EA030269B1

EA030269B1 - Устройство для гидроимпульсной обработки пласта

Info

Publication number: EA030269B1
Application number: EA201600604A
Authority: EA
Inventors: Эльмир Саттарович Кузяев
Original assignee: Эльмир Саттарович Кузяев
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2018-07-31
Also published as: EA201600604A1

Abstract

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройствам для вторичного вскрытия и гидроимпульсной обработки призабойной зоны пласта в нефтегазовых скважинах. Устройство для гидроимпульсной обработки пласта содержит соединенную с колонной НКТ имплозионную камеру 2 многоразового действия, выполненную в виде цилиндра. Имплозионная камера 2 имеет расширение 4 в ее верхней части и расширение 5 в ее нижней части. В имплозионной камере 2 размещен плунжер 6, соединенный через шток 7 с поршнем 8 гидроцилиндра 3. На штоке 7 размещен запорный клапан 12, установленный в посадочное седло 13, выполненное между гидроцилиндром 3 и расширением 4 в верхней части имплозионной камеры 2. К нижней части имплозионной камеры 2 присоединен перфоратор 1, между которыми установлен запорный клапан 14 и выполнены переточные каналы 15 в корпусе перфоратора и гидромониторные каналы 16 в пробойниках 17. Технический результат - создание депрессии на призабойную зону пласта любое необходимое количестве раз.

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройствам для вторичного вскрытия и гидроимпульсной обработки призабойной зоны пласта в нефтегазовых скважинах. Устройство для гидроимпульсной обработки пласта содержит соединенную с колонной НКТ имплозионную камеру 2 многоразового действия, выполненную в виде цилиндра. Имплозионная камера 2 имеет расширение 4 в ее верхней части и расширение 5 в ее нижней части. В имплозионной камере 2 размещен плунжер 6, соединенный через шток 7 с поршнем 8 гидроцилиндра 3. На штоке 7 размещен запорный клапан 12, установленный в посадочное седло 13, выполненное между гидроцилиндром 3 и расширением 4 в верхней части имплозионной камеры 2. К нижней части имплозионной камеры 2 присоединен перфоратор 1, между которыми установлен запорный клапан 14 и выполнены переточные каналы 15 в корпусе перфоратора и гидромониторные каналы 16 в пробойниках 17. Технический результат создание депрессии на призабойную зону пласта любое необходимое количестве раз.

030269 Β1

030269

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройствам для вторичного вскрытия и гидроимпульсной обработки призабойной зоны пласта в нефтегазовых скважинах.

Широко известны устанавливаемые на геофизическом кабеле устройства кумулятивной перфорации и обработки призабойной зоны пласта методом имплозии (КИ 2211313, 27.08.2003; КИ 3131512, 10.06.1999; КИ 2072421, 27.01.1997). Недостаток всех указанных устройств заключается в том, что вскрытие и последующая обработка призабойной зоны пласта (ПЗП) отдельного 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.

Также известно устройство для создания перфорационных каналов в скважине, устанавливаемое на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), включающее корпус, клин с пазом, гидроцилиндр и по меньшей мере один рабочий орган с гидромониторным каналом, размещенным в пазу опоры и клина с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения, при этом клин установлен над поршнем гидроцилиндра, на котором закреплена опора рабочего органа, а подпоршневая полость сообщена посредством трубок с гидромониторным каналом рабочего органа и надклиновой полостью подачи рабочей жидкости (патент на изобретение КИ № 2521427, опубл. 27.06.2014).

Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является устройство для гидромеханической перфорации скважин и гидроимпульсной обработки продуктивных пластов, в котором используется импульс гидроудара создаваемый имплозионной камерой. Устройство содержит устанавливаемый в скважине и взаимодействующий с колонной насосно-компрессорных труб гидромеханический прокалывающий перфоратор, в корпусе которого установлен по меньшей мере один пробойник, выполненный с возможностью перемещения в радиальном направлении под воздействием давления рабочей жидкости, пробойник снабжен гидромониторным каналом с запорным клапаном, при этом в верхней части корпуса перфоратора установлен гидропривод, выполненный в виде имплозионной камеры (цилиндра), внутри которой имеет возможность перемещаться плунжер, в устройстве имеется переточный канал, верхняя часть имплозионной камеры выполнена с расширением (ЕА № 201301096 (А1), опубл. 30.04.2015).

К недостаткам прототипа следует отнести то, что конструкция устройства не позволяет сформировать качественные флюидопроводящие каналы в призабойной зоне пласта (ПЗП) в связи с тем, что создание депрессии на пласт для извлечения из него кольматанта осуществляется один раз. Кроме того, при фиксации устройства в скважине от его осевого перемещения при создании разряжения в его имплозионной камере, используется отдельный узел - якорь, для надежной установки которого требуются подготовительные работы по очистки внутренней поверхности обсадной колонны от асфальтосмолопарафиновых отложений, что предусматривает дополнительную спускоподъемную операцию специального оборудования (скрепер, щетки и т.д.).

Техническая задача изобретения заключается в улучшении фильтрационных свойств призабойной зоны пласта (ПЗП) и упрощении конструкции устройства.

Достигаемый технический результат - обеспечение депрессии на ПЗП более одного раза при создании разряжения в имплозионной камере, не требующее фиксации устройства якорем.

Техническая задача достигается тем, что устройство для гидроимпульсной обработки пласта содержит выполненный с возможностью установки в скважине и взаимодействия с колонной насоснокомпрессорных труб (НКТ) прокалывающий перфоратор по меньшей мере с одним пробойником, снабженным по меньшей мере одним каналом, гидроцилиндр, при этом сверху перфоратора установлена имплозионная камера, имеющая форму цилиндра с расширением в верхней части, внутри которой размещен плунжер с возможностью его перемещения, отличающееся тем, что дополнительно имплозионная камера имеет расширение в нижней части, а верхняя часть имплозионной камеры жестко связана с гидроцилиндром, безштоковая полость которого сообщается с полостью скважины, а штоковая полость сообщается с полостью насосно-компрессорных труб НКТ, вверху и внизу имплозионной камеры размещены запорные клапаны, плунжер имплозионной камеры соединен через шток с поршнем гидроцилиндра.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:

дополнительно имплозионная камера имеет расширение в нижней части; в верхней части имплозионная камера жестко связана с гидроцилиндром; безштоковая полость гидроцилиндра сообщается с полостью скважины; штоковая полость гидроцилиндра сообщается с полостью НКТ;

вверху и внизу имплозионной камеры размещены запорные клапаны; плунжер имплозионной камеры соединен через шток с поршнем гидроцилиндра. Поэтому можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Заявляемое устройство может быть выполнено на стандартном оборудовании с использованием из- 1 030269

вестных технологических процессов, поэтому оно соответствует критерию "промышленная применимость".

Производительность устройства в эксплуатации повышается за счет использования жестко соединенного через шток поршня гидроцилиндра и плунжера имплозионной камеры с возможностью их осевого перемещения вверх и вниз вдоль оси гидроцилиндра и имплозионной камеры. Выполнение запорных клапанов с двух сторон имплозионной камеры позволяют создавать разряжение над и под плунжером, что приводит к возникновению депрессии и репрессии в ПЗП. Простота заявляемой конструкции устройства не требует использования якоря для исключения осевого перемещения устройства в скважине, т.к. для создания разряжения в имплозионной камере используется давление жидкости, воздействующее на возвратно-поступательное перемещение поршня гидроцилиндра.

При проведении патентно-информационных исследований заявляемая совокупность признаков выявлена не была. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень". Перфоратор может иметь конструкцию с разным количеством пробойников, основным условием которого является наличие каналов в его корпусе и в теле пробойника, позволяющих сообщать внутреннюю полость имплозионной камеры с закалонным пространством скважины.

На чертежах схематично изображен перфоратор с двумя пробойниками.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства в начале работы.

На фиг. 2 изображен общий вид устройства при создании репрессии на пласт.

На фиг. 3 изображен общий вид устройства при создании депрессии на пласт.

Заявляемое устройство содержит соединенный с колонной НКТ перфоратор 1. Внутри НКТ размещены имплозионная камера 2 и соединенный с ней гидроцилиндр 3. Имплозионная камера 2 многоразового действия, выполненная в виде цилиндра, имеет расширение 4 в ее верхней части и расширение 5 в ее нижней части. В имплозионной камере 2 размещен плунжер 6, соединенный через шток 7 с поршнем 8 гидроцилиндра 3. Безштоковая полость гидроцилиндра 3 сообщена с внутренней полостью обсадной колонны 9 - каналом 10. Штоковая полость гидроцилиндра 3 сообщена с полостью НКТ - каналом 11. На штоке 7 размещен запорный клапан 12, взаимодействующий с посадочным седлом 13, выполненным между гидроцилиндром 3 и расширением 4 в верхней части имплозионной камеры 2. Расширение 5 имплозионной камеры 2 соединяется с перфоратором 1, между которыми установлен запорный клапан 14 и выполнены переточные каналы 15, сообщающиеся с гидромониторными каналами 16 пробойников 17.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Устройство на колонне НКТ спускают в скважину к заданному интервалу перфорации и обработки ПЗП, затем внутреннюю полость НКТ и имплозионной камеры 2 заполняют рабочей жидкостью (кислотные растворы, углеводородные растворители, проппант и т.д.). После чего известным способом производят перфорацию обсадной колонны 9. Затем поднимают давление рабочей жидкости в полости НКТ, которая, поступая в штоковую полость гидроцилиндра 3 через канал 11, воздействует на поршень 8, перемещая его вверх, который увлекает за собой через шток 7 плунжер 6. При этом в безштоковой полости плунжера 6 создается разряжение, т.к. приток скважинной жидкости перекрыт запорным клапаном 14. Как только плунжер 6 входит в расширение 4 имплозионной камеры 2, он, упираясь, открывает клапан 12, и под действием перепада давления над и под плунжером 6 рабочая жидкость устремляется вниз. Указанный поток жидкости обладает высокой скоростью и значительным ударным импульсом (кинетическая энергия падающего столба жидкости переходит в энергию гидроудара и достигает значений в сотни атмосфер). В результате этого запорный клапан 14 открывается и жидкость через каналы 15 и 16 с большой скоростью, устремляется в заколонное пространство, создавая репрессию на ПЗП. Затем давление жидкости в полости НКТ сбрасывают, а во внутренней полости обсадной колонны 9 поднимают. При этом скважинная жидкость, поступая через канал 10 в безштоковую полость гидроцилиндра 3, перемещает поршень 8 вниз, толкая через шток 7 плунжер 6, создавая разряжение в штоковой полости имплозионной камеры 2, т.к. запорный клапан 12, находясь в посадочном седле 13, перекрывает приток жидкости из НКТ. Как только плунжер 6 входит в расширение 5 имплозионной камеры 2, он, отжимая, открывает запорный клапан 14, создавая депрессию на ПЗП, при которой пластовая жидкость вместе с кольматантом устремляется по каналам 16 и 15 в имплозионную камеру 2. Затем циклы по обработке ПЗП в данном интервале, создавая репрессию и депрессию, повторяют необходимое количество раз (осуществляя так называемый эффект ватуза). После обработки данного интервала, устройство перемещают на следующий интервал и повторяют вышеуказанный, процесс. По окончании перфорации и обработки всех интервалов заявляемое устройство извлекают из скважины.

Заявляемая конструкция устройства позволяет улучшить фильтрационные свойства пласта за счет создания депрессии на его призабойную зону любое необходимое количество раз. Кроме того, заявляемая конструкция позволяет исключить использование якоря для обеспечения фиксации устройства от его осевого перемещения вдоль оси скважины.

- 2 030269

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для гидроимпульсной обработки пласта, содержащее выполненный с возможностью установки в скважине и взаимодействия с колонной насосно-компрессорных труб прокалывающий перфоратор по меньшей мере с одним пробойником, снабженным по меньшей мере одним каналом, гидроцилиндр, при этом сверху перфоратора установлена имплозионная камера, имеющая форму цилиндра с расширением в верхней части, внутри которой размещен плунжер с возможностью его перемещения, отличающееся тем, что дополнительно имплозионная камера имеет расширение в нижней части, а верхняя часть имплозионной камеры жестко связана с гидроцилиндром, бесштоковая полость которого сообщается с полостью скважины, а штоковая полость сообщается с полостью колонной насоснокомпрессорных труб, вверху и внизу имплозионной камеры размещены запорные клапаны, плунжер имплозионной камеры соединен через шток с поршнем гидроцилиндра.

- 3 030269