Способ вторичного вскрытия пласта
METHOD FOR SECONDARY PENETRATION OF A LAYER

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именной к способам вторичного вскрытия скважины в два этапа.
Известен способ вторичного вскрытия кумулятивным перфоратором (патент US № 4756371, МПК Е21В 37/00, Е21В 43/114, Е21В 43/117, опубл. 12.07.1988), включающий спуск на колонне труб кумулятивного перфоратора в как минимум одной гидромониторной полости струйного перфоратора, вскрытие колонны обсадных труб кумулятивными снарядами через гидромониторные насадки с образованием разнонаправленных каналов, последующее углубление этих каналов гидромониторными струями из гидромониторных насадок с их возможным соединением и промывкой соответствующих разнонаправленных каналов.
Недостатками данного способа являются узкая область применения, связанная с ограниченностью эффективного интервала работы (обычно не более 10 м) гидромониторного воздействия (из-за падения давления в гидромониторных насадках), то есть для более протяженных интервалов необходима установка и воздействие с несколькими спускоподъемными операциями, которые из-за спуска на колонне труб требуют больших не производственных затрат времени, при этом низкая надежность, так как воздействие на гидромониторные насадки кумулятивными снарядами и гидромониторной струёй быстро выводят всю гидромониторную камеру из строя, которая очень сложна в данном способе для изготовления, ремонта и обслуживания.
Известен также перфоратор кумулятивный (патент на ПМ RU № 52442, МПК Е21В 43/117, опубл. 27.03.2006 Бюл. № 9), содержащий, по крайней мере, один корпус, один модуль в виде каркаса для размещения в нем кумулятивных зарядов, соединенных между собой детонационной цепью в виде детонационного шнура, причем снабжен кумулятивными зарядами, обеспечивающими получение больших отверстий, и кумулятивными зарядами, обеспечивающими глубокое проникновение в пласт, выполненными в одинаковых корпусах и размещенными в гнездах каркаса с фиксаторами кумулятивных зарядов, в последовательности, задаваемой с учетом свойств и характеристик пласта.
Данным устройством осуществляют способ вторичного вскрытия пласта, включающий спуск перфоратора в скважину и установку на заданной глубине, после чего при спуске на кабеле подают электрический импульс, а при спуске на насосно-компрессорной трубе спускают штангу в скважину, для срабатывания запала или механической взрывной головки соответственно, в результате обеспечивают срабатывание детонационной цепи и разнонаправленных кумулятивных зарядов, обеспечивающими получение больших отверстий, и кумулятивных зарядов, обеспечивающих глубокое проникновение в пласт, которые пробивают корпус, слой жидкости в скважине, обсадную колонну, слой цемента и образуют каналы в горной породе, обеспечивая сообщение пласта со скважиной, при этом кумулятивные заряды, обеспечивающие большие отверстия, пробивают отверстия с большим диаметром, но небольшой глубины, а кумулятивные заряды, обеспечивающие глубокое проникновение в пласт, пробивают глубокие отверстия, но небольшого диаметра.
Недостатками данного способа является узкая область применения из-за невозможности использования в скважинах с двойной обсадной колонной труб (обсадная колонна плюс летучка, обсадная колонна плюс внутренняя гильза, переход от кондуктора к обсадной колонне и т.п.), так как заряды разнонаправлены, а кумулятивные заряды, обеспечивающие глубокое проникновение в пласт, не эффективны для вскрытия двойных труб (см. Габдуллин Рафагат Габделвалиевич. Сохранение продуктивности скважин при строительстве и эксплуатации: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук : 25.00.15, 25.00.17.- Бугульма, 2002.- 298 с.: ил. РГБ ОД, 71 03-5/142-8), а кумулятивные заряды, обеспечивающие большие отверстия, априори из-за неглубокого проникновения не могут обеспечить качественное вскрытие пласта.
Наиболее близким по технической сущности является способ вторичного вскрытия продуктивного пласта (патент RU № 2205942, МПК Е21В 43/114, опубл10.06.2003 Бюл. № 16), включающий предварительное создание отверстий в стенке обсадной колонны и цементном кольце, последующую гидроперфорацию пласта с прокачиванием рабочей жидкости через гидроперфоратор, спущенный на трубах, насосами с поверхности скважины, отличающийся тем, что отверстия в стенке обсадной колонны создают с помощью сверлящего перфоратора на кабеле, затем гидроперфоратором с твердосплавными насадками производят поиск перфорационных отверстий путем подачи 25 - 30% объема рабочей жидкости, для чего регистрируют показания расхода и давления рабочей жидкости, при этом о попадании или непопадании струи в перфорационное отверстие судят по изменению расхода и давления рабочей жидкости, после чего увеличивают расход и давление рабочей жидкости до проектных и производят дальнейшее углубление канала гидроперфорацией.
Недостатками такого способа являются сложность и большие временные затраты на вскрытие пласта связанные с вскрытием обсадной колонны перфорационными отверстиями сверлящим перфоратором, требующем при этом применения сложного оборудования и нескольких установок со смещением по высоте и периметру для каждого перфорационного отверстия, спуском на колонне труб гидроперфоратора и совмещением гидромониторных твердосплавных насадок с перфорационными отверстиями, разнесенными по высоте и периметру скважины.
Технической задачей предполагаемого изобретения является создание способа вторичного вскрытия пласта, позволяющего сократить время на вскрытие стенок скважины и глубокое проникновение в пласт перфорационных каналов за счет последовательной установки в одно и тоже место кумулятивного перфоратора при помощи ориентировочного якоря, упрощающего установку и ориентацию по вскрытию стенок скважины кумулятивными зарядами, обеспечивающими большие отверстия, для формирования этих перфорационных каналов, которые потом углубляют кумулятивными зарядами, обеспечивающими глубокое проникновение в пласт.
Техническая задача решается способом вторичного вскрытия пласта, включающим предварительное создание перфорационных отверстий в стенке скважины и заколонном цементном кольце и последующее углубление перфорационных каналов в пласте.
Новым является то, что перед предварительным вскрытием ниже интервала вскрытия пласта в скважине устанавливают якорь, оборудованный сверху ориентировочной головкой, предварительное создание перфорационных отверстий производят кумулятивным перфоратором, оборудованным перед спуском ориентировочной муфтой, установленной с возможностью взаимодействия и ориентации при спуске в скважину с ориентировочной головкой якоря, и предварительными кумулятивными зарядами, обеспечивающими большие отверстия и установленными попарно по высоте перфоратора, причем парные кумулятивные заряды разнесены по периметру перфоратора на 180º±5º, после предварительного создания перфорационных отверстий в стенке скважины перфоратор извлекают из скважины и предварительные отработанные заряды заменяют на углубляющие кумулятивные заряды, обеспечивающие глубокое проникновение в пласт, перфоратор спускают до взаимодействия ориентировочных головки якоря и муфты перфоратора для ориентации перфоратора по высоте и периметру скважины и совмещения предварительных перфорационных отверстий с углубляющими кумулятивными зарядами для последующего углубления перфорационных каналов в пласте.
Новым является также то, что якорь перед спуском оснащают пакером для разобщения внутреннего пространства скважины после установки.
На чертеже изображена схема реализации способа.
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на реализацию способа, на чертеже не показаны или показаны условно.
Способ вторичного вскрытия пласта 1 включает установку якоря 2 (показан условно), оборудованного сверху ориентировочной головкой 3, ниже интервала вскрытия пласта 1 в скважине 4 с как минимум одной обсадной колонной 5. Пакер (не показан) с якорем 2 устанавливают, когда необходима защита от гидравлического удара, возникающего при кумулятивной перфорации, зоны скважины ниже установки якоря 2. На конструкции и способы установки якоря 2 с пакером и без пакера автор не претендуют, так как они известны из открытых источников (см. патенты ПМ RU №№ 2397306, 2101461, на ПМ №№ 69559, 66776, 154295 и т.п.). После чего на геофизическом кабеле 6 спускают кумулятивный перфоратор 7, оборудованный перед спуском ориентировочной муфтой 8, установленной с возможностью взаимодействия и ориентации при спуске в скважину 4 с ориентировочной головкой 3 якоря 2. При этом для первого спуска перфоратор 7 снабжают предварительными кумулятивными зарядами 9, обеспечивающими большие отверстия 10 в обсадных трубах 5 скважины 4 и установленными попарно по высоте перфоратора 7. Ориентировочная головка 3 якоря 2 и ответная ей ориентировочная муфта 8 перфоратора 7 могут быть изготовлены любой конструкции, например, ориентировочная головка 3 в верхним входным конусом, имеющим один – два выступа или выборки на боковой поверхности, а ориентировочная муфта – снизу конус с одним – двумя выборками или выступами для одинаковой ориентации перфоратора 7 относительно якоря 2 и, как следствие, относительно скважины 4 по интервалу и внутреннему периметру; также ориентировочные головка 2 и муфта 8 могут быть как описано в патентах на ПМ RU 167387, 159875 или т.п – авторы на конструкцию ориентировочных головки 2 и муфты 8 не претендуют. После установки перфоратора 7 ориентировочной муфтой 8 на ориентировочную головку 3 якоря 2 по геофизическому кабелю 6 подают электрический импульс, приводящий в действие предварительные кумулятивные заряды 9, которые прожигают большие отверстия 10 в обсадных трубах 5 скважины 4. Перфоратор 7 с ориентировочной муфтой 8 при помощи геофизического кабеля 6 извлекают из скважины 4 и отработанные предварительные заряды 9 заменяют на углубляющие кумулятивные заряды 11, обеспечивающие глубокое проникновение 12 в пласт 1. Перфоратор 7 спускают в скважину 4 до взаимодействия ориентировочных муфты 8 перфоратора 7 и головки 3 якоря 2 для ориентации перфоратора 7 по высоте и периметру скважины 4 и совмещения предварительных перфорационных больших отверстий 10 с углубляющими кумулятивными зарядами 11. Так как при изготовлении перфоратора 7 парные кумулятивные заряды 9 и 11 разнесены по периметру перфоратора 7 на угол 180º±5º, то после взаимодействия ориентировочных муфты 8 перфоратора 7 и головки 3 якоря 2 совмещение больших отверстий 10 с углубляющими кумулятивными зарядами 11 практически гарантировано. После чего по геофизическому кабелю 6 подают электрический импульс, приводящий в действие углубляющие кумулятивные заряды 11, которые проходя через большие отверстия 10 в обсадных трубах 5 скважины 4 обеспечивают глубокое проникновение 12 непосредственно в пласт 1, обеспечивая гарантированное гидравлической сообщение пласта 1 со скважинной независимо от количества обсадных труб 5 в интервале вскрытия перфоратором 7 и толщины цементного камня 13 и 14 между трубами 5 и заколонном цементом кольце скважины 4 соответственно. Перфоратор 7 при помощи геофизического кабеля 6 извлекают из скважины 4 на поверхность, в скважину 4 спускают необходимое скважинное оборудование (не показано), на устье (не показано) скважины 4 устанавливают устьевую арматуру (не показана) и скважину запускают в эксплуатацию в качестве нагнетательной или добывающей (автор на это не претендует). При необходимости якорь 2 с пакером или без него сможет быть разбурен или снят в зависимости от конструкции (автор на это не претендует). Затраты времени на спускоподъёмные операции перфоратора 7 и двойное кумулятивное воздействие для вторичного вскрытия пласта 1 для интервала вскрытия в 1120 – 1210 м в сумме составили 88 мин., а для интервала 720 – 790 м 57 мин., что в 7 – 8 раз меньше, чем в наиболее близком аналоге.
Предлагаемый способ вторичного вскрытия пласта позволяет сократить время на вскрытие стенок скважины и глубокое проникновение в пласт перфорационных каналов за счет последовательной установки в одно и тоже место кумулятивного перфоратора при помощи ориентировочного якоря, упрощающего установку и ориентацию по вскрытию стенок скважины кумулятивными зарядами, обеспечивающими большие отверстия, для формирования этих перфорационных каналов, которые потом углубляют кумулятивными зарядами, обеспечивающими глубокое проникновение в пласт.