EA028610B1

EA028610B1 - Устройство для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта

Info

Publication number: EA028610B1
Application number: EA201600334A
Authority: EA
Inventors: Эльмир Саттарович Кузяев; Сергей Николаевич Шестаков
Original assignee: Эльмир Саттарович Кузяев; Сергей Николаевич Шестаков
Priority date: 2016-03-21
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2017-12-29
Also published as: EA201600334A1

Abstract

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройствам для вторичного вскрытия и обработки продуктивных пластов в целях интенсификации добычи нефти и газа. Устройство для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта содержит корпус 1, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ). Вдоль оси корпуса 1 на верхнем и нижнем уровнях размещены соответственно поршни 2 и 3, каждый из которых снабжен пробойником 4 и 5 соответственно. Пробойники 4 и 5 способны формировать отверстия в обсадной колонне 6 путем радиального перемещения поршней 2 и 3 от оси корпуса 1 под воздействием давления рабочей жидкости, которая поступает по основному каналу 7 и сообщающимся с ним подводящим каналам 8. В поршне 2 выполнен переточный канал 9, который переходит в гидромониторный канал 10 пробойника 4 для выхода рабочей жидкости за обсадную колонну 6. В переточном канале 9 по необходимости может быть выполнен клапан предельного давления 11. В поршне 3 выполнен гидроканал 12, соединяющий отверстия 13 пробойника 5 с камерой смешения 14 струйного насоса 15. В гидроканале 12 по необходимости может быть установлен автономный манометр 16. Основной канал 7 соединяет внутреннюю полость НКТ с соплом 17 струйного насоса 15, а внутренняя полость диффузора 18 струйного насоса 15 сообщается с внутриколонным пространством. Технический результат - уменьшение риска обводнения продуктивного горизонта в процессе гидромониторной обработки призабойной зоны пласта (ПЗП).

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройствам для вторичного вскрытия и обработки продуктивных пластов в целях интенсификации добычи нефти и газа.

Известны устройства обработки продуктивных пластов в целях интенсификации притока, включающие вторичное вскрытие обсадной колонны кумулятивным перфоратором и обработку призабойной зоны пласта (ПЗП) методом создания депрессии с использованием струйной установки, включающей струйный насос и пакер (8И № 1570384, 8И № 1572084, КИ № 2015317, КИ № 218834, КИ № 2213277).

В настоящее время для перфорации скважин широкое распространение получили более безопасные технологии с использованием высокоэффективных гидромеханических перфораторов многоразового действия, которые устанавливаются в скважине на колонне насосно-компрессорных труб. Они могут иметь различные типы и формы рабочих органов и гидромониторных каналов и насадок, которые обеспечивают гидродинамический размыв каверн в заколонном пространстве скважины высокоскоростными струями рабочей жидкости (КИ № 2487990, КИ № 92088, КИ № 2070959).

Общим недостатком известных технологий для обработки призабойной зоны пласта (ПЗП) на депрессии предусматривают необходимость извлечения указанных устройств и последующего дополнительного спуска в скважину струйной установки.

Комплексная обработка продуктивных пластов за одну спускоподъемную операцию достигается объединением известных скважинных устройств в многофункциональную установку (полезная модель КИ № 92466, 2010 - прототип). Известное устройство содержит установленные последовательно сверху вниз на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) средство для очистки скважины воздействием на пласт методом депрессии - струйный насос, затем пакер, а в нижней части колонны НКТ - гидромеханический прокалывающий перфоратор. Прокалывающий перфоратор выполнен с установленным в его 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).

К недостатку прототипа следует отнести то, что известное устройство имеет высокую металлоемкость и сложность конструктивного выполнения. Еще одним существенным недостатком прототипа является то, что при гидромониторной обработке призабойной зоны пласта (ПЗП) в каждом интервале возникает риск обводнения продуктивного горизонта, так как используемый для этого насосный агрегат, например ЦА320, подает рабочую жидкость в пласт через перфоратор с производительностью 17-20 л/с в течении 5-10 мин, что необходимо для размыва цементного камня за обсадной колонной после ее прокола для сообщения скважины с пластом. Поскольку в первый момент гидромониторные каналы в пробойниках вплотную взаимодействуют с цементным камнем, а для его размыва необходим так называемый разгон струи рабочей жидкости, то пласт еще не может принимать эту жидкость, а выход в скважину ей заблокирован телом пробойника. Большой объем жидкости устремляется по пути наименьшего сопротивления, т.е. по самому слабому участку, которым является место сцепления цементного камня со стенкой обсадной колонны или породы. Из-за этого образуются каналы для миграции флюида с подстилающих водоносных горизонтов.

Техническая задача заявляемого изобретения направлена на улучшение условий эксплуатации скважины при одновременном снижении затрат на обработку пласта.

Технический результат - уменьшение риска обводнения продуктивного горизонта в процессе гидромониторной обработки призабойной зоны пласта (ПЗП).

Техническая задача решается тем, что заявляемое устройство для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта включает установленные на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос, имеющий сопло, камеру смешения и диффузор, сообщающийся с внутриколонным пространством, и гидромеханический прокалывающий перфоратор, снабженный поршнями с пробойниками, которые выполнены с возможностью перемещения в радиальном направлении под воздействием давления рабочей жидкости, перфоратор имеет гидроканалы для направленной подачи рабочей жидкости, причем струйный насос и гидромеханический прокалывающий перфоратор размещены в едином корпусе, в котором выполнен основной канал для подачи рабочей жидкости, сообщающий внутреннюю полость НКТ с соплом струйного насоса и поршнями перфоратора, а последний представлен размещенными вдоль продольной оси корпуса по меньшей мере двумя поршнями с пробойниками, при этом по меньшей мере в одном из поршней гидроканал выполнен в виде переточного канала, переходящего в гидромониторный канал пробойника для выхода рабочей жидкости за обсадную колонну, а в другом поршне гидроканал с одной стороны соединен с камерой смешения струйного насоса, а со стороны пробойника гидроканал переходит в отверстия для забора рабочей и пластовой жидкости из заколонного пространства в скважину.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта отличается следующими признаками:

струйный насос и гидромеханический прокалывающий перфоратор размещены в едином корпусе, в котором выполнен основной канал для подачи рабочей жидкости, сообщающий внутреннюю полость

- 1 028610

НКТ с соплом струйного насоса и поршнями перфоратора;

вдоль продольной оси корпуса размещены по меньшей мере два поршня с пробойниками; по меньшей мере в одном из поршней гидроканал выполнен в виде переточного канала, переходящего в гидромониторный канал пробойника для выхода рабочей жидкости за обсадную колонну;

в другом поршне гидроканал с одной стороны соединен с камерой смешения струйного насоса, а со стороны пробойника гидроканал переходит в отверстия для забора рабочей и пластовой жидкости из заколонного пространства в скважину.

Поэтому можно предположить, что заявляемое изобретение соответствует критерию новизна. Конструкция заявляемого устройства для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта позволяет уменьшить риск обводнения продуктивного горизонта путем исключения нарушения цементного кольца выше и ниже интервала перфорации и обработки ПЗП за счет откачивания избыточного объема рабочей жидкости из заколонного пространства в скважину. При проведении патентноинформационных исследований заявляемая совокупность признаков не была выявлена, поэтому заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретательский уровень.

Изобретение может быть выполнено на стандартном оборудовании с применением известных конструктивных элементов и способов их сборки. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию промышленная применимость.

На фиг. 1 схематично представлено устройство для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта в транспортном положении; на фиг. 2 - устройство для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта в рабочем положении; на фиг. 3 - исполнение гидромониторных каналов в заявляемом устройстве для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта; на фиг. 4 - исполнение клапана предельного давления, автономного манометра.

Заявляемое устройство для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта содержит корпус 1, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ). Вдоль оси корпуса 1 на верхнем и нижнем уровнях размещены соответственно поршни 2 и 3, каждый из которых снабжен пробойником 4 и 5 соответственно. Пробойники 4 и 5 способны формировать отверстия в обсадной колонне 6 путем радиального перемещения поршней 2 и 3 от оси корпуса 1 под воздействием давления рабочей жидкости, которая поступает по основному каналу 7 и сообщающимся с ним подводящим каналам 8. В поршне 2 выполнен переточный канал 9, который переходит в гидромониторный канал 10 пробойника 4 для выхода рабочей жидкости за обсадную колонну 6. В переточном канале 9 при необходимости может быть выполнен клапан предельного давления 11 (фиг. 4). В поршне 3 выполнен гидроканал 12, соединяющий отверстия 13 пробойника 5 с камерой смешения 14 струйного насоса 15. В гидроканале 12 при необходимости может быть установлен автономный манометр 16 (фиг. 4). Основной канал 7 так же соединяет внутреннюю полость НКТ с соплом 17 струйного насоса 15, а внутренняя полость диффузора 18 струйного насоса 15 сообщается с внутриколонным пространством.

Устройство для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта работает следующим образом.

Заявляемое устройство для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта на колонне НКТ спускают в скважину к интервалу перфорации. Затем по НКТ подают под давлением рабочую жидкость (кислотные растворы, химреагенты и т. д.) в основной канал 7 корпуса 1. Рабочая жидкость поступает под поршни 2 и 3 через подводящие каналы 8, воздействуя на них и перемещая их в радиальном направлении от оси корпуса 1. В результате движения поршней 2, 3 их пробойники 4, 5 формируют отверстия в обсадной колонне 6. При этом, часть рабочей жидкости, проходя по переточному каналу 9 поршня 2 и выходя, с большой скоростью, через гидромониторный канал 10 пробойника 4 за обсадную колонну 6, размывает цементный камень и прилегающую горную породу, формируя каверну, сообщающую скважину с пластом. При этом, часть рабочей жидкости поступает в сопло 17 струйного насоса 15. Струйный насос 15 принудительно откачивает, создавая депрессию на пласт как избыточный объем рабочей так и пластовую жидкости из заколонного пространства в скважину через отверстия 13 пробойника 5. Данный эффект происходит из-за наличия в поршне 3 гидроканала 12, сообщающего входные окна 13 с камерой смешения 14 струйного насоса 15 и диффузора 18 струйного насоса 15, полость которого сообщается с внутриколонным пространством. После обработки данного интервала, давление рабочей жидкости сбрасывают до гидростатического и устройство перемещают на следующий интервал перфорации и обработки ПЗП. При осевом перемещении устройства поршни 2, 3 вталкиваются в исходное транспортное положение, чему способствует коническая форма их пробойников 4, 5 (например, треугольнообразная призма). После перфорации и обработки всех интервалов устройство для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта извлекают из скважины.

В поршне 2 в его переточном канале 9 может быть установлен клапан предельного давления 11, который обеспечивает возможность получения дополнительного результата, связанного с обеспечением возможности перекрывать в необходимый момент выход рабочей жидкости через гидромониторные каналы 10 в заколонное пространство в его пробойнике 4. Это позволяет струйному насосу 15 создавать необходимую депрессию на пласт без закачки в него рабочей жидкости.

В гидроканале 12 поршня 3 может быть установлен автономный манометр 16 для регистрации

- 2 028610 уровня депрессии на пласт.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет упростить конструкцию устройства для перфорации скважины и гидромониторной обработки пласта за счет исключения пакера, исключения риска заколонного перетока путем принудительного откачивания избыточного объема рабочей жидкости через входные окна прокалывающего инструмента, что улучшает условия эксплуатации скважины и снижает затраты на обработку пласта.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство для обработки призабойной зоны пласта, включающее установленные на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос, имеющий сопло, камеру смешения и диффузор, сообщающийся с внутриколонным пространством, и гидромеханический прокалывающий перфоратор, снабженный поршнями с пробойниками, которые выполнены с возможностью перемещения в радиальном направлении под воздействием давления рабочей жидкости, перфоратор имеет гидроканалы для направленной подачи рабочей жидкости, отличающееся тем, что струйный насос и гидромеханический прокалывающий перфоратор размещены в едином корпусе, в котором выполнен основной канал для подачи рабочей жидкости, сообщающий внутреннюю полость насосно-компрессорных труб с соплом струйного насоса и поршнями перфоратора, размещенными вдоль продольной оси корпуса, при этом по меньшей мере в одном из поршней гидроканал выполнен в виде переточного канала, переходящего в гидромониторный канал пробойника для выхода рабочей жидкости за обсадную колонну, а в другом поршне гидроканал с одной стороны соединен с камерой смешения струйного насоса, а со стороны пробойника гидроканал переходит в отверстия для забора рабочей и пластовой жидкости из заколонного пространства в скважину.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в переточном канале поршня установлен клапан предельного давления.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в гидроканале поршня установлен автономный манометр.