RU2111348C1

RU2111348C1 - Method of treatment and cleaning of wells and bottom-hole formation zone

Info

Publication number: RU2111348C1
Application number: RU94000493A
Authority: RU
Inventors: Валерий Петрович Дыбленко; Илья Александрович Туфанов; Ришад Яхиевич Шарифуллин
Original assignee: Валерий Петрович Дыбленко; Илья Александрович Туфанов; Ришад Яхиевич Шарифуллин
Priority date: 1994-01-05
Filing date: 1994-01-05
Publication date: 1998-05-20

Abstract

FIELD: oil producing industry, particular, methods of cleaning, completion and recovery of well productivity, cleaning of bottom-hole formation zone, enhancing of producing ability of wells including inclined and horizontal ones. SUBSTANCE: method includes vibration action by hydrodynamic source which produces on bottom hole high-amplitude low-frequency elastic vibrations and gas-water foam when pumping through bottom hole of gas-water foam system - mixture of foam-generating solution and gas. Efficiency of treatment may be enhanced by addition to water of surfactant. To increase efficiency of cleaning of bottom-hole formation zone, gas-water mixture may be injected through annular space, and withdrawal of impurities with the aid of gas-water foam through tubing string. EFFECT: increased efficiency of cleaning of bottom-hole formation zone due to continuous action with intensive elastic vibrations and production in back flow of gas-water foam with regulated gas-content to ensure optimal level of depression on formation and most favorable conditions, both, for withdrawal of polluting liquid and solid particles from pore medium of reservoir and for efficient carrying of them along well bore, higher reliability of method embodiment within a wide interval of well depth values. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам очистки, освоения и восстановления производительности скважин. The invention relates to the oil industry, in particular to methods for cleaning, developing and restoring well productivity.

Известен способ обработки скважин водной пеной для очистки ее от жидкости и твердых частиц [1]. A known method of processing wells with water foam for cleaning it from liquid and solid particles [1].

Недостатком данного способа является низкая эффективность очистки прискважинной зоны продуктивного пласта. The disadvantage of this method is the low cleaning efficiency of the borehole zone of the reservoir.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обработки скважины, заключающийся в многократном импульсном воздействии пневматическим источником при одновременном извлечении осадков эрлифтом [2]. Closest to the proposed invention is a method of processing a well, which consists in repeated pulsed exposure to a pneumatic source while simultaneously extracting sediments by airlift [2].

Недостатками данного способа являются низкая эффективность очистки прискважинной зоны пласта вследствие слабого энергетического уровня производимого колебательного воздействия и низкой газофакторности осуществляемого эрлифтного воздействия, осложнения, возникающие при реализации способа на нефтяных и газовых скважинах. The disadvantages of this method are the low cleaning efficiency of the near-wellbore zone of the formation due to the weak energy level of the produced oscillatory effect and the low gas factor of the carried out airlift effect, complications arising from the implementation of the method in oil and gas wells.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки призабойной зоны пласта как за счет улучшения условий извлечения загрязненных жидких и твердых частиц из поровой среды коллектора вследствии непрерывного воздействия интенсивными упругими колебаниями, так и за счет повышения уровня депрессии на пласт и улучшения условий выноса загрязняющих частиц по стволу скважины путем создания в обратном потоке газоводяной пены с большим газосодержанием, повышение надежности реализации метода в широком интервале глубин скважин. The objective of the invention is to increase the efficiency of cleaning the bottom-hole zone of the reservoir, both by improving the conditions for the extraction of contaminated liquid and solid particles from the pore medium of the reservoir due to continuous exposure to intense elastic vibrations, and by increasing the level of depression on the formation and improving the conditions for the removal of contaminants through the wellbore by creating gas-water foam with a high gas content in the reverse flow, increasing the reliability of the method in a wide range of well depths.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе, включающем колебательное воздействие в обрабатываемом интервале скважины при одновременном извлечении осадков, колебательное воздействие осуществляют гидродинамическим источником колебаний, продуцирующим на забое, при прокачке чрез него газоводяной смеси высокоамплитудные низкочастотные упругие колебания к нему. При этом колебательное воздействие производят в частотном диапазоне 10 - 500 Гц и с амплитудами колебаний давления на забое не менее 1 МПа, в прокачиваемую через гидродинамический источник колебаний воду добавляют пеностабилизирующее вещество. Закачку газоводяной смеси осуществляют через межтрубное пространство, а излив пены и извлечение осадков и извлекаемых из пласта кольмантанов - по колонне насосно-компрессорных труб. The problem is solved in that in the known method, which includes an oscillatory action in the treated interval of the well while simultaneously extracting sediments, the oscillatory action is carried out by a hydrodynamic oscillation source producing at the bottom, while pumping a gas-water mixture through it, high-amplitude low-frequency elastic vibrations to it. In this case, the vibrational effect is produced in the frequency range of 10 - 500 Hz and with amplitudes of pressure fluctuations at the bottom of at least 1 MPa, a foam-stabilizing substance is added to the water pumped through the hydrodynamic oscillation source. The gas-water mixture is pumped through the annulus, and the foam is poured out and sediments and colmanthans extracted from the formation are extracted through the tubing string.

Положительный эффект предлагаемого технического решения достигается за счет длительного глубокого воздействия упругими колебаниями на загрязненную призабойную зону пласта в режиме депрессии на пласт, что обеспечивает длительное прокачивание через помещенный на забое скважины гидродинамический источник колебаний газоводяной смеси с большим газосодержанием. В течение всего времени работы гидродинамического источника колебаний на его выходе образуется стабильная газоводяная пена, заполняющая затрубное пространство скважины, и при этом в забое скважины создается пониженное давление, способствующее при изложении вибрации движению кольматирующих частиц и их выносу из призабойной зоны в скважину. The positive effect of the proposed technical solution is achieved due to the long-term deep impact of elastic vibrations on the contaminated bottom-hole zone of the formation in the mode of depression on the formation, which ensures prolonged pumping through the hydrodynamic source of oscillations of the gas-water mixture with high gas content through the bottomhole of the well. During the entire operating time of the hydrodynamic source of oscillations, a stable gas-water foam is formed at its outlet, filling the annulus of the well, and at the same time a reduced pressure is created in the bottom of the well, which facilitates the movement of the clogging particles and their removal from the bottom-hole zone into the well when describing the vibration.

На чертеже схематично проиллюстрирован пример реализации изобретения, где приняты следующие обозначения: обсадная колонна 1, перфорационные отверстия продуктивного интервала пласта 2, спущенная в скважину колонна насосно-компрессорных труб 3 с установленным на нижнем конце пропускным гидродинамическим источником колебаний 4, соединенная на устье скважины чрез узел 7 с водонасосными агрегатами 5 и газовым компрессором 6. The drawing schematically illustrates an example implementation of the invention, where the following notation is adopted: casing 1, perforations of the production interval of the formation 2, a tubing string 3 lowered into the well with a flow-through hydrodynamic oscillation source 4 installed at the lower end, connected through a unit at the wellhead 7 with water pump units 5 and a gas compressor 6.

Рабочая жидкость от водонасосного агрегата 5 и газ от компрессора 6 смешиваются в узле 7 и под давлением поступают через насосно-компрессорные трубы на гидродинамический источник колебаний 4, установленный напротив продуктивного интервала 2. На выходе смеси из источника возбуждения интенсивные низкочастотные колебания давления (с амплитудой до 6 МПа) и одновременно в результате динамических вихревых и колебательных процессов в источнике колебаний, из смеси газа и воды образуется стойкая газоводяная пена с большим газосодержанием, заполняющая забой и межтрубное пространство скважины и вытекающая на устье, вследствие чего создается депрессия на пласт. Низкочастотные колебания подобной интенсивности в частотном диапазоне 5 - 500 Гц имеют радиус эффективного воздействия на прискважинную зону пласта порядка нескольких метров, что сравнимо с радиусом накопления загрязнений. Благодаря действию упругих колебаний происходит разупрочнение кольматантов и отрыв от их стенок поровых каналов коллектора, улучшаются условия выноса защемленных фаз газа, нефти и воды, интенсифицируется фильтрация и продвижение твердых и высоковязких частиц по поровой среде. Поступая под действием депрессионного перепада давления в ствол скважины, загрязняющие частицы попадают в газоводяную пену и обратным потоком по межтрубному пространству скважины эффективно выносятся на устье и удаляются. The working fluid from the pumping unit 5 and the gas from the compressor 6 are mixed in the unit 7 and under pressure pass through the tubing to the hydrodynamic oscillation source 4, which is installed opposite the production interval 2. At the outlet of the mixture from the excitation source, intense low-frequency pressure fluctuations (with an amplitude up to 6 MPa) and at the same time as a result of dynamic vortex and oscillatory processes in the oscillation source, a stable gas-water foam with high gas content is formed from a mixture of gas and water, filling the melting bottom and annular space of the well and flowing out at the wellhead, as a result of which a depression is created on the formation. Low-frequency vibrations of similar intensity in the frequency range of 5 - 500 Hz have a radius of effective impact on the borehole zone of the formation of the order of several meters, which is comparable with the radius of accumulation of pollution. Due to the action of elastic vibrations, softening of colmatants occurs and separation of the pore channels of the collector from their walls, the conditions for the removal of pinched phases of gas, oil and water are improved, the filtration and promotion of solid and highly viscous particles through the pore medium is intensified. Entering under the influence of a depressive pressure drop into the wellbore, contaminating particles fall into the gas-water foam and are effectively removed to the wellhead and removed through the annular space of the well.

Газоводяная смесь от насосного агрегата и газ от компрессора могут подаваться на гидродинамический источник колебаний также и через межтрубное пространство, при этом образующаяся на выходе гидродинамического источника колебаний пена вместе с частицами грязи выносится из скважины по спускаемым трубам. Это позволят конструкция гидродинамического источника колебаний и соответствующая его установка. Такой вариант способа предпочтительнее в условиях повышенного грязевыделения из пласта, так как скорость движения пены и ее удерживающая способность при движении в спускаемых трубах выше. The gas-water mixture from the pumping unit and gas from the compressor can also be supplied to the hydrodynamic oscillation source also through the annulus, while the foam formed at the outlet of the hydrodynamic oscillation source is taken out of the well along the drained pipes along with the dirt particles. This will allow the design of a hydrodynamic oscillation source and its corresponding installation. This variant of the method is preferable in conditions of increased mud release from the reservoir, since the speed of the foam and its holding ability when moving in the descent pipes are higher.

Способ позволяет повышать эффективность пенообразования и условия выноса загрязняющих частиц в глубоких скважинах путем добавки в рабочую жидкость небольшого количества поверхностно-активных веществ. В рабочую жидкость можно также добавлять минеральные кислоты и другие реагенты с целью удаления из скважины солей железа, углекислого кальция и других нежелательных загрязнений. The method allows to increase the efficiency of foaming and the conditions for the removal of contaminating particles in deep wells by adding a small amount of surfactants to the working fluid. Mineral acids and other reagents can also be added to the working fluid to remove iron salts, calcium carbonate and other undesirable contaminants from the well.

Реализация предлагаемого способа поясняется следующим примером: имеется нефтедобывающая скважина, которая в процессе эксплуатации в результате естественной кольматации призабойной зоны и образованию на забое загрязняющей пробки снизила свою производительность. Для восстановления производительности в скважину опускают колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с установленным на конце гидродинамическим автоколебательном генератором конструкции "АРМС", который размещается напротив интервала перфорации на глубине 2300 м. Данный генератор при прокачивании через него текучей (жидкой или газожидкой) среды продуцирует при расходах 3 - 4 дм³/с колебания давления с амплитудой до 6 Мпа и частотой 0 - 80 Гц. Отличительной особенностью является отсутствие движущихся механических частей и в результате вихревых и динамических колебательных процессов на выходе генератора происходит интенсивная фазовая диспергация среды. После установки фонтанного оборудования на устье скважины колонна НКТ обвязывается через соединительный узел с водонасосным агрегатом 4АН-700 и газовым компрессором КПУ-16/250. Прокачку смеси жидкости и газа через НКТ производят под давлением 12 МПа с расходом 3,5 дм³/с при открытом затрубном пространстве скважины в режиме циркуляции. Образующаяся на выходе из генератора пена, имеющая соотношение жидкость - газ 0,05 - 0,1, заполняет обратным потоком межтрубное пространство и образуется депрессия на пласт. Для повышения устойчивости образующейся пены в закачиваемую пену добавляют ПАВ, например, катапин в концентрации 0,3%. Под действием низкочастотных колебаний давления происходит интенсивная очистка призабойной зоны и забоя скважины с эффективным выносом загрязнений потоком газоводяной пены на устье.The implementation of the proposed method is illustrated by the following example: there is an oil producing well, which during operation as a result of natural mudding of the bottomhole zone and the formation of a contaminating plug at the bottom reduced its productivity. To restore productivity, a string of tubing (tubing) is lowered into the well with an ARMS design hydrodynamic self-oscillating generator installed at the end, which is located opposite the perforation interval at a depth of 2300 m. This generator produces a fluid (liquid or gas-liquid) medium through it at a flow rate of 3 to 4 dm ³ / s, pressure fluctuations with an amplitude of up to 6 MPa and a frequency of 0 - 80 Hz. A distinctive feature is the absence of moving mechanical parts, and as a result of vortex and dynamic oscillatory processes, intense phase dispersion of the medium occurs at the generator output. After installing the fountain equipment at the wellhead, the tubing string is tied through a connecting unit with a 4AN-700 water pump unit and a KPU-16/250 gas compressor. A mixture of liquid and gas is pumped through the tubing under a pressure of 12 MPa with a flow rate of 3.5 dm ³ / s with an open annular space of the well in the circulation mode. The foam formed at the outlet of the generator, having a liquid-gas ratio of 0.05 - 0.1, fills the annulus with a reverse flow and a depression forms on the formation. To increase the stability of the resulting foam, surfactants are added to the injected foam, for example, catapine at a concentration of 0.3%. Under the influence of low-frequency pressure fluctuations, an intensive cleaning of the bottom-hole zone and bottom of the well occurs with effective removal of contaminants by the flow of gas-water foam at the mouth.

По окончании обработки генератор с помощью ловителя на тросе извлекают из колонны НКТ и пускают скважину в эксплуатацию. At the end of the treatment, the generator is removed from the tubing string using a catcher on a cable and the well is put into operation.

Преимуществом способа является возможность его использования для обработки наклонных скважин и горизонтальных скважин, так как операции установки пакера в условиях создания депрессии на пласт не требуется. The advantage of the method is the possibility of its use for processing deviated wells and horizontal wells, since the operation of installing the packer in conditions of creating depression on the formation is not required.

Claims

1. A method of treating and cleaning a well and a bottomhole formation zone, including an oscillatory action in a well interval being processed while simultaneously extracting sediments and colmatants extracted from the formation, characterized in that the oscillatory action is carried out by a hydrodynamic oscillation source that produces high amplitude oscillations at the bottom when pumping a gas-water mixture through it low-frequency elastic vibrations and foam.

2. The method according to claim 1, characterized in that the oscillatory effect is produced in the frequency range of 10 - 500 Hz and with the amplitudes of the pressure fluctuations at the bottom of at least 1 MPa.

3. The method according to claim 1, characterized in that a foam stabilizing substance is added to the water pumped through the hydrodynamic oscillation source.

4. The method according to claim 1, characterized in that the gas-water mixture is injected through the annulus, and the foam is poured out and the sediments and colmatants extracted from the formation are extracted through the tubing string.