УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА

Техническое решение относится к области добычи полезных ископаемых, а конкретно - к разработке нефтяных и газовых месторождений, к гидравлическим процессам, протекающим в зоне продуктивного пласта, в частности к устройствам заканчивания скважин для вызова притока нефти и очистки призабойной зоны скважины путем создания депрессии на пласт, создания нелинейных волновых колебаний потока жидкости и принудительного "вакуумного" откачивания продуктов очистки с выносом их на поверхность.
Известно устройство воздействия на призабойную зону пласта для восстановления производительности скважин в осложненных условиях разработки, содержащее спускаемый полый корпус и гидравлически связанные с ним цилиндрические проточные камеры, каждая из которых снабжена центральным завихрителем потока жидкости, напорным соплом, выходной тороидальной камерой с выходным соплом (RU, №2175058, МПК, E21B 043/25, - от 20.10.2001 г.)
Несмотря на оригинальность предложенного технического решения, однако его недостаток заключается в том, что оно не достаточно производительно из-за его перехода на цикличный режим работы.
Наиболее близким техническим решением является устройство для очистки призабойной зоны скважины, в котором в корпусе с пакером смонтированы насос и гидродвигатель. Гидродвигател содержит полый нагруженный силовой пружиной плунжер, состоящий из двух ступеней с разъемом по типу клапана (затвор-седло) в камере запитки, сообщенной со сливом. Подплунжерная камера сообщена со сливом и разделена поршнем, закрепленным на плунжере. Подпоршневая часть камеры сообщена со сливом периодически через полость плунжера. Камера верхней ступени плунжера снабжена тормозным узлом, который включает подпружиненную гильзу, расположенную с возможностью взаимодействия с торцем плунжера. Гильза снабжена сбросовым клапаном, а полость плунжера сообщена с источником среды через обратный клапан. (RU, №2005172 C МПК, E21B 43/25, E21B 21/00, от 30.12.1993 г.).
Не умоляя достоинств данного изобретения, тем не менее необходимо отметить, что оно является излишне материалоемким, обладает достаточно сложным конструктивным исполнением, и создание цикличного вакуумного "отсоса" значительно влияет на производительность устройства.
Технической задачей предложенного устройства для очистки продуктивного пласта является создание в зоне продуктивного пласта нелинейных волновых колебаний, которые в резонансном режиме с собственными колебаниями объекта обеспечивают мощные колебания каркаса коллектора и жидкости в нем находящейся, в т.ч. и загрязняющих веществ, блокирующих каналы, обеспечивающие продвижение жидкости к забою скважины, обеспечение вакуумного "отсасывания" жидкости вместе с загрязняющими частицами из обрабатываемой зоны пласта и вовлечение ее в поток, прокачиваемый с поверхности для привода генератора в работу, а также упрощение конструкции, повышение надежности работы и производительности.
Техническая задача обеспечивается тем, что устройство для очистки продуктивного пласта, характеризуется тем, что оно содержит установленный на колонне насосно-компрессорных труб полый объемный башмак с выносными каналами в его корпусе и герметично соединенный с ним полый объемный волновой генератор с эксцентрично расположенными и диаметрально противоположно направленными входными каналами на его боковой поверхности для создания вихревого движения в полости генератора, сообщенной соответственно с полостью башмака и его выносными каналами, а башмак снабжен кольцевой манжетой и выполнен с напорным каналом в его теле для регулировки поджатия манжеты, причем основание башмака выполнено с центральным сквозным отверстием и с сопряженной с ним приемной трубой, сообщенной с выносными каналами башмака.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1-изображен общий вид устройства для очистки продуктивного пласта, на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение по Б-Б на фиг.1
Устройство для очистки продуктивного пласта содержит установленный на колонне насосно-компрессорных труб 1, наголовник 2, полый объемный башмак 3 с выносными каналами 4 в его корпусе и герметично соединенный с ним полый объемный волновой генератор 5 с эксцентрично расположенными и диаметрально противоположно направленными входными каналами 6 на его боковой поверхности для создания вихревого движения в полости 7 генератора 5, сообщенной соответственно с полостью 8 башмака и его выносными каналами 4, а башмак 3 снабжен кольцевой манжетой 9 и выполнен с напорным каналом 10 в его теле для регулировки поджатия манжеты, причем основание башмака выполнено с центральным сквозным отверстием 11 и с сопряженной с ним приемной трубой 12, сообщенной с выносными каналами башмака.
Очистка продуктивного пласта осуществляется путем создания нелинейных волновых колебаний потока жидкости и принудительного "вакуумного" откачивания продуктов очистки с выносом их на поверхность.
В процессе вскрытия продуктивного пласта репрессивное давление скважинной жидкости приводит к проникновению фильтрата и твердой фазы этой жидкости в коллектор, снижая, а порой и полностью блокируя проницаемость призабойной зоны пласта. Эта блокировка зависит от качества промывочной жидкости, времени нахождения продуктивного пласта под репрессивным давлением. В предложенном способе создают волновое поле в призабойной зоне пласта, т.е. в жидкости, в самом коллекторе, в обсадной колонне, прилегающей к коллектору. Волновое поле способствует отслоению загрязняющих коллектор веществ. Генератор волновых колебаний, работающий при прокачивании жидкости с поверхности можно совместить с устройством, создающим разряжение в зоне пласта, что позволяет "всасывать" загрязняющие пласт вещества и потоком жидкости выносить их на поверхность.
Наибольший эффект колебаний, как по частоте, так и при амплитуде, достигается при совпадении вынужденных колебаний от кавитации и собственных колебаний объекта. В сложных скважинных условиях рассчитывать и прогнозировать собственные колебания достаточно трудно, поэтому резонансные колебания могут возникнуть спонтанно, в результате кавитационных процессов. Варьируя расходом жидкости и соответственно давлением, изменяя скорость потока в цилиндрической части генератора, можно при резонансных явлениях создавать такие энергии, которые могут оказаться более эффективными, чем длительная работа без резонансных составляющих. Скорость распространения волны и ее затухание в каркасе и в жидкости различные, что вызывает некоторое перемещение каркаса относительно жидкости, т.е. нарушается контакт. Многократные акты такого воздействия, а при резонансных совпадениях и значительные амплитудные "скачки" создают условия для отслаивания загрязняющих веществ от каркаса, которые созданием "вакуума" вытягиваются из пласта и транспортируются на поверхность
Работа устройства для очистки продуктивного пласта осуществляется следующим образом.
Жидкость с поверхности насосами подводится к генератору 5 по колонне НКТ 1, входит в цилиндрическую часть генератора по касательной через дросселирующее устройство (входные каналы 6), закручивается в полости 7 генератора 5 и через выносные каналы 4 башмака 3 выбрасывается в область пониженных давлений, соединяющих устройство с поверхностью.
Создавшееся в центральной части закрученных потоков разряжение через трубу 12 сообщается с областью пласта, расположенную ниже башмака, что вызывает приток жидкости из пласта. Чтобы уменьшить поступление жидкости из затрубья, над генератором предусмотрены специальные прямоугольные кольцевые резиновые манжеты. 9, вставленные в канавки, соединенные сверлением с полостью выхода потока в затрубное пространство, т.е. с полостью повышенного давление. Этим давлением манжеты частично выдвигаются из каналов, прижимаются к обсадной трубе и герметизируют полость повышенного давления над устройством от полости пониженного давления - под устройством. Размер канала и соответственно манжет должны быть такими, чтобы не произошло их полное выдавливание.
Приемная труба 12 крепится к нижней части башмака 3 на резьбе, устанавливается по высоте ввода в поток на стенде и фиксируется контргайкой 13.
В связи с тем, что диаметр генератора всего на 2-3 мм. меньше внутреннего диаметра обсадной колонны, желательно перед спуском устройства в скважину ее прошаблонировать шаблоном соответствующего размера. Более того, интервал перфорации, объект испытаний может представлять трудно прогнозируемую внутреннюю ситуацию (рваные края, уменьшенный диаметр и т.д.), то желательно подготовить ствол (колонну) спуском райбера или бокового фрезера, что только улучшит условия для очистки призабойной зоны пласта. Данное устройство вполне можно испытывать и спуском на гибкой трубе (колтюбинг).
Предложенное устройство для очистки продуктивного пласта обеспечивает повышение эффективности очистки, надежности работы и имеет упрощенное конструктивное исполение.
Предложенное устройство для очистки продуктивного пласта обеспечивает повышение эффективности очистки в результате создания в зоне продуктивного пласта нелинейных волновых колебаний, которые в резонансном режиме с собственными колебаниями объекта (пласта, обсадной колонны, заполняющей жидкости) создают достаточно мощные колебания каркаса коллектора и жидкости в нем находящейся, в т.ч. и загрязняющих веществ, блокирующих каналы, обеспечивающие продвижение жидкости к забою скважины, а также вакуумное "отсасывание" жидкости вместе с загрязняющими частицами.