Устройство селективной очистки каналов перфорации и призабойной зоны пласта условно бесконечной толщины

Полезная модель относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть применена для селективной очистки каналов перфорации и обработки призабойной зоны пласта (ПЗП) любой толщины.
Прототипом заявляемого является устройство по патенту №2450118, опубл. 10.05.2012, которое включает расположенный на насосно-компрессорной трубе (НКТ) с ограничением осевого перемещения рабочий элемент с одним или несколькими каналами на внешней поверхности, причем имеется возможность перемещения НКТ с расположенным на ней рабочим элементом вдоль участка перфорированной обсадной колонны, выполняющего функцию корпуса устройства, НКТ имеет возможность радиального перемещения относительно корпуса и относительно рабочего элемента, рабочий элемент соосен с корпусом устройства. Для селективной очистки каналов перфорации и ПЗП спускают в скважину расположенный на наружной поверхности НКТ рабочий элемент с каналами, перемещают вверх-вниз НКТ с перетеканием рабочей среды, заполняющей ствол скважины, через каналы рабочего элемента и воздействием указанной перетекающей рабочей средой на кальматант в каналах перфорации, мимо которых перемещают рабочий элемент в процессе спуска-подъема НКТ. Фиг. 1 иллюстрирует устройство-прототип и его работу; здесь:
1 - обсадная колонна
2 - НКТ
3 - межтрубное пространство
4 - рабочий элемент
5 - устьевой герметизатор НКТ
6 - шланг высокого давления
7 - канал перфорации обсадной колонны
8 - внутренняя полость НКТ
9 - каналы рабочего элемента
10 - направление подачи рабочей среды
11 - направление выхода отработанной рабочей среды с кальматантом
12 - интервал расслаивания рабочей среды
13 - направление притока пластового флюида с кальматантом
14 - интервал подачи рабочей среды.
Устройство-прототип недостаточно эффективно по следующим причинам. При подаче рабочей среды - газожидкостной смеси ГЖС через НКТ 2 происходит репрессивное воздействие на каналы перфорации 7 за счет штуцирования рабочего элемента 4, что приводит к поглощению призабойной зоной пласта через каналы перфорации 7 рабочей среды, содержащей разрушенный кальматант, т.е. к рекальматации. Соответственно, для удаления декальматированных загрязнений из обрабатываемой зоны требуется специальная операция прокачки свежей порции рабочей среды с поверхности, что уменьшает, но не исключает рекальматацию.
Недостатком прототипа является также подвижность нагнетательной линии - шланга 6 высокого давления, что делает прототип недостаточно надежным с точки зрения безопасности в плане обеспечения герметичности, особенно при закачке свободного газа.
Затруднен, а в случае низкого пластового давления и хорошей проницаемости ПЗП - невозможен - подъем на поверхность утяжеленной кальматантом рабочей среды, что также приводит к репрессивному воздействию на каналы перфорации 7 и к поглощению через них (призабойной зоной содержащегося в рабочей среде разрушенного кальматанта, т.е. к рекальматации. По завершении работ или в случае технологической или непредвиденной остановки процесса содержащийся в межтрубном пространстве 3 кальматант будет осаждаться и накапливаться в виде пробки над рабочим элементом 4 устройства, что может привести к потере циркуляции, а в некоторых случаях и к прихвату. По завершении работ велика вероятность того, что в стволе скважины останется загрязненная кальматантом рабочая жидкость, что приведет к ее осаждению на забой, проникновению в каналы перфорации 7, а в некоторых случаях и к полному перекрыванию перфорированного интервала обсадной колонны 1 накопленным осадком кальматанта.
Решаемая задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении надежности и эффективности устройства для очистки каналов перфорации и призабойной зоны пласта без ограничения одновременно обрабатываемой толщины интервала перфорации в условиях низких пластовых давлений и сильной загрязненности ПЗП и каналов перфорации, в частности, за счет неподвижности нагнетательной линии, перенаправляющей относительно прототипа подачу рабочей среды - ГЖС не во внутреннюю полость 8 НКТ 2, а в межтрубное пространство 3.
Поставленная задача решается тем, что устройство селективной очистки каналов перфорации и призабойной зоны пласта условно бесконечной толщины, включающее расположенный на насосно-компрессорной трубе НКТ с ограничением осевого перемещения рабочий элемент с одним или несколькими каналами на внешней поверхности, причем имеется возможность перемещения НКТ с расположенным на ней рабочим элементом вдоль участка перфорированной обсадной колонны, выполняющего функцию корпуса устройства, НКТ имеет возможность радиального перемещения относительно корпуса и относительно рабочего элемента, рабочий элемент соосен с корпусом устройства, отличается тем, что нагнетательная линия высокого давления выполнена неподвижной для закачки газожидкостной смеси ГЖС в межтрубное пространство.
Соответственно выход отработанной рабочей среды - ГЖС с кальматантом происходит в заявляемом устройстве через НКТ.
Предлагаемое устройство и его работа иллюстрируются фигурами 2-3; фиг. 2 - общая схема, фиг. 3 - укрупненная схема с более детальным изображением рабочего элемента устройства для селективной очистки каналов перфорации и обработки призабойной зоны пласта любой толщины (устройства по пат. №2450118).
На фиг. 2-3 позиции 1-14 соответствуют позициям 1-14 по фиг. 1, а позиция 15 -интервал работы газлифта, который начинает проявляться вследствие расслаивания из-за наличия кальматанта рабочей среды - ГЖС на жидкую среду, насыщенную кальматантом, - и газовую фазу в виде крупных пузырей, перекрывающих внутреннее сечение НКТ 2, что приводит к четочной структуре поднимаемой в газлифтном режиме рабочей жидкости с кальматантом.
В устройстве-прототипе из-за значительного диаметра обсадной колонны 1 и наличия в ней НКТ 2 работа четочной структуры в межтрубном пространстве 3 практически невозможна, а укрупненные пузыри газа просто всплывают в жидкой среде, не оказывая существенного влияния на процесс подъема рабочей жидкости с кальматантом на поверхность.
При применении заявляемого устройства технологический процесс в своем завершении предусматривает закачку через межтрубное пространство 3 в скважину свободного газа с целью снижения уровня жидкости в скважине, что при последующем сбросе давления в межтрубном пространстве 3 вызывает интенсивный приток пластового флюида с кальматантом из ПЗП. В случае прототипа указанная операция приводит к барботированию газа по межтрубному пространству 3 с неполным выносом из него жидкости, загрязненной кальматантом. При применении заявляемого устройства закачка свободного газа приведет к поршневому оттеснению всей жидкой фазы из межтрубного пространства 3 во внутреннюю полость 8 НКТ 2, что в конечном итоге при сбросе давления вызовет более интенсивный приток пластового флюида из ПЗП.
Применение заявляемого устройства характеризуется надежностью, безопасностью и устойчивостью технологического режима, т.к. нагнетательная линия высокого давления неподвижна, герметична и не испытывает динамических нагрузок, что особенно важно при принудительной закачке свободного газа. Заявляемое устройство эффективнее прототипа по качеству очистки каналов перфорации и призабойной зоны без ограничения одновременно обрабатываемой толщины интервала перфорации, в том числе в условиях низких пластовых давлений и сильной загрязненности ПЗП.
Пример работы заявляемого устройства
3
3
Скважина нефтяная добывающая, с обсадной колонной диаметром 140 мм, интервалом перфорации продуктивного пласта 25 м, на глубине: верхние дыры 1854 м, нижние - 1879 м. Текущий дебит - 7,6 м/сут. Погружная насосная установка с максимальной производительностью 25 м/сут.
Спущены на наружной поверхности НКТ диаметром 73 мм три устройства с тремя рабочими элементами с каналами на их поверхности, расстояние между которыми по 8 м. Таким образом при средней длине перемещения вверх-вниз НКТ на 8 метров обеспечивается воздействие устройствами на весь интервал перфорации.
Пластовое давление 9,8 МПа.
Начали закачку ГЖС в межтрубное пространство.
Подача жидкости с ПАВ - 2,2 л/сек и азота - 150 л/сек при н. у.
3
По неподвижной нагнетательной линии высокого давления закачали в межтрубное пространство 3 24 м ГЖС по жидкой фазе.
3
3
Выход отработанной рабочей среды - ГЖС с пластовым флюидом и дезинтегрированным кальматантом на поверхность по НКТ 2 составил 36 м. Как показывает опыт, при применении в данных условиях устройства-прототипа выход отработанной рабочей среды - ГЖС с пластовым флюидом и дезинтегрированным кальматантом на поверхность составил бы не более 5-7 м; остальная рабочая жидкость либо была бы поглощена пластом, либо осталась в межтрубном пространстве, соответственно и вынос дезинтегрированного кальматанта предположительно уменьшился бы в 5 раз относительно применения предлагаемого устройства.
3
Далее произвели закачку газообразного азота в межтрубное пространство 3. Получили на поверхности до выхода азота еще 16 м жидкости с кальматантом за счет поршневого оттеснения уровня из межтрубного пространства 3 в НКТ 2. При применении прототипа при закачке газообразного азота в НКТ 2 из межтрубного пространства 3 получили бы вынос кальматанта меньше в 7-8 раз.
3
Произвели разрядку НКТ и затрубного пространства скважины до атмосферного давления, что вызвало сильную депрессию и интенсивный приток пластового флюида с кальматантом из ПЗП. Через 6 часов отстоя отстреляли статический уровень, который составил 820 м, что соответствует притоку из пласта 12,3 м пластового флюида.
Повторили операцию по закачке ГЖС в межтрубное пространство 3 для удаления накопленного притока (закачали тот же объем ГЖС по жидкой фазе) и произвели замену объема скважины на негазированную жидкость глушения.
3
3
Подняли НКТ 2 с устройствами с рабочими элементами 4. Спустили эксплуатационный лифт с прежней насосной установкой и пустили скважину в эксплуатацию. После выхода скважины на режим дебит составил 22,4 м/сут, т.е. за счет применения заявляемого устройства для декальматации каналов перфорации и ПЗП производительность скважины при том же насосном оборудовании увеличилась на 14,8 м/сут.