность свабирования повышается с увеличением частоты и стабильности операций спуска-подъема сваба;

в-третьих, при наличии пакера в составе устройства, по окончании освоения, при срыве пакера скважинная жидкость, находящаяся в межтрубном пространстве над пакером, попадает обратно в пласт, т.е. происходит глушение освоенной скважины и кольматируется призабойная зона пласта, ухудшаются коллекторские свойства пласта и сводится к нулю результат освоения скважины.

Наиболее близким по технической сущности является способ свабирования скважины (патент RU № 2181830, МПК 8 E21B 43/00, опубл. в бюл. № 12 от 27.04.2002 г.), заключающийся в понижении давления жидкости глушения на продуктивный пласт путем периодического отбора жидкости из эксплуатационной колонны и подъема ее на поверхность свабом, при котором в скважине, разделенной по глубине пакерным узлом, установленным ниже статического уровня жидкости, отбор жидкости из эксплуатационной колонны осуществляют, по крайней мере, одним из свабов, перемещаемым в колонне насосно-компрессорных труб в подпакерной области, а отбор жидкости из надпакерной области и подачу ее на поверхность осуществляют другим свабом, перемещаемым в колонне насосно-компрессорных труб, размещенных в надпакерной области.

А также устройство для осуществления этого способа, включающее два сваба, две колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с ограничителями хода соответствующих свабов и фильтром для сообщения с пластом одной из колонн НКТ, оснащенной пакером, устанавливаемым выше пласта.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, сложность конструкции, связанная с наличием двух колонн НКТ и двух свабов;

- во-вторых, по окончании свабирования необходимо распакеровывать пакер и извлекать две колонны НКТ, при этом столб скважинной жидкости, находящийся выше пакера в межтрубном пространстве между эксплуатационной колонной и колонной НКТ, попадает в освоенный пласт при условии, если гидростатический уровень столба скважинной жидкости, находящийся выше пакера, больше пластового давления. В результате скважинная жидкость, находящаяся в межтрубном пространстве над пакером, попадает обратно в пласт, т.е. происходит глушение освоенной скважины и кольматируется призабойная зона пласта, ухудшаются коллекторские свойства пласта и сводится к нулю результат освоения скважины;

в-третьих, в случаях, когда пласт сильно загрязнен, эффективность применения данного устройства низка, поэтому перед применением данного устройства необходимо произвести предварительную очистку ПЗП (призабойной зоны пласта) с целью очистки ее от загрязнений, чего не позволяет сделать данное устройство.

Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства, а также исключение попадания скважинной жидкости, находящейся выше пакера в межтрубном пространстве между эксплуатационной колонной и колонной НКТ, в освоенный пласт после распакеровки пакера с возможностью очистки от загрязнений ПЗП путем создания мгновенных депрессий на ПЗП перед освоением скважины свабированием.

Поставленная задача решается устройством для освоения пласта скважины свабированием, включающим сваб, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с ограничителем хода сваба и фильтром для сообщения с пластом, пакер, устанавливаемый выше пласта.

Новым является то, что колонна НКТ оснащена снизу полым наконечником, а фильтр - сверху насадкой с внутренней цилиндрической полостью, причем наконечник вставлен в насадку, от которой подпружинен вверх и выполнен с возможностью продольного ограниченного перемещения, при этом наконечник оснащен верхним и нижним рядами отверстий, изнутри разобщенных перегородкой и выполненных с возможностью сообщения при перемещении наконечника вниз относительно насадки фильтра через внутреннюю цилиндрическую полость насадки, а верхний ряд отверстий наконечника выполнен с возможностью сообщения с надпакерной зоной при перемещении наконечника вверх и фиксации относительно насадки фильтра.

На фигурах 1, 2, 3 схематично изображено предлагаемое устройство для освоения пласта скважины свабированием в процессе осуществления технологических операций.

Устройство для освоения пласта 1 (см. фиг.1 и 2) свабированием состоит из спущенной в скважину 2 колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) 3, а также изолирующего межтрубное пространство 4 пакера 5 проходного любой известной конструкции, устанавливаемого на 10-15 м выше пласта 1. В колонну НКТ 3 спущен сваб 6 (см. фиг.2) на канате 7. Ограничитель хода 8 сваба 6 зафиксирован внутри колонны НКТ 3 любым известным способом, например на резьбе. Пакер 5 герметично разделяет межтрубное пространство 4 (см. фиг.2) на подпакерную 9 и надпакерную 10 зоны (см. фиг.2). На конце колонны НКТ 3 установлен фильтр 11, заглушенный снизу и служащий для сообщения внутреннего пространства колонны НКТ 3 с пластом 1 через подпакерную зону 9. Колонна НКТ 3 оснащена снизу полым наконечником 12, а фильтр 11 - сверху насадкой 13 с внутренней цилиндрической полостью 14.

Наконечник 12 (см. фиг.1) вставлен в насадку 13, от которой подпружинен посредством пружины 15 вверх, с возможностью продольного ограниченного перемещения.

Наконечник 12 (см. фиг.2) оснащен верхним 16 и нижним 17 рядами отверстий, изнутри разобщенных перегородкой 18 и выполненных с возможностью сообщения при перемещении наконечника 12 вниз относительно насадки 13 фильтра 11 через внутреннюю цилиндрическую полость 14 насадки 13.

Верхний ряд 16 (см. фиг.3) отверстий наконечника 12 выполнен с возможностью сообщения с надпакерной зоной 10 при перемещении наконечника 12 вверх относительно насадки 13 фильтра 11, при этом верхний ряд 16 отверстий наконечника 12 оказывается выше верхнего торца 19 насадки 13 фильтра 11.

Величина а (см. фиг.1) - продольного ограниченного перемещения вниз колонны НКТ 3 с наконечником 12 обеспечивает гидравлическое сообщение посредством внутренней цилиндрической полости 14 верхних 16 и нижних 17 рядов отверстий наконечника 12 между собой. Например, величина а равна 0,10-0,15 м.

Величина в - продольного ограниченного перемещения вверх колонны НКТ 3 с наконечником 12 из начального положения обеспечивает гидравлическое сообщение надпакерной зоны 10 скважины 2 посредством верхнего ряда отверстии 16 (см. фиг.3) с внутренним пространством колонны НКТ 3. Например, величина в (см. фиг.1) равна 0,3-0,4 м.

Необходимую герметичность в процессе работы обеспечивают уплотнительные элементы (на фиг.1, 2 и 3 показаны условно).

Устройство в транспортном положении (см. фиг.1) фиксируют срезным элементом 20.

Устройство работает следующим образом.

Устройство монтируют в скважине 2 (см. фиг.1), при этом пакер 5 в скважине 1 должен размещаться на 10-15 м выше кровли пласта 1, при этом в процессе спуска в скважину колонна НКТ 3 выше перегородки 18 остается пустой.

После посадки пакера 5 в заданном интервале скважины 2 производят полную разгрузку колонны НКТ 3 на пакер 5, например, собственная масса колонны НКТ 3 составляет 12 т, при этом сначала разрушается срезной элемент 20 и пружина 15 начинает сжиматься относительно стопора 21, выполненного на наружной поверхности колонны НКТ 3, а колонна НКТ 3, оснащенная снизу полым наконечником 12, перемещается вниз относительно остающейся неподвижной на пакере 5 насадки 13, соединенной сверху с фильтром 11, при этом величина а - продольного ограниченного перемещения колонны НКТ 3 с наконечником 12 (см. фиг.2) вниз обеспечивает гидравлическое сообщение посредством внутренней цилиндрической полости 14 верхних 16 и нижних 17 рядов отверстий наконечника 12 между собой, что в свою очередь обеспечивает гидравлическое сообщение внутреннего пространства колонны НКТ 3 с ПЗП пласта 1 через фильтр 11. Например, величина а равна 0,10-0,15 м. В результате создается мгновенная депрессия на ПЗП и загрязнения пласта 1, находящиеся в ПЗП через фильтр 11, попадают во внутреннее пространство колонны НКТ 3.

Приподнимают колонну НКТ 3 (см. фиг.1), при этом пружина 15 разжимается относительно стопора 21, а колонна НКТ 3, оснащенная снизу полым наконечником 12, перемещается вверх на величину, меньшую длины - а относительно остающейся неподвижной на пакере 5 насадки 13, соединенной сверху с фильтром 11, при этом благодаря перегородке 18 верхний 16 и нижний 17 ряды отверстий наконечника 12 разобщаются между собой (см. фиг.1), а внутренняя цилиндрическая полость 14 размещается напротив нижнего ряда отверстий 17, что в свою очередь герметично разобщает внутреннее пространство колонны НКТ 3 с ПЗП пласта 1 через фильтр 11.

В дальнейшем вышеописанный цикл повторяется от 3 до 5 раз в зависимости от степени загрязнения ПЗП. Таким образом, после проведения очистки ПЗП пласта 1 приступают к его освоению свабированием.

Затем производят полную разгрузку колонны НКТ 3 на пакер 5 (см. фиг.2), например, как отмечено выше, собственная масса колонны НКТ 3 составляет 12 т, при этом пружина 15 начинает сжиматься относительно стопора 21, выполненного на наружной поверхности колонны НКТ 3, а колонна НКТ 3, оснащенная снизу полым наконечником 12, перемещается вниз относительно остающейся неподвижной на пакере 5 насадки 13, соединенной сверху с фильтром 11, при этом величина а (см. фиг.1) - продольного ограниченного перемещения вниз колонны НКТ 3 (см. фиг.2) с наконечником 12 обеспечивает гидравлическое сообщение посредством внутренней цилиндрической полости 14 верхних 16 и нижних 17 рядов отверстий наконечника 12 между собой, что в свою очередь обеспечивает гидравлическое сообщение внутреннего пространства колонны НКТ 3 с ПЗП пласта 1 через фильтр 11.

Далее в колонну НКТ 3 на канате спускают сваб 6 (см. фиг.2) до ограничителя хода 8. Далее начинают процесс освоения пласта 1 свабированием с помощью наземного привода, например, агрегатом для свабирования (на фиг.1, 2 и 3 не показано).

Производят отбор жидкости по колонне НКТ 3 (см. фиг.2) свабированием из подпакерной зоны 9 через фильтр 11 до получения стабильного притока продукции пласта 1 путем периодического подъема жидкости по колонне НКТ 3 с помощью сваба 6 определенных порций жидкости из скважины 2 при последовательном ступенчатом снижении уровня жидкости и соответствующем увеличении глубины спуска сваба 6 при каждом последующем ходе. Высота поднимаемого столба жидкости и, соответственно, объем жидкости, поднимаемой за один цикл, определяются погружением сваба 6 под уровень жидкости в каждом цикле.

После получения стабильного притока продукции из пласта 1 при разобщенных надпакерной 10 и подпакерной 9 зонах производят подъем колонны НКТ 3 (см. фиг.1) с наконечником 12 на конце сначала на величину - а до принятия устройством начального положения и разобщения, т.е. верхний 16 и нижний 17 ряды отверстий наконечника 12 разобщаются между собой (см. фиг.1) перегородкой 18, а внутренняя цилиндрическая полость 14 размещается напротив нижнего ряда отверстий 17. Далее подъем колонны НКТ 3 с наконечником 12 продолжают на величину - в, при этом верхний ряд отверстий 16 (см. фиг.3) наконечника 12 оказывается выше торца 19 насадки 13 фильтра 11. Суммарный ход вверх колонны НКТ 3 с наконечником 12 составит величину - а+в, в результате чего через верхний ряд отверстий 16 наконечника 12 происходит сообщение межтрубного пространства 4 в надпакерной зоне 10 и внутреннего пространства колонны НКТ 3 и последующее выравнивание в них высоты столба жидкости (на фиг.1 и 2 не показано).

Подъем вверх колонны НКТ 3 на величину - а+в можно контролировать по меткам (на фиг.2 и 3 не показано), выполненным на колонне НКТ 3 на устье скважины 2, при этом в верхнем положении, когда верхний ряд отверстий 16 наконечника 12 будет находиться выше верхнего торца 19 насадки 13, наконечник 12 своим разрезным пружинным кольцом 23 (см. фиг.3), находящимся в его наружной кольцевой канавке 24, зафиксируется от осевого перемещения вниз относительно верхнего торца 19 насадки 13.

Затем производят отбор жидкости по колонне НКТ 3 свабированием из надпакерной 10 зоны через верхний ряд отверстий 16 наконечника 12 до снижения в ней уровня жидкости до тех пор, пока давление, оказываемое гидростатическим уровнем жидкости от верхнего уровня жидкости в надпакерной зоне 10 до кровли 22 (см. фиг.2 и 3) пласта 1, не будет ниже пластового давления (Р_пл).

где Р_пл - пластовое давление, МПа;

- плотность, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

H₂ - высота столба жидкости в надпакерной зоне межтрубного пространства и до кровли пласта, м;

или

Затем производят распакеровку пакера 5 и его извлечение вместе с колонной НКТ 3. В процессе подъема колонны НКТ 3 верхний ряд отверстий 16 наконечника 12 располагается выше верхнего торца насадки 13 благодаря фиксации стопорного кольца 23 относительно верхнего торца 19 насадки 13, поэтому жидкость, находящаяся внутри колонны НКТ 3, в процессе подъема не изливается на дневную поверхность.

Предложенное устройство имеет простую конструкцию и позволяет повысить эффективность освоения скважины путем исключения попадания скважинной жидкости, находящейся выше пакера в межтрубном пространстве между эксплуатационной колонной и колонной НКТ, в освоенный пласт после распакеровки пакера. Кроме того, данное устройство имеет возможность очистки от загрязнений ПЗП путем создания мгновенных депрессий на ПЗП перед освоением скважины свабированием, что, безусловно, повышает эффективность освоения скважины.