Способ гидроимпульсной имплозионной обработки скважин
METHOD FOR HYDRAULIC PULSE IMPLOSION PROCESSING OF WELLS

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, и может быть использовано для восстановления/увеличения продуктивности добывающих и нагнетательных скважин.
Известен способ обработки призабойной зоны пласта скважин, включающий спуск в скважину генератора импульсов давления и последующую импульсную обработку призабойной зоны продуктивного пласта в интервалах с максимальной нефтенасыщенностью, отличающийся тем, что перед импульсной обработкой скважинную жидкость заменяют на безводную нефть, в интервал продуктивного пласта продавливают углеводородный растворитель, производят дополнительную перфорацию эксплуатационной колонны и пласта в данной среде в интервалах с максимальной нефтенасыщенностью, а процесс импульсной обработки выполняют в режиме 20-40 импульсов в минуту с энергией не более 6 кДж при забойном давлении, обеспечивающем приток жидкости из пласта в скважину, затем в зоне продуктивного пласта производят имплозионную отчистку призабойной зоны [патент РФ на изобретение №2268997. МПК Е21В 43/25. Опубл. 27.01.2006. Бюл. №3]. Недостатками известного способа являются невозможность проведения геофизических исследование перед обработкой и непосредственно сразу после обработки, что значительно затрудняет интерпретацию полученных данных и, к тому же, требует проведение дополнительной спуско-подъемной операции и, соответственно, объективную оценку эффективности технологии.
Известен способ реагентно-импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт, включающий подачу через мультипликатор давления активной жидкой среды в подпакерную зону скважины и далее в пластовую систему с последующим импульсным воздействием на жидкую среду, подачу активной жидкой среды в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны пассивной жидкой среды, отличающийся тем, что в качестве активной жидкой среды используют смесь алифатических и ароматических углеводородных растворителей с добавкой предварительно обработанного в постоянном магнитном поле раствора деэмульгатора в одном из указанных растворителей, указанную смесь залавливают в пласт при давлении 10-20 МПа, осуществляют выдержку в течение 12-24 ч, удаление из призабойной зоны пласта пассивной жидкой среды волновой разгрузкой скважины импульсно-волновым депрессионным воздействием в два режима - обратного гидроудара и резкого открытия предварительно нагруженной давлением скважины, затем с помощью мультипликатора давления с плоскоструйной головкой осуществляют гидроимпульсную поинтервальную обработку прискважинной зоны технологической жидкостью плоскими веерными струями с частотой импульсов 50-300 в минуту и величиной давления 1,5-2,5 величины статического давления в скважине на уровне пласта, после чего осуществляют окончательное удаление из пластовой зоны пассивной жидкой среды [патент РФ №2275495. МПК Е21В 37/06. Опубл. 27.04.2006. Бюл. №12]. Недостатком известного способа являются также невозможность проведения геофизических исследований до и сразу после обработки.
Известен способ обработки прискважинной зоны продуктивного пласта, заключающийся в том, что спускают в скважину на колонне труб установленные последовательно снизу вверх гидроимпульсное устройство, струйный насос, подают жидкостную среду в гидроимпульсное устройство и воздействуют этой средой на прискважинную зону продуктивного пласта с одновременной откачкой с помощью струйного насоса жидкостной среды вместе с кольматирующими частицами на поверхность, отличающийся тем, что дополнительно на колонне насосно-компрессорных труб перед гидроимпульсным устройством установлен глубинный манометр, а в качестве гидроимпульсного устройства используют ротационный гидравлический вибратор для создания гидромониторного и импульсно-кавитационного истечения вдоль интервала перфорации, при этом воздействие на структуры пласта с флюидом осуществляют путем возбуждения резонансных колебаний столба жидкости в скважине за счет совпадения частоты пульсаций ротационного гидравлического вибратора и собственной резонансной частоты обсадной колонны с флюидом, находящейся ниже ротационного гидравлического вибратора и являющейся резонатором типа «органная труба», при этом требуемую частоту колебаний £ Гц, определяют по формуле: , где ν - скорость звука в среде, м/с; L - длина обсадной колонны ниже ротационного гидравлического вибратора, м [патент РФ №2542016. МПК Е21В 43/16. Опубл. 20.02.2015. Бюл. №5]. Недостатком известного способа невозможность проведения геофизических исследований до и сразу после обработки.
Известен способ обработки призабойной зоны продуктивного пласта и забоя скважины, включающий спуск в скважину генератора импульсов давления и последующую импульсную обработку в режиме 20-40 Гц с энергией не более 5 кДж при забойном давлении в интервалах с максимальной нефтенасыщенностью, очистку призабойной зоны продуктивного пласта, отличающийся тем, что импульсное воздействие осуществляют циклическим давлением депрессии в флюидозаполненной скважине, причем регулирование давления депрессии осуществляют дросселирующим потоком жидкости путем применения дроссельной муфты со сменными втулками разных диаметров, очистку призабойной зоны осуществляют применением щелевого и перо-фильтра, установленных на НКТ, а обработку пластов в скважине проводят не менее трех раз [патент РФ №2546696. МПК Е21В 43/25. Опубл. 10.04.2015. Бюл. №10]. Недостатком известного способа также являются затруднения при объективной оценки эффективности применяемой технологии обработки скважины в связи с невозможностью проведения геофизических исследований до и сразу после обработки.
Известен имплозионный гидрогенератор давления многоразового действия по патенту РФ №2303691, МПК Е21В 37/00, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, переводник, соединяющий заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры, плунжер, соединенный со штангой, муфту, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, представляющего собой седло клапана, внутри которого расположен шарик, цилиндрической пружины сжатия, при этом рабочая камера снабжена гидравлическим амортизатором.
Недостатком данного устройства является невозможность производить геофизические исследования в скважине непосредственно перед и сразу после проведения имплозионной обработки призабойной зоны, а для проведения геофизических исследований требуется отдельно дополнительная спуско-подъемная операция.
Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является способ, обеспечивающий многократные имплозионные гидроимпульсные воздействия на призабойную зону пласта [Попов А.А. «Имплозия в процессах нефтедобычи». - М.: Недра, 1996, с. 113-115], включающий имплозионную камеру, спускаемую в скважину на насосно-компрессорных трубах и спускаемый на канате в имплозионную камеру плунжер до подпружиненного клапана. При подъеме плунжера, клапан закрывается и, в камере создается разряжение и, как только нижний конец плунжера достигнет расширенного участка камеры, так скважинная жидкость устремляется в имплозионную камеру, создавая импульс депрессии, а затем гидроудар, при этом открывается подпружиненный клапан, раскрывая имплозионную камеру.
Однако этот способ также не позволяет проводить геофизические исследования (например, гамма-каротаж, термометрию, радиационные или акустические методы) в скважине непосредственно перед имплозионной обработкой и сразу после проведения работ по данной технологии, что значительно снижает эффективность оценки результатов данной технологии и соответственно область и возможность ее применения, и увеличивает время на исследование скважины за счет проведения отдельной дополнительной спуско-подъемной операции по геофизическому исследованию скважины. Это обусловлено тем, что, например, геофизические приборы типа «ГЕО-6», «ГЕО-7», «СОВА С5-38» и др., имеющие зачастую наружный диаметр больше внутреннего диаметра имплозионной камеры, не могут поместиться в имплозионной камере, в случае, закрепления их, например, на верхнем конце плунжера.
Общие существенные технические признаки прототипа и заявляемого изобретения следующие. Спуск устройства с концентраторами давления в скважину, заполненную скважинной жидкостью, осуществляется на насосно-компрессорных трубах до пласта, а спуск плунжера осуществляется до запорного клапана. Для создания разряжения в имплозионной камере, а затем гидроудара, осуществляется подъем плунжера из имплозионной камеры подъемным устройством, расположенным в верхней части скважины на ее устье до расширенной части имплозионной камеры.
Заявляемое изобретение отличается от прототипа, тем, что используемое в способе устройство оснащено геофизическим прибором, который жестко соединен через дистанционную штангу с плунжером, при этом, расширенная верхняя часть имплозионной камеры выполнена длиной, превышающей суммарную длину геофизического прибора (стандартная длина которого обычно 1,8 м), дистанционной штанги и плунжера, а длина плунжера с дистанционной штангой превышает длину нижней части имплозионной камеры. При этом, геофизический прибор в верхней своей части жестко соединен с грузонесущем геофизическим кабелем, по которому подается необходимая электропитание для его питания.
В заявляемом изобретении недостатки прототипа устраняются следующим образом. Плунжер через дистанционную штангу жестко соединен с геофизическим прибором, при этом, суммарная длина плунжера и дистанционной штанги превышает длину нижней части имплозионной камеры, а длина расширенной верхней части имплозионной камеры превышает суммарную длину плунжера, дистанционной штанги и геофизического прибора, верхняя часть которого соединена с грузонесущим геофизическим кабелем.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что используемое устройство снабжено геофизическим прибором, который, благодаря наличию дистанционной штанги, имеющей суммарную длину с плунжером более длины нижней части имплозионной камеры, может свободно размещаться в расширенной верхней части имплозионной камеры, даже в самом нижнем положении плунжера, когда он упирается внизу в запорный клапан. При этом, внутренний диаметр расширенной части больше наружного диаметра самого прибора. При подъеме плунжера вверх, для создания в имплозионной камере разряжения (а затем и последующего гидроудара) до достижения нижним концом плунжера расширенной верхней части имплозионной камеры, геофизический прибор также имеет возможность свободно размещаться в верхней расширенной части, т.к. длина расширенного участка камеры превышает суммарную длину плунжера, дистанционной штанги и прибора. Подъем плунжера и, жестко соединенной с ним дистанционной штанги, а также геофизического прибора осуществляется грузонесущим геофизическим кабелем с разрывным усилием 9 тонн и более (например, промышленной марки КГСв1х0,75-90-150-4), что позволяет проводить имплозионные обработки по предлагаемому способу и одновременно проводить геофизические исследования скважины, непосредственно до и сразу после обработки скважины.
Осуществление заявляемого изобретения достигается следующим образом. На чертеже схематично изображена реализация сущности заявляемого способа.
Так в скважину, заполненную жидкостью (условно не показано), спускают на насосно-компрессорных трубах 2 устройство, включающее расширенный верхний участок 3 и нижний участок 5 имплозионной камеры. При этом, устройство, снабженное концентраторами давления 6, спускается до пласта. С помощью лебедки или другого подъемного механизма (условно не показано) на геофизическом грузонесущем кабеле 1, например, марки КТСв1х0,75-90-150-4 спускают плунжер 7, с прикрепленной к нему в верхней его части дистанционной штангой 6, которая в верхней своей части жестко соединена с геофизическим прибором 4, в имплозионную камеру до запорного клапана 9. При этом, суммарная длина дистанционной штанги 6 с плунжером 7 превышают длину нижней части 5 имплозионной камеры, а расширенная верхняя часть 3 имплозионной камеры превышает общую длину плунжера 7, дистанционной штанги 6 и геофизического прибора 4. При подъеме грузонесущего геофизического кабеля 1, с прикрепленным геофизическим прибором 4, происходит и одновременный подъем, с помощью дистанционной штанги 6, плунжера 7. При этом, в имплозионной камере происходит разряжение, т.к. запорный клапан 9 закрыт, а при достижении нижним концом плунжера 7 расширенной верхней части 3 имплозионной камеры, скважинная жидкость из насосно-компрессорных труб и затрубного пространства через окна, расположенные в расширенной части 3 имплозионной камеры с мгновенной скоростью устремляется в нижнюю часть 5 имплозионной камеры, создавая в призабойной зоне сначала импульс депрессии, а затем гидроудар, с давлением, превышающим давление в пласте. В момент гидроудара, под давлением потока жидкости, запорный клапан 9 открывается, раскрывая имплозионную камеру и передавая импульс давления в скважину, в пласт.
Перед непосредственным проведением обработки скважины или сразу после этого, с помощью геофизического прибора проводится ряд геофизических исследований, например, путем установки прибора в необходимое место по высоте с помощью подгоночных насосно-компрессорных труб. Электроэнергия необходимая для питания геофизического прибора подается по токопроводящим жилам грузонесущего кабеля.
Технические результаты: возможность проведения геофизических исследований непосредственно перед и сразу после проведения обработки без дополнительной спуско-подъемной операции для исследований, что значительно сокращает время остановки скважины, и позволяет получать более достоверные результаты и, соответственно, точнее оценивать возможность и эффективность применения данной технологии на конкретных месторождениях.