Способ гидромеханической прокалывающей перфорации скважин на депрессии
METHOD OF HYDROMECHANICAL PUNCHING OF WELLS ON DEPRESSION

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к способам для вторичного вскрытия и обработки продуктивных пластов.
Широко известны способы обработки призабойной зоны пласта методом создания депрессии с использованием струйной установки, требующие переналадки и дополнительных спускоподъемных операций с использованием устройств кумулятивной перфорации, устанавливаемых на геофизическом кабеле (RU 2169833, RU 2213277, RU 1572084, RU 1570384).
Недостаток способов с использованием всех указанных устройств заключается в том, что вскрытие и последующая обработка призабойной зоны пласта (ПЗП) одного интервала в скважине осуществляется только один раз, т.к. после каждого цикла обработки требуется замена элементов устройства. Устройства имеют техническую ограниченность по применению в сочетании с иными перфораторами, за исключением кумулятивных (взрывных) перфораторов, существенным недостатком которых является высокая опасность их использования в нефтяных и газовых скважинах.
В настоящее время для перфорации скважин широкое распространение получили способы с использованием высокоэффективных гидромеханических перфораторов многоразового использования, которые устанавливаются в скважине на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). Они могут иметь различные типа и формы рабочих органов с гидромониторными каналами и насадками, которые обеспечивают гидродинамический размыв каверн в заколонном пространстве скважины высокоскоростными струями рабочей жидкости (RU 2487990, RU 2403380, RU 2247226).
Общим недостатком способов с использованием указанных устройств является то, что размыв каверн осуществляется на репрессии, и образующиеся при этом частицы цементного камня и горной породы - кольматант - устремляются вглубь пласта и забивают флюидопроводящие каналы, тем самым ухудшая фильтрационные свойства пласта.
Известные способы с применением гидромеханических перфораторов предусматривают спуск в скважину дополнительных устройств для обработки продуктивных пластов, таких как сваб, струйный насос.
Комплексная обработка продуктивных пластов за одну спускоподъемную операцию достигается способом, наиболее близким к предложенному, в котором используется устройство, представляющее собой объединение известных скважинных устройств в многофункциональную установку (полезная модель RU 92466, 20.02.2010 г.)
Известное устройство содержит последовательно установленные на колонне НКТ, сверху вниз, средство для очистки скважины воздействием на пласт методом депрессии - струйный насос, затем пакер, а в нижней части колонны НКТ - гидромеханический прокалывающий перфоратор. Перфоратор выполнен с установленным в корпусе с возможностью перемещения в радиальном направлении под воздействием давления рабочей жидкости пробойником (пробойниками), имеющим гидроканал (гидроканалы), через который осуществляется направленная подача по НКТ жидкости вскрытия для образования каверн в продуктивных пластах, а также жидкости для кислотной обработки (химреагентов).
Данный способ предусматривает ряд процессов, которые осуществляются последовательно: сначала перфорация скважины с гидромониторным размывом каверн на репрессии, затем установка пакера и затем обработка пласта струйным насосом на депрессии. Образованный при таком размыве каверн кольматант проникает вглубь пласта, так как прокалывающие элементы перфоратора запечатывают выход его в ствол скважины, а давление на пласт в этот момент может достигать десятки МПа. При таких давлениях поры пласта расширяются, позволяя кольматанту закупорить их. При сбросе давления, для последующих действий с установкой пакера и извлечением вставки из струйного насоса для перевода его в рабочий режим, эти поры смыкаются, чему способствует сдавливающее усилие горной породы. На данные манипуляции со струйным насосом и пакером требуются время. Также при подобной обработке пласта существует риск нарушения перемычки водонефтяного контакта, так как из-за часто встречающегося некачественного цементажа эксплуатационной колонны рабочая жидкость может пойти по заколонному пространству, по пути наименьшего сопротивления, создав тем самым канал для перетока между пластами. Поэтому помимо увеличения времени на обработку ПЗП (призабойной зоны пласта) комплексной установкой происходит ухудшение его фильтрационных свойств с риском обводнения продуктивного пласта.
Техническая проблема осуществления способа гидромеханической перфорации скважин на депрессии заключается в устранении указанных недостатков и сокращении времени на осуществление процесса.
Задача изобретения заключается в повышении эффективности гидромониторной обработке пласта и сокращении времени на освоение скважины.
Технический результат изобретения заключается в создании обширной каверны в ПЗП с гарантированным извлечением кольматанта из него.
Техническая задача решается тем, что заявляемый способ гидромеханической перфорации скважин на депрессии характеризуется тем, что осуществляют спуск в эксплуатационную колонну закрепленных на колонне НКТ струйного насоса, пакера и гидромеханического прокалывающего перфоратора, устанавливают пакер в эксплуатационной колонне с последующим вскрытием эксплуатационной колонны путем подачи в перфоратор под давлением рабочей жидкости с формированием перфорационных отверстий, осуществляют размыв каверн путем подачи рабочей жидкости в сформированные перфорационные отверстия через гидромониторные каналы пробойников перфоратора, извлекают кольматант из ПЗП путем создания депрессии струйным насосом в подпакерном пространстве. В отличие от известного способа, вскрытие эксплуатационной колонны осуществляют в два этапа, при этом на первом этапе осуществляют формирование технологических перфорационных отверстий без размыва каверн, затем на втором этапе осуществляют формирование перфорационных отверстий, через которые производят размыв каверн, одновременно с которым осуществляют создание депрессии струйным насосом в подпакерном пространстве и извлечение кольматанта через технологические перфорационные отверстия.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно принципиально отличается от известного способа следующими признаками:
- одновременно осуществляют установку пакера с созданием депрессии под ним струйным насосом и формируют отверстия в эксплуатационной колонне перфоратором с размывом каверн;
- дополнительно на первом этапе формируют технологические перфорационные отверстия в эксплуатационной колонне для выноса через них кольматанта, образовавшегося при размыве каверн за ней.
Для реализации заявляемого способа может использоваться любой прокалывающий перфоратор, например с четырьмя прокалывающими элементами. При этом два прокалывающих элемента выполнены без гидромониторных каналов с возможностью их выхода в диаметральных направлениях от оси перфоратора и с последующим возвратом в исходное положение после формирования технологических перфорационных отверстий в эксплуатационной колонне. После формирования технологических перфорационных отверстий посредством двух других прокалывающих элементов, которые выполнены с гидромониторными каналами, выходящими радиально, осуществляется формирование перфорационных отверстий в эксплуатационной колонне. Причем количество разнонаправленных прокалывающих элементов, установленных вдоль оси перфоратора, может быть любым.
Новый технический результат от использования заявляемого способа обеспечивается тем, что в процессе обработки ПЗП кольматант не устремляется вглубь пласта, а сразу принудительно выносится рабочей жидкостью через технологические перфорационные отверстия. При этом наличие технологических отверстий приводит к тому, что рабочая жидкость устремляется в них, что исключает риск нарушения перемычек водонефтяного контакта.
На фиг. 1 схематично показана компоновка устройства для реализации предложенного способа.
На Фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1.
Устройство для реализации предложенного способа содержит (сверху вниз): струйный насос 1 (например, УЭГИС), пакер 2 гидравлический проходной (например, ПГП) и перфоратор 3 гидромеханический прокалывающий (ПГМП), например, с двумя диаметрально расположенными прокалывающими элементами 5 без гидромониторных каналов и двумя диаметрально расположенными прокалывающими элементами 4 с гидромониторными каналами. Для подвода рабочей жидкости из струйного насоса 1 в перфоратор 3 в струйном насосе 1 выполнен дополнительный канал 6, который соединяет полость струйного насоса 1 с перфоратором 3. Канал 6 может быть выполнен, например, в виде участка трубы, жестко закрепленного в струйном насосе 1 и перфораторе 3. Камера смешения струйного насоса 1 соединена с подпакерным пространством каналом 7.
На фиг. 2 схематично показан пласт 9, с каверной 8, эксплуатационная колонна 10, с перфорационными технологическими отверстиями 11.
Способ гидромеханической прокалывающей перфорации осуществляется следующим образом. Закрепленные на колонне НКТ струйный насос 1, пакер 2 и гидромеханический прокалывающий перфоратор 3 спускают в скважину, снабженную эксплуатационной колонной 10, к заданному интервалу. Под давлением подают рабочую жидкость в НКТ. Рабочая жидкость проходит через струйный насос 1 и проходной канал пакера 2 в перфоратор 3 по каналу 6. При этом пакер 2 устанавливается, отсекая пространства над и под ним, а струйный насос 1 создает разрежение (депрессию) под пакером 2. При поступлении рабочей жидкости в перфоратор 3 механизм, воздействующий на пару диаметрально направленных прокалывающих элементов 5 без гидромониторных каналов, позволяет произвести перфорацию эксплуатационной колонны, формируя перфорационные технологические отверстия 11 в ней (на что уходит 3-5 секунд). После чего данные прокалывающие элементы 5, за счет автоматики, возвращаются в перфоратор 3, и сразу выходит пара диаметрально направленных прокалывающих элементов 4 с гидромониторными каналами, формирующие перфорационные отверстия. Через гидромониторные каналы прокалывающих элементов 4 производят обработку пласта 9 высокоскоростными струями рабочей жидкости. Струи разрушают цементный камень и горную породу, формируя каверны 8 в ПЗП. Кольматант, образованный при размыве каверн 8, вымываясь через перфорационные технологические отверстия 11, устремляется в камеру смешения струйного насоса 1 по каналу 7 и затем по межтрубному пространству выносится из скважины. Это происходит за счет созданного разрежения - депрессии струйным насосом 1 под пакером 2. В результате этого образуется обширная каверна 8 вокруг эксплуатационной колонны 10. После обработки данного интервала давление рабочей жидкости сбрасывают до гидростатического, пакер 2 и прокалывающие элементы 4, 5 перфоратора 3 возвращаются в исходное транспортное положение, и вся компоновка закрепленных на колонне НКТ струйного насоса 1, пакера 2 и гидромеханического прокалывающего перфоратора 3 может извлекаться из скважины, либо перемещаться на следующий интервал.
Таким образом, по сравнению с известными способами использование предлагаемого способа обеспечивает гарантированное извлечение кольматанта из обрабатываемого пласта за счет того, что при осуществлении способа кольматант не проникает вглубь пласта, а сразу принудительно извлекается из него.