УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНЫХ ЗОН НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ ПЛАСТОВ

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности, а именно, к установкам для очистки призабойных зон и фильтров нефтегазодобывающих и водонагнетательных скважин.
Известна установка для обработки призабойных зон нефтяных скважин, содержащая снабженную запорной арматурой линию подвода жидкости в скважину, пневматический генератор, линии подачи сжатого газового агента, снабженные быстродействующей запорной арматурой и систему сброса сжатого газового агента с запорными элементами, где пневматический генератор включает полый оголовок, содержащий выхлопное отверстие, с торцевой стенкой, установленный открытым торцом на скважине, куда по линиям подачи сжатого газового агента поступает сжатый газ (патент на изобретение RU 2318984). В описании патента сказано, что система сброса снабжена приемным контейнером для системы отводящих трубопроводов, в частности может быть снабжена приемными контейнерами для каждого трубопровода системы сброса.
К недостаткам известной установки относится, то что для экологически безопасного функционирования установки, ее систему сброса необходимо оборудовать расширительной емкостью, снижающей гидроудар на сепаратор-глушитель и препятствующей попаданию продуктов очистки в окружающую среду. В то же время расширительная емкость снижает крутизну фронта волны разряжения, распространяющейся в скважине и практически сводит на нет сейсмическую волну из-за медленного размыкания системы.
Технический результат, который достигается при использовании предлагаемой установки, заключается в устранении этих недостатков.
Для достижения указанного технического результата предлагается установка для обработки нефтегазоносных пластов, содержащая устанавливаемый на скважину пневматический генератор с полнопроходным сечением, линии подачи сжатого газового агента с быстродействующей запорной арматурой и систему сброса сжатого газового агента с запорными элементами, при этом пневматический генератор снабжен выхлопным отверстием центр которого совпадает с осью скважины, оборудованным быстродействующим запорным клапаном.
Предпочтительно система сброса сжатого газового агента оборудована сепаратором.
Предпочтительно установка оборудована автоматической системой управления.
Предпочтительно запорные элементы системы сброса выполнены в виде быстродействующей запорной арматуры.
При применении сепаратора-глушителя, в нем происходит разделение газожидкостной смеси на жидкую и газовую фазы. Жидкая фаза, состоящая из жидкости глушения и нефти остаются в сепараторе, а газовая фаза, состоящая из экологически безопасных инертных газов, в качестве которых наиболее часто применяют технический азот, выбрасывается в атмосферу. После окончания цикла воздействий жидкая фаза удаляется из сепаратора и утилизируется в установленном порядке. Применение сепаратора-глушителя, так же значительно уменьшает уровень шума.
Расположение быстродействующей запорной арматуры в различных элементах линии сброса также определяется, исходя из эксплутационных и технологических соображений.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - схематично изображен общий вид установки;
На рис.1 изображены следующие позиции: скважина 1, устье скважины 2, скважинная жидкость 3, оголовок пневматического генератора 7, линия подачи сжатого газового агента 4 с быстродействующей запорной арматурой 8 и 8′, отводящие трубопроводы 5, 5′ и 5" с быстродействующей запорной арматурой 9, 9′ и 9′ соответственно, сепараторы 6, 6′ и 6", быстродействующий запорный клапан 10.
Расположение и количество быстродействующей запорной арматуры линии подачи сжатого газового агента и запорной арматуры отводящих трубопроводов (в предпочтительном случае быстродействующей запорной арматуры) определяется в каждом случае технологическими соображениями, в зависимости от типа скважины, глубины залегания пласта (которая может превышать 4 км), расчетными соображениями и т.п. Быстродействующая запорная арматура может быть выполнена в виде электроклапана, электромагнитного клапана, пневмоклапана и т.п. с обеспечением быстродействия менее 1 сек. Ширина выхлопного отверстия закрытого быстродействующим клапаном 10 определяется из тех же соображений.
Отводящие трубопроводы могут быть снабжены быстроразъемными соединениями, выполненными любым известным соединением, например, в виде байонетного соединения и т.п., для быстрого подвода к отводящему трубопроводу в месте расположения этого соединения гидроагрегата высокого давления и подачи в этот трубопровод жидкости для задавливания несанкционированного поступления нефтегазовой смеси из пласта в скважину.
Работает установка следующим образом.
Воздействие на призабойную зону и удаленные зоны пласта осуществляют циклами с чередованием в каждом цикле волн сжатия и разрежения в скважинной жидкости, сопровождаемые сейсмовоздействием. В зависимости от состояния нефтяного пласта и последующей реакции его на воздействие может потребоваться 1-5 цикла воздействия или более.
Каждый цикл осуществляют следующим образом. Оголовок пневматического генератора 7 устанавливают на устье скважины 2. Через оголовок пневматического генератора 7 скважину 1 заполняют скважинной жидкостью 3. Затем открывают быстродействующую запорную арматуру 8 и 8′ (при закрытых клапане 10 и запорной арматуре 9, 9′ и 9") и по линии подачи сжатого газового агента 4 подают сжатый газовый агент (инертный, исключающий образование горючих и взрывчатых смесей с метаном, например, технический азот) в полость оголовка пневматического генератора 7. Поскольку запорная арматура 8 и 8'′ быстродействующая, то сжатый газовый агент мгновенно заполняет полость оголовка пневматического генератора 7 с созданием давления на скважинную жидкость и образования над ее зеркалом газовой подушки. При этом, в скважинной жидкости создается ударная волна давления с крутым фронтом, характеризующаяся высокой плотностью потока энергии и малым затуханием, способная распространяться на большие расстояния и создавать ударно-силовое воздействие на перфорированную или закрытую фильтром зону нефтяного пласта. Давление в оголовке поддерживается постоянным до прихода отраженной от забоя скважины волны.
После чего, линию подачи сжатого газового агента 4 перекрывают при помощи быстродействующей запорной арматуры 8, 8′ и открывают быстродействующий запорный клапан 10 (скорость быстродействия менее 1 сек.) при закрытой быстродействующей запорной арматуре 9, 9′, 9" линии сброса. Сжатый газовый агент из газовой подушки через клапан 10 и мгновенно выбрасывается из оголовка пневматического генератора 7, с возникновением реакции всей скважины на размыкание системы и порождением интенсивной сейсмической волны, действующей на весь пласт.
При этом, за счет перепада давления, создается подсасывающий эффект при сбросе сжатого газового агента, а также частичная дегазация скважинной жидкости, что препятствует одновременному сбросу смеси газа и жидкости, увеличивает скорость сброса сжатого газового агента и обеспечивает создание волны разрежения в скважинной жидкости с крутым фронтом и создает в скважине кавитационные полости. Благодаря сбросу сжатого газового агента непосредственно в атмосферу этот эффект усиливается. Спустя время t, которое рассчитывают исходя из глубины скважины, быстродействующий запорный клапан 10 закрывают, предотвращая попадание в окружающую среду газожидкостной смеси с примесью кольматанта и открывают быстродействующую запорную арматуру 9, 9′, 9" (скорость быстродействия менее 1 сек.) линии сброса. Газожидкостную смесь с примесью кольматанта, по отводящим трубопроводам 5, 5′ и 5", направляют в сепараторы 6, 6′ и 6", где происходит их очистка и утилизация.
Быстроразъемное соединение обеспечивает в случае нештатной ситуации (несанкционированный выброс нефти, отказ оборудования и т.п.) быстрое разъединение трубопровода, в который оно встроено, подвод в эту зону гидроагрегата высокого давления обеспечивает глушение скважины.
Результат воздействия можно определить контрольно-измерительной аппаратурой, для чего через свободную полость оголовка в призабойную зону опускают контрольно-измерительную аппаратуру (на чертеже не показано).
Конструкция позволяет производить качественную очистку прискважинной зоны пласта от кольматанта и шлама породы с одновременным контролем процесса.
Извлеченный из скважины шлам и кольматант, отделенные от газа, утилизируют в специальных хранилищах.
Применение заявляемой установки позволяет уменьшить время нарастания давления до 10 МПа по фронту для волн разряжения на 20% по сравнению с установкой описанной в примере прототипа, при идентичных экологических параметрах установки. Так же за счет возникающего при размыкании системы эффекта «сейсмического удара» происходит дополнительное воздействие на удаленные зоны пласта. В целом эффективность предлагаемой установки на 40-60% выше, чем эффективность установки, описанной в прототипе.