RU2138696C1

RU2138696C1 - Method of operation of pump ejector well pulse unit

Info

Publication number: RU2138696C1
Application number: RU99100190/06A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Верба; С.П. Верес; В.А. Демченко; В.Н. Дроздов; И.А. Семененко; В.М. Слиденко
Original assignee: Закрытое акционерное общество научно-исследовательский центр "Югранефтегаз"
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 1999-09-27

Abstract

FIELD: hydropulse treatment of critical zone of oil pool. SUBSTANCE: used as hydropulse device is pressure booster which is raised along well during stepped or smooth treatment and treatment is performed at frequency of pulses of from 40 to 70 pulses per minute at pressure of 1.5 to 1.7 of static pressure in well at level of oil pool. EFFECT: enhanced productivity of oil and gas wells. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к струйной технике, преимущественно к скважинным струйным установкам для обработки призабойной зоны пласта скважины гидроимпульсами рабочей среды. The invention relates to inkjet technology, mainly to downhole jet installations for treating the bottom-hole zone of a well formation with hydraulic pulses of a working medium.

Известен способ работы насосно-эжекторной скважинной установки, включающей подачу по колонне насосно-компрессорных труб активной жидкой среды, откачку из пластовой зоны пассивной среды, промывку смесью сред прискважинной зоны и подачу смеси сред из скважины на поверхность (см. Авторское свидетельство СССР N 1100436, МПК 6 F 04 F 5/02, 1982). A known method of operation of a pumping-ejector well installation, comprising supplying an active liquid medium through a tubing string, pumping out a passive medium from a formation zone, flushing a mixture of mediums of a borehole zone and supplying a mixture of mediums from a well to a surface (see USSR Author's Certificate No. 1100436, IPC 6 F 04 F 5/02, 1982).

В данном способе работы совмещены функция промывки скважины и функция откачки из нее среды. In this method of operation, the function of washing the well and the function of pumping the medium out of it are combined.

Однако в известном способе недостаточно эффективно используется энергия жидкой активной среды для воздействия на продуктивный пласт в прискважинной зоне, что снижает эффективность работы. However, in the known method, the energy of the liquid active medium is not used effectively enough to affect the reservoir in the near-wellbore zone, which reduces the efficiency of the work.

Наиболее близким к заявляемому способу относится способ работы насосно-эжекторной скважинной импульсной установки, включающий подачу по колонне насосно-компрессорных труб активной жидкой среды в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны по колонне насосно-компрессорных труб пассивной среды, при этом перед указанными операциями при помощи блокирующей вставки, устанавливаемой в колонне насосно-компрессорных труб, перекрывают каналы подвода обеих сред к струйному аппарату, приводят пакер в транспортное состояние и посредством гидроимпульсного устройства обрабатывают активной средой прискважинную подпакерную зону с отводом через пакер части среды из скважины на поверхность, а после окончания данной обработки приводят пакер в рабочее положение и заменяют блокирующую вставку на депрессивную вставку, изолирующую друг от друга каналы подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату, причем откачку пассивной среды производят через систему обратных периферийных клапанов, установленных на колонне насосно-компрессорных труб ниже пакера (см. Патент Российской Федерации N 2107842 С1, МПК 6 F 04 F 5/54, 1998 г.)
Однако в данном способе работы для обеспечения эффективного использования энергии активной жидкой среды, воздействующей на продуктивный пласт, необходимо создание кавитационного режима в прискважинной подпакерной зоне, что требует выполнения определенных режимных условий, вызывающих появление кавитационных каверн, схлопывание которых вызывает гидравлические удары, воздействие которых помимо отделения кольматирующих частиц может вызвать разрушение элементов конструкции скважины.Closest to the claimed method relates to a method of operation of a pumping and ejection well pulse installation, comprising supplying a tubing of active liquid medium to a nozzle of a jet apparatus and pumping out a passive tubing of a passive medium by a jet apparatus from a formation zone along with a tubing string, operations using a blocking insert installed in the tubing string, block the channels for supplying both media to the jet apparatus, and bring the packer into the transport standing and by means of a hydroimpulse device treat the near-bore sub-packer zone with an active medium and divert part of the medium from the well to the surface through the packer, and after the end of the treatment, bring the packer into working position and replace the blocking insert with a depressive insert that isolates the active and passive medium supply channels from each other to the jet apparatus, moreover, the passive medium is pumped out through a system of peripheral check valves installed on the tubing string below the pack ra (cm. Patent of the Russian Federation N 2107842 C1, IPC 6 F 04 F 5/54, 1998)
However, in this method of work, in order to ensure efficient use of the energy of the active liquid medium acting on the reservoir, it is necessary to create a cavitation mode in the near-bore sub-packer zone, which requires the fulfillment of certain operating conditions that cause cavitation cavities to appear, the collapse of which causes hydraulic shocks, the impact of which apart from separation clogging particles can cause destruction of the structural elements of the well.

Задачей изобретения является повышение продуктивности нефтяных и газовых скважин, вводимых в эксплуатацию, повышение приемистости нагнетательных скважин, восстановление и повышение коэффициента продуктивности и начальной проницаемости скважин, а также при этом избежать ненужных кавитационных разрушений конструкции. The objective of the invention is to increase the productivity of oil and gas wells put into operation, increase the injectivity of injection wells, restore and increase the coefficient of productivity and initial permeability of wells, while also avoiding unnecessary cavitation structural damage.

Указанная задача достигается тем, что в способе работы насосно-эжектнорной скважинной импульсной установки осуществляют подачу активной жидкой среды по колонне насосно-компрессорных труб в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны по колонне насосно-компрессорных труб пассивной среды, при этом перед указанными операциями при помощи блокирующей вставки, устанавливаемой в колонне насосно-компрессорных труб, перекрывают каналы подвода обеих сред к струйному аппарату, приводят пакер в транспортное состояние и посредством гидроимпульсного устройства обрабатывают активной средой прискважинную подпакерную зону, с отводом через пакер части среды из скважины на поверхность, а после окончания данной обработки приводят пакер в рабочее положение и заменяют блокирующую вставку на депрессивную вставку, изолируя друг от друга каналы подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату, причем откачку пассивной среды производят через систему обратных периферийных клапанов, установленных на колонне насосно- компрессорных труб ниже пакера, в качестве гидроимпульсного устройства используют установленный ниже перфорации прискважинной зоны мультипликатор давления, который при обработке ступенчато или плавно поднимают вдоль скважины и производят обработку с частотой создаваемых импульсов от 40 до 70 в минуту и с величиной давления от 1,5 до 1,7 величины статического давления в скважине на уровне пласта, при этом в качестве активной жидкой среды используют неагрессивные жидкости или растворы с кинематической вязкостью не более 25 мм²/с (25 сСт, сантистокс) и температурой не выше 120^oC.This problem is achieved by the fact that in the method of operation of a pumping and injection well pulse installation, active liquid medium is supplied through the tubing string to the nozzle of the jet apparatus and the jet apparatus is pumped out of the formation zone along the tubing string of the passive medium, before which operations using a blocking insert installed in the tubing string, block the channels for supplying both media to the jet apparatus, and bring the packer into a transport state e and by means of a hydroimpulse device, the borehole sub-packer zone is treated with the active medium, with the part of the medium removed from the well to the surface through the packer, and after the end of this treatment, the packer is brought into working position and the blocking insert is replaced by a depressive insert, isolating the supply and active passive channels from each other media to the jet device, and the pumping of the passive medium is carried out through a system of peripheral valves installed on the column of tubing below the packer, The hydroimpulse device uses a pressure multiplier installed below the perforation of the borehole zone, which, during processing, is stepwise or smoothly raised along the well and processed with a frequency of generated pulses from 40 to 70 per minute and with a pressure value from 1.5 to 1.7 of the static pressure in the well at the reservoir level, while non-aggressive fluids or solutions with a kinematic viscosity of not more than 25 mm ² / s (25 cSt, centistokes) and a temperature of not higher than 120 ^o C. are used as an active liquid medium.

На фиг. 1 изображена насосно-эжекторная скважинная импульсная установка в период гидроимпульсной обработки скважины, на фиг. 2 - насосно-эжекторная скважинная импульсная установка в период откачки среды из скважины, а на фиг. 3 представлен мультипликатор давления для гидроимпульсной обработки. In FIG. 1 shows a pump-ejector borehole pulse installation during a hydro-pulse treatment of a well; FIG. 2 - pump-ejector borehole pulse installation during the pumping-out of the medium from the well, and in FIG. 3 shows a pressure multiplier for hydro-pulse treatment.

Насосно-эжекторная скважинная импульсная установка, предназначенная для реализации описываемого способа работы, содержит колонну 1 насосно-комрессорных труб и установленный на колонне 1 насосно-компрессорных труб струйный аппарат с активным соплом 2, камерой 3 смешения, диффузором 4, каналом 5 подвода активной среды и каналом 6 подвода пассивной среды. Установка дополнительно снабжена пакером 7, центральным обратным клапаном 8, гидроимпульсным устройством 9, перед реализацией способа установленным на колонне 1 насосно-компрессорных труб, ниже пакера 7 и ниже перфорации прискважинной зоны, системой обратных периферийных клапанов 10, расположенных на колонне 1 насосно-компрессорных труб ниже пакера 7, блокирующей вставкой 11, при этом центральный обратный клапан 8 размещен в последней. Блокирующая вставка 11 установлена с возможностью замены ее в зависимости от производимой операции на депрессивную вставку 12. При этом каналы 5 и 6 подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату перекрыты при установке блокирующей вставки 11, стенками последней, а при установке депрессивной вставки 12 указанные каналы открыты, но изолированы друг от друга путем перекрытия поперечного сечения колонны 1 насосно-компрессорных труб стенкой депрессивной вставки 12. The pump-ejector borehole pulse installation, designed to implement the described method of operation, comprises a column 1 of tubing and a jet apparatus installed on a column 1 of tubing with an active nozzle 2, a mixing chamber 3, a diffuser 4, an active medium supply channel 5 and channel 6 for supplying a passive medium. The installation is additionally equipped with a packer 7, a central check valve 8, a hydraulic pulse device 9, before the method is installed on the tubing string 1, below the packer 7 and below the borehole perforation, a system of peripheral check valves 10 located on the tubing string 1 below the packer 7, the blocking insert 11, while the Central check valve 8 is placed in the latter. The blocking insert 11 is installed with the possibility of replacing it depending on the operation performed on the depressive insert 12. Moreover, the channels 5 and 6 for supplying active and passive media to the inkjet apparatus are blocked when installing the blocking insert 11, the walls of the latter, and when installing the depressive insert 12, these channels open, but isolated from each other by overlapping the cross-section of the tubing string 1 with the wall of the depressant insert 12.

Гидроимпульсное устройство 9 выполнено в виде мультипликатора давления (мультипликаторного генератора импульсов), состоящего из корпуса 13, в котором соосно расположены поршень 14, подпружиненный клапан 15 и центральный шток 16. В корпусе 13 параллельно установлены дроссель 17 и обратный клапан 18. Клапан 15 в сочленении с поршнем 14 образуют камеру 19, имеющую попеременную гидравлическую связь с затрубным пространством 20 посредством полости 21 и радиальных каналов 22 и 23. Между торцем с диаметром d2 клапана 15 и корпусом 13 образована камера нагнетания 24, предназначенная для подвода активной жидкой среды и для усиления возврата клапана 15. The water-pulse device 9 is made in the form of a pressure multiplier (multiplier pulse generator), consisting of a housing 13, in which a piston 14, a spring-loaded valve 15 and a central stem 16 are coaxially located. A throttle 17 and a check valve 18 are installed in parallel in the housing 13. with the piston 14 form a chamber 19 having an alternating hydraulic connection with the annular space 20 through the cavity 21 and the radial channels 22 and 23. Between the end face with a diameter d2 of the valve 15 and the housing 13 is formed of the injection chamber 24, designed to supply an active liquid medium and to enhance the return of the valve 15.

В центрально части корпуса 13 выполнена камера управления 25, в которой формируется колебательный процесс мультипликации. In the central part of the housing 13, a control camera 25 is made in which an oscillatory animation process is formed.

Кроме того, у мультипликатора давления выполнены камера мультипликации 26, образованная между торцем с диаметром d1 поршня 14 и корпусом 13, выходная нижняя камера 27, связанная с затрубным пространством 20 посредством радиальных каналов 28 и выходной канавки 29, при этом поршень 14 и клапан 15 выполнены в виде цилиндрических втулок, наружная поверхность каждой из которых образована тремя цилиндрическими участками, увеличивающимися по диаметру к месту взаимного контакта, причем наименьший наружный диаметр dl поршня 14, со стороны камеры мультипликации 26 выполнен большим, чем аналогичный диаметр d2 клапана 15 со стороны камеры нагнетания 24. Поршень 14 выполнен с наибольшим наружным диаметром d3. In addition, at the pressure multiplier there is a multiplication chamber 26 formed between the end face with the diameter d1 of the piston 14 and the housing 13, the output lower chamber 27 connected to the annular space 20 by means of radial channels 28 and the output groove 29, while the piston 14 and the valve 15 are made in the form of cylindrical bushings, the outer surface of each of which is formed by three cylindrical sections increasing in diameter to the point of mutual contact, the smallest outer diameter dl of the piston 14, from the side of the camera 26 is made larger than the same diameter d2 of the valve 15 from the side of the discharge chamber 24. The piston 14 is made with the largest outer diameter d3.

Способ работы насосно-эжекторной скважинной импульсной установки реализуется следующим образом. The method of operation of the pump-ejector borehole pulse installation is implemented as follows.

По колонне 1 насосно-компрессорных труб подают под давлением в насосно-эжекторную установку активную жидкую среду, в качестве которой используют неагрессивные жидкости или растворы с кинематической вязкостью не более 25 мм²/с (25 сантистокс) и температурой не выше 120^oC, например нефть, непредельный керосин, водные растворы кислот (до 8%), кроме HF, солевые растворы и т.п.An active liquid medium is supplied through a tubing string 1 under pressure to a pump-ejector unit, using non-aggressive liquids or solutions with a kinematic viscosity of not more than 25 mm ² / s (25 centistokes) and a temperature not exceeding 120 ^o C, for example oil, unsaturated kerosene, aqueous solutions of acids (up to 8%), except for HF, saline solutions, etc.

Под рабочим давлением активная жидкая среда по колонне 1 через обратный клапан 8 поступает в мультипликатор давления, установленный ниже перфорации прискважинной зоны. На этом этапе работы установки блокирующая вставка 11, предварительно установленная в колонне 1 труб, препятствует поступлению сред в канал 5 подвода активной среды и в канал 6 подвода пассивной среды. Одновременно с этим под действием давления активной среды закрыт ее проход через систему обратных периферийных клапанов 10. При этом пакер 7 приведен в транспортное состояние (не распакерован) и не препятствует перетеканию среды между подпакерной и надпакерной зонами. Поступившая в мультипликатор давления активная жидкая среда попадает через осевой канал центрального штока 16 в выходную камеру 27 и в камеру управления 25. Из камеры 27 активная жидкая среда через радиальные каналы 28 и выходную канавку 29 равномерно обрабатывает затрубное пространство 20. На выходе происходит дросселирование потока активной жидкой среды и таким образом создается перепад давления между линией нагнетания и затрубным пространством 20. При подъеме давления в камере 27 среда через обратный клапан 18 поступает в камеру мультипликации 26 и воздействует на торец поршня 14, а с противоположной стороны то же давление воздействует на торец клапана 15, тем самым способствуя сопряжению поршня 14 и клапана 15. Так как конструктивно наружный диаметр d1 торца поршня 14 выполнен больше наружного диаметра d2 торца клапана 15, то при равенстве давлений на данных торцах возникает результирующая сила взвода сопряженных поршня 14 и клапана 15, которая вызывает их движение в сторону камеры нагнетания 24, в результате камера 19 сообщается посредством радиальных каналов 22 с камерой управления 25, где давление нагнетается, что вызывает расстыковку поршня 14 и клапана 15. После расстыковки клапан 15 будет продолжать двигаться в том же направлении и перекроет подвод активной жидкой среды к выходной камере 27. Давление камеры управления 25 переместит поршень 14 в сторону выходной камеры 27, при этом в камере 26 возникает давление мультипликации. Коэффициент мультипликации обеспечивают до 1,7 (отношение d3 к d1). Активной жидкой средой с повышенным давлением вновь обрабатывают затрубное пространство 20. Когда поршень 14 займет положение, при котором совместятся каналы 22 и 23 давление в камере управления 25 резко упадет и клапан 15 под действием пружины состыкуется с поршнем 14. После стыковки поршня 14 и клапана 15 цикл повторяется, т.е. обеспечивается пульсирующее воздействие активной среды на затрубное пространство 20. Under operating pressure, the active liquid medium through the column 1 through the check valve 8 enters the pressure multiplier installed below the perforation of the borehole zone. At this stage of the installation, the blocking insert 11, previously installed in the pipe string 1, prevents media from entering the active medium supply channel 5 and the passive medium supply channel 6. At the same time, under the influence of the pressure of the active medium, its passage through the peripheral check valve system 10 is closed. In this case, the packer 7 is brought into a transport state (not unpacked) and does not prevent the medium from flowing between the sub-packer and over-packer zones. The active fluid received in the pressure multiplier flows through the axial channel of the central rod 16 into the outlet chamber 27 and into the control chamber 25. From the chamber 27, the active fluid through the radial channels 28 and the outlet groove 29 uniformly processes the annulus 20. At the outlet, the active flow is throttled liquid medium and thus creates a pressure differential between the discharge line and the annulus 20. When the pressure rises in the chamber 27, the medium through the check valve 18 enters the chamber multiplier 26 and acts on the end face of the piston 14, and on the opposite side, the same pressure acts on the end face of the valve 15, thereby facilitating the coupling of the piston 14 and the valve 15. Since the outer diameter d1 of the end face of the piston 14 is structurally larger than the outer diameter d2 of the end face of the valve 15, then when the pressures are equal at these ends, the resulting platoon force of the conjugated piston 14 and valve 15 arises, which causes them to move towards the pressure chamber 24, as a result of which the camera 19 communicates via radial channels 22 with the control camera 25, where e is pressurized, which causes the piston 14 and valve 15 to undock. After undocking, the valve 15 will continue to move in the same direction and block the supply of active liquid medium to the outlet chamber 27. The pressure of the control chamber 25 will move the piston 14 toward the outlet chamber 27, while in the chamber 26 there is a multiplication pressure. The multiplier provides up to 1.7 (d3 to d1 ratio). An annular space 20 is again treated with an active liquid medium with increased pressure. When the piston 14 occupies a position in which the channels 22 and 23 are combined, the pressure in the control chamber 25 drops sharply and the valve 15 contacts the piston 14 under the action of the spring. After the piston 14 and valve 15 are joined the cycle repeats, i.e. provides a pulsating effect of the active medium on the annulus 20.

Работу мультипликатора давления возможно проводить путем прокачивания через него активной жидкой среды в течение 20-30 минут с одним расходом (3-6 л/с), а затем расход постепенно увеличивают примерно в два раза (6-12 л/с), начинают обработку, установив мультипликатор давления (выходные каналы) ниже перфорации прискважинной зоны (примерно на 2 метра), а затем его ступенчато или плавно поднимают вдоль скважины и производят обработку с частотой создаваемых импульсов от 40 до 70 импульсов в минуту и с величиной давления от 1,5 до 1,7 величины статического давления в скважине на уровне пласта. Время работы в зависимости от механических свойств коллектора составляет, как правило, 90-120 минут на 1 метр интервала перфорации. The work of the pressure multiplier can be carried out by pumping active liquid medium through it for 20-30 minutes at a single flow rate (3-6 l / s), and then the flow rate is gradually increased approximately twice (6-12 l / s), the treatment begins by setting the pressure multiplier (output channels) below the perforation of the near-wellbore zone (about 2 meters), and then it is stepwise or smoothly lifted along the well and processing is performed with a frequency of generated pulses from 40 to 70 pulses per minute and with a pressure value of 1.5 up to 1.7 static The pressure in the well at the reservoir level. The operating time, depending on the mechanical properties of the collector, is usually 90-120 minutes per 1 meter of perforation interval.

Благодаря наличию жидкости в порах скважины создаваемые колебания распространяются в прискважинной зоне пласта. В результате возникают механические нарушения в пористой среде, происходит разупрочнение кольматирующего материала и глинистых включений, от стенок поровых каналов отделяются загрязняющие поровые каналы частицы, внесенные в поры как на стадии бурения скважины (частицы бурового раствора), так и на стадии эксплуатации скважины (при глушении скважины и других операциях). Во время работы следят за наличием взвешенных частиц в извлекаемой из скважины жидкой среды. По окончании обработки поднимают мультипликатор давления примерно на два метра выше верхних отверстий перфорации, затем скважину глушат, демонтируют линию нагнетания, монтируют фонтанную арматуру, обратной промывкой поднимают блокирующую вставку 11, фонтанную арматуру демонтируют и устанавливают пакер (приводят его в рабочее положение), а в струйном аппарате устанавливают депрессивную вставку 12, изолируя друг от друга каналы подвода 5 и 6 к струйному аппарату. Далее путем прокачки активной среды через струйный аппарат в прискважинной зоне создают депрессию, вызывая приток пассивной жидкой среды из пласта и вымывая таким образом из прискважинной зоны взвешенные частицы, причем откачку пассивной среды производят через систему обратных периферийных клапанов 10, установленных на колонне 1 насосно-компрессорных труб ниже пакера 7. Due to the presence of fluid in the pores of the well, the generated oscillations propagate in the near-wellbore zone of the formation. As a result, mechanical disturbances occur in the porous medium, softening of the clogging material and clay inclusions occurs, particles contaminating the pore channels are separated from the walls of the pore channels, introduced into the pores both at the stage of drilling the well (particles of the drilling fluid) and at the stage of well operation (during jamming wells and other operations). During operation, the presence of suspended particles in the extracted fluid from the well is monitored. At the end of the treatment, the pressure multiplier is raised about two meters above the upper perforation holes, then the well is shut off, the injection line is disassembled, the fountain fittings are mounted, the blocking insert 11 is raised by backwash, the fountain fittings are dismantled and the packer is installed (put it into working position), and the inkjet apparatus is installed depressant insert 12, isolating from each other the supply channels 5 and 6 to the inkjet apparatus. Then, by pumping the active medium through the jet apparatus in the borehole zone, depression is created, causing an inflow of a passive liquid medium from the reservoir and thus washing out suspended particles from the borehole zone, and the passive medium is pumped out through a system of peripheral check valves 10 installed on the tubing string 1 pipes below packer 7.

Claims

1. The method of operation of a pumping-ejector borehole pulse installation, comprising supplying an active liquid medium through a column of tubing to a nozzle of a jet apparatus and pumping out a passive medium from a formation zone through a column of tubing of a passive medium by a blocking tubing apparatus, with blocking prior to said operations the inserts installed in the tubing string block the channels for supplying both media to the jet apparatus, bring the packer into a transport state, and by means of a water-pulse device TWA treats the near-bore sub-packer zone with the active medium with a part of the medium removed from the well to the surface through the packer, and after the end of the treatment, the packer is brought into working position and the blocking insert is replaced by a depressive insert, isolating the channels for supplying active and passive media to the jet device from each other, moreover, the passive medium is pumped out through a system of peripheral check valves installed on the tubing string below the packer, characterized in that as a hydraulic pulse The device uses a pressure multiplier installed below the perforation of the near-wellbore zone, which, during processing, is stepwise or smoothly raised along the well and processed with a frequency of generated pulses of 40–70 per minute and with a pressure value of 1.5–1.7 of the static pressure in the well at a level layer.

2. The method according to claim 1, characterized in that non-aggressive liquids or solutions with a kinematic viscosity of not more than 25 mm ² / s and a temperature of not higher than 120 ° C are used as the active liquid medium.