RU2520674C1 - Downhole device for generation and transfer of flexure oscillations to productive stratum - Google Patents
Downhole device for generation and transfer of flexure oscillations to productive stratum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2520674C1 RU2520674C1 RU2012150736/03A RU2012150736A RU2520674C1 RU 2520674 C1 RU2520674 C1 RU 2520674C1 RU 2012150736/03 A RU2012150736/03 A RU 2012150736/03A RU 2012150736 A RU2012150736 A RU 2012150736A RU 2520674 C1 RU2520674 C1 RU 2520674C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liner
- shank
- interval
- well
- pump
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
- Pipe Accessories (AREA)
- Placing Or Removing Of Piles Or Sheet Piles, Or Accessories Thereof (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов при их эксплуатации скважинными глубинно-насосными установками.The invention relates to the oil industry and can be used to increase oil recovery in productive formations during their operation by downhole pumping installations.
Известен способ эксплуатации скважин штанговым глубинным насосом с хвостовиком, то есть с дополнительной колонной насосно-компрессорных труб (НКТ), устанавливаемых под насосом с целью улучшения условий движения водонефтяной смеси к насосу. При этом хвостовик может быть установлен как в подвешенном состоянии, так и с упором на забой. В последнем случае хвостовик обеспечивает также разгрузку колонны НКТ от избыточных напряжений (а.с. №1585502, кл. E21B 43/00, опубл. 15.08.1990).A known method of operating wells with a sucker rod pump with a liner, that is, with an additional column of tubing installed under the pump in order to improve the conditions for the movement of the oil-water mixture to the pump. At the same time, the shank can be installed both in suspension and with emphasis on the face. In the latter case, the liner also provides unloading of the tubing string from excessive stresses (AS No. 1585502, class E21B 43/00, publ. 15.08.1990).
Известно устройство для волнового воздействия на залежь (патент РФ №2133816, МПК E21B 28/00, E21B 43/25, опубл. 27.07.1999), включающее поршень и центратор для размещения их внутри эксплуатационной колонны скважины, установленные с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси эксплуатационной колонны скважины посредством привода, установленного на дневной поверхности. Поршень выполнен, по меньшей мере, из двух круглых элементов, установленных на боковой поверхности стержня в поперечных плоскостях относительно продольной оси эксплуатационной колонны с продольным зазором 1 между ними и с радиальным зазором σв поперечной плоскости между краем круглого элемента и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны скважины, при этом толщина круглого элемента δ, величина 1 продольного зазора, величина радиального зазора σ выбраны удовлетворяющими условиям 0,1<1/D<100, 0,005<δ/D<1; σ/D<0,3, где D - внутренний диаметр эксплуатационной колонны.A device for wave action on the reservoir (RF patent No. 2133816, IPC E21B 28/00, E21B 43/25, publ. 07/27/1999), including a piston and a centralizer for placing them inside the production casing of the well, installed with the possibility of reciprocating along the longitudinal axis of the production casing of the well by means of a drive mounted on the day surface. The piston is made of at least two circular elements mounted on the side surface of the rod in transverse planes relative to the longitudinal axis of the production string with a
При работе штангового глубинного насоса возвратно-поступательное движение плунжера насоса вызывает развитие переменных динамических нагрузок в лифтовой колонне НКТ. Хвостовик с упором передает окружающей среде эти динамические нагрузки и таким образом инициирует распространение низкочастотных упругих колебаний в породе продуктивного пласта.During the operation of the sucker rod pump, the reciprocating movement of the pump plunger causes the development of variable dynamic loads in the tubing string. The liner with emphasis transfers these dynamic loads to the environment and thus initiates the propagation of low-frequency elastic vibrations in the rock of the reservoir.
Волновое воздействие на продуктивные пласты обусловливает снижение обводненности добываемой продукции и повышение нефтеотдачи пластов. В частности, волновое (или динамическое) воздействие на призабойную зону продуктивного пласта способствует очистке порового пространства, внутренней поверхности обсадных труб и перфорационных каналов от механических осадков, отложений солей, асфальто-смолисто-парафиновых отложений, а также приводит к релаксации избыточных напряжений в породе, снижает эффективную вязкость пластовых флюидов и т.д.The wave effect on the productive formations leads to a decrease in the water cut of the produced products and an increase in oil recovery. In particular, the wave (or dynamic) impact on the bottom-hole zone of the reservoir helps to clean the pore space, the inner surface of the casing and perforation channels from mechanical deposits, salt deposits, asphalt-resin-paraffin deposits, and also leads to relaxation of excess stresses in the rock, reduces the effective viscosity of formation fluids, etc.
Вместе с тем эффективность передачи в продуктивный пласт упругих колебаний, возбуждаемых работой глубинно-насосной установки и передаваемых через упор хвостовика в породу продуктивного пласта, низка из-за квазивертикальной (параллельно оси скважины) направленности вектора силы, приложенной к забою скважины, удаленного от продуктивного пласта на глубину зумпфа скважины.At the same time, the efficiency of transferring elastic vibrations excited by the operation of the deep well pumping unit and transmitted through the shank stop to the formation rock is low due to the quasi-vertical (parallel to the well axis) directivity of the force vector applied to the bottom of the well, remote from the reservoir to the depth of the sump of the well.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для эксплуатации скважины глубинным насосом с хвостовиком (патент РФ №2124119, МПК E21B 43/00, F04D 13/10, F04B 47/00, опубл. 27.12.1998), содержащее колонну насосно-компрессорных труб и опору в составе этой колонны. Хвостовик снабжен фильтром и выполнен в виде опорной колонны труб длиной (1 м), равной расстоянию от приема насоса до пород в зумпфе скважины, и сечением по металлу (S(lx), мм), возрастающим с глубиной по закону:Closest to the proposed is a device for operating a well with a deep well pump with a liner (RF patent No. 2124119, IPC E21B 43/00, F04D 13/10, F04B 47/00, publ. 12/27/1998), containing a tubing string and support as part of this column. The shank is equipped with a filter and is made in the form of a support column of pipes with a length (1 m) equal to the distance from the pump intake to the rocks in the sump of the well, and the cross-section for metal (S (l x ), mm) increasing with depth according to the law:
где S0 - сечение в начале хвостовика под приемом насоса, мм;where S 0 is the cross section at the beginning of the shank under the intake of the pump, mm;
α - показатель скорости изменения сечения хвостовика с глубиной, (a=l/lx-ln(S(lx)/S0);α is an indicator of the rate of change of the shank section with depth, (a = l / l x -ln (S (l x ) / S 0 );
lx - текущая длина хвостовика, м,l x - the current length of the shank, m,
при этом хвостовик выполнен с возможностью нагружения его весом колонны насосно-компрессорных труб до получения давления на породы в зумпфе (Fn, Н), определяемого из выраженияwhile the shank is made with the possibility of loading it with the weight of the tubing string to obtain pressure on the rocks in the sump (F n , N), determined from the expression
Fn=(Pк±ΔP)/S(lx)=(1,2-2)Pпл,F n = (P to ± ΔP) / S (l x ) = (1.2-2) P pl ,
где Р - вес всей колонны насосно-компрессорных труб с хвостовиком, кг;where P is the weight of the entire tubing string with a shank, kg;
ΔР - дополнительная сила поджатия или подтягивания колонны насосно-компрессорных труб на устье, Н;ΔР is the additional force of preloading or pulling up the tubing string at the mouth, N;
Рпл - пластовое давление жидкости, МПа.P PL - reservoir fluid pressure, MPa.
В данном изобретении для изменения поля напряжений в окружающем скважину массиве пород площадь сечения труб хвостовика, опирающегося на породу в зумпфе скважины, возрастает по экспоненциальному закону при приближении к забою скважины. Практически увеличение площади сечения хвостовика обеспечивается его ступенчатой компоновкой, то есть компоновкой из секций труб нефтяного сортамента различного диаметра с ростом диаметра секций и, соответственно, увеличением их жесткости на изгиб при приближении к забою скважины.In this invention, in order to change the stress field in the rock mass surrounding the borehole, the cross-sectional area of the liner pipes resting on the rock in the sump of the well increases exponentially when approaching the bottom of the well. In practice, an increase in the cross-sectional area of the liner is ensured by its stepwise layout, that is, the layout of sections of petroleum assortment pipes of various diameters with an increase in the diameter of the sections and, accordingly, an increase in their bending stiffness when approaching the bottom of the well.
Недостатком известных устройств является то, что при низкочастотных упругих колебаниях, когда длина возбуждаемых волн значительно превышает характерные размеры хвостовика (в данном случае длину составляющих его секций труб), передача породе в зумпфе скважины упругих напряжений через такой хвостовик происходит в квазистационарном режиме, то есть практически без их усиления. Действительно, при работе глубинно-насосной установки продолжительность фазы динамической нагрузки (разгрузки) лифтовой колонны НКТ измеряется величинами порядка 0,5 с, и при скорости звука в металле ~5100 м/с характерная длина возбуждаемой упругой волны будет равна примерно 2500-3000 м, что почти на порядок превышает реальные размеры хвостовиков. Это означает, что в действительности эффект динамического усиления упругих импульсов при их прохождении через хвостовик с нарастающим по экспоненте сечением труб хвостовика практически не будет проявляться и, по существу, такой хвостовик будет передавать нагрузку на породу в зумпфе скважины в квазистационарном режиме, т.е. аналогично однородному по длине хвостовику. Кроме того, такая конструкция хвостовика в устройстве обладает дополнительным недостатком, заключающимся в крайне неоптимальной направленности вектора динамических нагрузок и в удаленности от продуктивного пласта точки приложения этих нагрузок. Также к недостатку известного устройства можно отнести то, что непременное для выполнения условие опоры хвостовика на породу в зумпфе скважины существенно ограничивает области применения устройства, а именно: устройство не может быть использовано в обсаженных и зацементированных скважинах, поскольку в таких скважинах не может быть открытого доступа к горной породе из-за искусственного забоя, который представляет собой стоп-кольцо с посаженной в нем разделительной пробкой.A disadvantage of the known devices is that during low-frequency elastic vibrations, when the length of the excited waves significantly exceeds the characteristic dimensions of the liner (in this case, the length of the pipe sections that make it up), the transmission of elastic stresses through such a liner to the rock in the sump of the well occurs in a quasi-stationary mode, i.e. without amplification. Indeed, during the operation of the deep-pumping unit, the duration of the dynamic loading (unloading) phase of the tubing string is measured on the order of 0.5 s, and at a speed of sound in the metal of ~ 5100 m / s the characteristic length of the excited elastic wave will be approximately 2500-3000 m, which is almost an order of magnitude greater than the actual size of the shanks. This means that in reality the effect of dynamic amplification of elastic impulses when they pass through the liner with an exponentially growing section of the liner pipes will practically not occur and, in essence, such a liner will transfer the load on the rock in the well sump in a quasi-stationary mode, i.e. similar to a shank uniform in length. In addition, such a construction of the shank in the device has an additional disadvantage, namely, the extremely non-optimal direction of the vector of dynamic loads and the distance from which the loads are applied from the reservoir. Another disadvantage of the known device can be attributed to the fact that the condition for supporting the liner on the rock in the sump of the well substantially limits the scope of the device, namely: the device cannot be used in cased and cemented wells, since in such wells there cannot be open access to the rock due to artificial slaughter, which is a stop ring with a dividing plug set in it.
Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение эффективности эксплуатации добывающих скважин за счет оптимизации генерирования волнового воздействия с использованием веса глубинно-насосной установки и передачи упругих колебаний в интервал продуктивного пласта.The technical problem solved by the invention is to increase the efficiency of production wells by optimizing the generation of wave action using the weight of the pumping unit and transmission of elastic vibrations in the interval of the reservoir.
Техническая задача решается скважинным устройством для генерирования и передачи упругих колебаний в интервал продуктивного пласта, включающим штанговую глубинно-насосную установку и хвостовик из труб с упором ниже продуктивного интервала.The technical problem is solved by a downhole device for generating and transmitting elastic vibrations in the interval of the reservoir, including a rod-type pumping unit and a pipe liner with an emphasis below the production interval.
Новым является то, что часть хвостовика, перекрывающая продуктивный интервал, скомпонована из упругих элементов с жесткостью на изгиб, меньшей жесткости на изгиб вышерасположенных труб.What is new is that the part of the shank that spans the production interval is composed of elastic elements with bending stiffness less than the bending stiffness of the upstream pipes.
Новым является также то, что упругий элемент выполнен в виде одной или нескольких колонн насосных штанг с одинаковой или различной жесткостью на изгиб.It is also new that the elastic element is made in the form of one or more columns of sucker rods with the same or different bending stiffness.
Новым является также то, что в составе верхней трубной части хвостовика установлен полый поршень с наружным диаметром, превышающим диаметр трубной части хвостовика.Also new is the fact that a hollow piston with an outer diameter exceeding the diameter of the pipe part of the shank is installed in the composition of the upper pipe part of the shank.
Сущность изобретения заключается в том, что при потере устойчивости хвостовика из-за действия сжимающих продольных нагрузок за счет веса глубинно-насосной установки его нижняя часть принимает форму винтовой спирали с переменным шагом. При работе глубинно-насосной установки величина усилия прижатия витков спиралевидной части хвостовика, например, к внутренней поверхности эксплуатационной колонны в интервале продуктивного пласта периодически изменяется в определенных пределах, что обусловливает генерирование и передачу динамических напряжений непосредственно в продуктивный пласт.The essence of the invention lies in the fact that in case of loss of stability of the shank due to the action of compressive longitudinal loads due to the weight of the pumping unit, its lower part takes the form of a spiral spiral with a variable pitch. During the operation of a deep-well pump installation, the amount of pressing force of the turns of the spiral part of the liner, for example, to the inner surface of the production string in the interval of the reservoir is periodically changed within certain limits, which causes the generation and transmission of dynamic stresses directly to the reservoir.
Часть хвостовика, скомпонованная из одной или нескольких колонн насосных штанг с возможностью перекрытия продуктивного интервала, оптимальным образом обеспечивает как высокую интенсивность динамических напряжений, передаваемых в продуктивный пласт, так и большую площадь динамического воздействия на обсадные трубы эксплуатационной колонны.Part of the liner, composed of one or more columns of sucker rods with the possibility of overlapping the productive interval, optimally provides both high intensity of dynamic stresses transmitted to the reservoir and a large area of dynamic impact on the casing of the production string.
Величина статической нагрузки на забой скважины или специально установленную опору с жесткой связью с обсадными трубами, обусловленная весом глубинно-насосной установки, должна превышать амплитуду динамических нагрузок, распространяющихся по хвостовику при работе глубинно-насосной установки, для предотвращения отрыва нижнего конца хвостовика в зоне упора под действием развивающихся в нем динамических нагрузок.The value of the static load on the bottom of the well or a specially installed support with a rigid connection with the casing, due to the weight of the downhole pump unit, must exceed the amplitude of the dynamic loads propagating along the liner during operation of the downhole pump unit to prevent separation of the lower end of the liner in the stop zone under the action of dynamic loads developing in it.
В составе верхней трубной части хвостовика предусмотрен полый поршень с наружным диаметром, превышающим диаметр трубной части хвостовика, для увеличения интенсивности импульсов гидродинамического давления в скважинной жидкости.The upper tubular part of the liner includes a hollow piston with an outer diameter exceeding the diameter of the tubular part of the liner to increase the intensity of the hydrodynamic pressure pulses in the well fluid.
На фиг.1 изображено устройство с одноколонным исполнением части хвостовика, перекрывающей продуктивный интервал.Figure 1 shows a device with a single-column design of the part of the shank, covering the production interval.
На фиг.2 изображено устройство с двухколонным исполнением части хвостовика, перекрывающей продуктивный интервал.Figure 2 shows a device with a two-column design of the part of the shank, overlapping the production interval.
Устройство включает штанговую глубинно-насосную установку 1 (фиг.1 и 2), состоящую из штангового насоса 2 и лифтовой колонны НКТ 3, и хвостовик 4 из труб с упором 5 (на забой или якорь - на фиг.1 и 2 не показано) ниже продуктивного интервала 6. Часть хвостовика 4, перекрывающая продуктивный интервал 6, скомпонована из упругих элементов 7. Выше места соединения 8 упругих элементов 7 с вышерасположенными трубами 4 в теле его верхней трубчатой части выполнены сквозные отверстия 9 для тока пластовой жидкости к приему 10 штангового насоса 2. Упругие элементы 7 (например, трубы меньшего диаметра или штанги) выполняются в виде одной колонны 7 (фиг.1) или нескольких 11 и 12 (фиг.2) с жесткостью на изгиб, меньшей жесткости на изгиб вышерасположенных и нижерасположенных труб 4 (фиг.1 и 2).The device includes a sucker-rod pumping unit 1 (Figs. 1 and 2), consisting of a sucker-
Выше сквозных отверстий 9 для тока пластовой жидкости к приему 10 штангового насоса 2 в составе верхней трубной части хвостовика 4 может быть полый поршень 13 (фиг.2, на фиг.1 не показан) с наружным диаметром, превышающим диаметр трубной части хвостовика 4.Above the
Упругие элементы 7 (фиг.1) и упругие элементы 11 и 12 (фиг.2) выполнены с возможностью принятия формы однозаходной (фиг.1) или многозаходной (фиг.2) винтовой спирали с переменным шагом при взаимодействии со стенкой скважины (на фиг.1 и 2 не показано) или обсадной колонной 14 под нагрузкой.The elastic elements 7 (FIG. 1) and the
Работает устройство следующим образом. Устройство (фиг.1) спускают в скважину и на упоре 5 ниже продуктивного интервала 6 разгружают на заранее заданную величину.The device operates as follows. The device (figure 1) is lowered into the well and at the
Предварительно определяют величины боковых напряжений, передаваемых в продуктивный пласт упругим элементом 7, прижатым к обсадной трубе 14 или стенке скважины под действием продольной нагрузки.Preliminarily determine the magnitude of the lateral stresses transmitted to the reservoir by an
Для инженерных расчетов упругих деформаций колонны НКТ или колонны штанг упругих элементов 7 используют следующую зависимость угла θ, образованного вертикалью и касательной к упругой оси деформированного в виде спирали стержня в точке, находящейся на расстоянии z от забоя скважины:For engineering calculations of elastic deformations of the tubing string or rod string of
Sin2θ=T(z)·R2/2·E·J,Sin 2 θ = T (z) · R 2/2 · E · J,
где T(z)=Тсж-qж·z, где Тсж - нагрузка на забой скважины, обусловленная весом глубинно-насосной установки (Н), qж - вес единицы длины колонны в скважинной жидкости (Н), z - вертикальная координата, отсчитываемая вверх от забоя скважины (м), R - радиус спирали (м);where T (z) = T cf -q w · z, where T cf is the load on the bottom of the well, due to the weight of the downhole pumping unit (N), q w is the weight of a unit length of the column in the borehole fluid (N), z is the vertical coordinate, counted up from the bottom of the well (m), R is the radius of the spiral (m);
Е - модуль Юнга материала колонны, для стали Е=2,2·1011 Н/м2 (2,2-106 кг/см2);E is the Young's modulus of the column material, for steel E = 2.2 · 10 11 N / m 2 (2.2-10 6 kg / cm 2 );
J - момент инерции (м4) поперечного сечения колонны (J=πr4/4 для штанг радиуса r, J=π(r4 внш-r4 внтр)/4 - для НКТ с rвнш - внешним и rвнтр - внутренним радиусом, EJ - жесткость колонны на изгиб).J - the moment of inertia (meters 4) of the column cross-section (J = πr 4/4 for rods of radius r, J = π (r 4 -r FHS vntr 4) / 4 - Tubing with FHS r - r vntr and external - internal radius, EJ - column stiffness in bending).
Силу прижатия Ред (Н/м) упругого стержня под действием продольной сжимающей силы Т (Н) к поверхности с радиусом кривизны Rk (м), приходящуюся на единицу длины линии контакта, выражают формулой:The pressing force P u (N / m) of the elastic rod under the action of the longitudinal compressive force T (N) to a surface with a radius of curvature R k (m) per unit length of the contact line is expressed by the formula:
Ред=T/Rk,P unit = T / R k ,
а кривизну k=1/Rk винтовой линии определяют формулой (Погорелов А.В. Дифференциальная геометрия. - М: Наука, 1974. - 176 с):and the curvature k = 1 / R k of the helix is determined by the formula (Pogorelov A.V. Differential geometry. - M: Nauka, 1974. - 176 s):
k=Sin2θ/R,k = Sin 2 θ / R,
где R - радиус винтовой линии (м).where R is the radius of the helix (m).
Для расчета силы прижатия Ред используют формулу:To calculate the pressing force P u use the formula:
Шаг L (м) витка винтовой линии при этом определяют выражением:The step L (m) of the coil of the helix is determined by the expression:
где E - модуль Юнга материала колонны, для стали Е=2,2·10 мН/м2 (2,2·106 кг/см2); J - момент инерции (м4) поперечного сечения колонны, Т - продольная сжимающая нагрузка (Н), π=3,14159.where E is the Young's modulus of the column material, for steel E = 2.2 · 10 mN / m 2 (2.2 · 10 6 kg / cm 2 ); J is the moment of inertia (m 4 ) of the cross section of the column, T is the longitudinal compressive load (N), π = 3.14159.
Для случая упругого стержня, представленного колонной труб или насосных штанг (Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: Учебное пособие для вузов. - М: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. - 816 с), эффективный радиус винтовой линии упругих элементов 7 определяют выражением:For the case of an elastic rod represented by a string of pipes or sucker rods (Mishchenko I.T. Well oil production: Textbook for universities. - M: FSUE Publishing House Oil and Gas named after IM Gubkin Russian State University of Oil and Gas, 2003. - 816 s), the effective radius of the helix of the
R=(D-d)/2,R = (D-d) / 2,
где D - внутренний диаметр обсадных труб или диаметр ствола необсаженной скважины (м),where D is the inner diameter of the casing or the diameter of the hole in an open hole (m),
d - диаметр штанг или внешний диаметр НКТ (м).d is the diameter of the rods or the outer diameter of the tubing (m).
Формула (1) является основной формулой для расчета боковых напряжений, передаваемых в продуктивный пласт 6 деформированным хвостовиком 7, прижатым к обсадной трубе под действием продольной нагрузки.Formula (1) is the main formula for calculating the lateral stresses transmitted to the
Расчет перепада давления на приеме насоса 10, который вызывает периодическую нагрузку НКТ 3, ведут с учетом глубины забоя скважины и продуктивного пласта 6, глубины установки насоса 2 заданного диаметра, глубины динамического уровня жидкости (не показано), давления газа в межтрубном пространстве, плотности воды и плотности нефти, а также их объемного содержания в продуцируемой скважиной смеси.The calculation of the pressure drop at the intake of the
В зависимости от цели воздействия (призабойная зона продуктивного пласта или протяженный участок продуктивного пласта) и принципа передачи максимальной энергии упругих колебаний в породу продуктивного пласта определяют конструктивные характеристики упругих элементов 7, перекрывающих продуктивный интервал 6, и, соответственно, всего хвостовика 4 в целом.Depending on the purpose of the impact (the bottom-hole zone of the reservoir or an extended section of the reservoir) and the principle of transferring the maximum energy of elastic vibrations to the rock of the reservoir, the structural characteristics of the
Для защиты насоса 2 от поперечных колебаний целесообразно установить центраторы выше и ниже насоса 2 (на фиг.1 и 2 не показаны). Если насос 2 защитить от поперечных деформаций двумя центраторами, установленными выше и ниже насоса 2, то величину статической нагрузки на забой скважины можно сделать очень высокой - максимально она может быть равна весу всей колонны НКТ 3 от забоя до устья (с поправкой на выталкивающую силу в жидкости).To protect the
Величины силы прижатия упругих элементов 7, перекрывающих продуктивный интервал 6 и скомпонованных из НКТ или насосных штанг, под действием продольной нагрузки, равной, например, 40 кН, при внутреннем диаметре эксплуатационной колонны 14, равном, например, 130 мм, приведены в таблице.The magnitude of the compressive force of the
Величина силы прижатия упругих элементов 7, перекрывающих продуктивный интервал 6 и скомпонованных из насосных штанг, в десятки раз превышает соответствующие величины для компоновок из стандартных НКТ, что делает вариант компоновок из штанг наиболее предпочтительным для воздействия на продуктивный пласт 6.The magnitude of the pressing force of the
Очевидно, что с целью увеличения площади воздействия на эксплуатационную колонну или стенки необсаженной скважины целесообразно упругие элементы 7, перекрывающие продуктивный интервал 6, компоновать из нескольких, как минимум двух, 11 и 12 (фиг.2) штанговых колонн одинаковой или различной жесткости на изгиб как по длине штанговых колонн, так и по их поперечному сечению. Для повышения прочности колонны целесообразно дополнительно укрепить сваркой зоны резьбовых соединений штанг 11 и 12, а в зоне соединения штанг с выше- и нижерасположенными трубами НКТ 4 установить переводной элемент (на фиг.1 и 2 не показан) с промежуточным значением жесткости на изгиб.It is obvious that in order to increase the area of impact on the production casing or the walls of an open-hole well, it is advisable to
При наложении динамических нагрузок, развивающихся при работе насоса 2 (фиг.1 и 2), на статическую нагрузку, обусловленную весом глубинно-насосной установки, будет изменяться длина витков линии контакта упругих элементов 7 с поверхностью обсадных труб 14 (стенок необсаженной скважины), то есть эта линия будет периодически перемещаться по поверхности труб 14 или стенок скважины. По существу, линия контакта будет являться подвижным источником упругих импульсов напряжений, передаваемых непосредственно в продуктивный пласт при работе штангового насоса.When applying dynamic loads developing during the operation of pump 2 (Figs. 1 and 2), on a static load, due to the weight of the downhole pump installation, the length of the turns of the contact line of the
Кроме того, периодическое перемещение этой линии по поверхности обсадных труб 14 или стенок скважины будет способствовать их очистке, а также очистке перфорационных отверстий в эксплуатационной колонне 14 от откладывающихся на них осадков. Отметим, что при этом площадь динамического воздействия на обсадные трубы 14 или стенки скважины не локализована на малом участке, а распределена по всему продуктивному интервалу 6, что способствует более щадящему режиму воздействия, например, на цементный камень или стенки породы.In addition, the periodic movement of this line on the surface of the
Размер зоны перекрытия продуктивного интервала 6 упругими элементами 7 должен определяться в соответствии с целями волнового воздействия на пласт. Для достижения площадного эффекта волнового воздействия следует увеличить размер зоны перекрытия до 50-100 м над уровнем кровли продуктивного пласта 6 и под его подошвой, а для обработки призабойной зоны продуктивного пласта 6 целесообразно уменьшить величину перекрытия от нуля до нескольких первых метров, увеличив тем самым амплитуду динамического воздействия именно на призабойную зону продуктивного пласта 6.The size of the overlapping zone of the
Размер зоны перекрытия должен выбираться в каждом конкретном случае. Во-первых, с учетом размеров области наведенных напряжений в массиве пород вокруг скважины, вызванных изменением пластового давления в процессе разработки залежи, поскольку упругая энергия этой области является существенным фактором, обусловливающим эффективность дальнего волнового воздействия на продуктивный пласт (Свалов A.M. Механика процессов бурения и нефтегазодобычи. - М.: Книжный дом «Либроком», 2009. - 256 с). Для количественной оценки размеров этой области наиболее естественно принять размер воронки депрессии, то есть зоны пониженного давления, образующейся вокруг действующей добывающей скважины, эффективный радиус которой может быть оценен величиной порядка 50-100 м. Во-вторых, необходимо учитывать, что в зоне перекрытия из-за сильного прижатия упругих элементов 7 к стенкам эксплуатационной колонны за счет действия сил трения происходит уменьшение амплитуды импульсов упругих напряжений, доходящих по обсадной колонне 14 до продуктивного пласта 6.The size of the overlap zone should be selected in each case. Firstly, taking into account the size of the area of induced stresses in the rock mass around the well, caused by changes in reservoir pressure during the development of the reservoir, since the elastic energy of this region is a significant factor determining the effectiveness of long-wave action on the reservoir (Svalov AM Mechanics of drilling and oil and gas production . - M.: Book House "Librocom", 2009. - 256 s). To quantify the size of this region, it is most natural to take the size of the depression funnel, that is, the zone of low pressure formed around the existing production well, the effective radius of which can be estimated as 50-100 m. Secondly, it must be taken into account that in the overlap zone of - due to the strong pressing of the
При работе глубинно-насосной установки динамические напряжения, распространяющиеся по хвостовику 4, будут накладываться на стационарную нагрузку, обусловленную весом глубинно-насосной установки. Для предотвращения периодического отрыва хвостовика 4 в зоне упора 5 необходимо величину стационарной нагрузки на забой или якорь выбирать исходя из условия отсутствия отрыва, то есть из условия, согласно которому стационарная нагрузка в зоне упора 5 должна превышать максимальный диапазон динамических нагрузок, распространяющихся по хвостовику 4. Максимальный диапазон динамических напряжений в колонне определяется весом жидкости, поднимаемой насосом до устья скважины, то есть может быть определен с учетом диаметра плунжера насоса 2 и глубины его установки и погружения под уровень жидкости в скважине.During the operation of the downhole pump unit, dynamic stresses propagating along the
Для увеличения интенсивности импульсов гидродинамического давления в составе вышерасположенных труб хвостовика 4 - его трубной части предусмотрен полый поршень 13 (фиг.2) с наружным диаметром, превышающим диаметр трубной части хвостовика 4. Полый поршень 13, жестко связанный с приемом 10 насоса 2 посредством труб хвостовика 4, совершает возвратно-поступательное движение в скважинной жидкости синхронно с реверсивным движением приема 10 насоса 2, что генерирует колебательный процесс частиц жидкости в скважине и, соответственно, в призабойной зоне продуктивного пласта 6.To increase the intensity of the hydrodynamic pressure pulses in the composition of the upstream pipes of the shank 4 - its pipe part, a hollow piston 13 (FIG. 2) is provided with an outer diameter exceeding the diameter of the pipe part of the
Целесообразно сквозные отверстия 9 для притока скважинной жидкости к приему 10 насоса 2 выполнять в части хвостовика из труб непосредственно над упругими элементами 7 с пониженной жесткостью на изгиб. Это будет способствовать лучшему удалению воды из ствола скважины, а также возбуждению дополнительных колебаний гидродинамического давления в скважинной жидкости.It is advisable that the through
Пример конкретного применения устройства.An example of a specific application of the device.
Устройство применено в длительно работающей скважине, обсаженной 146 мм эксплуатационной колонной 14 с толщиной стенки 8 мм. Продуктивный пласт 6 вторично вскрыт путем перфорации в интервале 1600-1605 м, глубина искусственного забоя составляет 1620 м.The device is used in a long-running well cased with a 146
Глубина установки насоса 2 диаметром 38 мм (площадь плунжера 11,34 см2) - 1200 м. Динамический уровень жидкости превышает на 200 м высоту установки глубинного насоса 2, давление газа в межтрубном пространстве - 8 атм (0,8 МПа).The installation depth of
Плотность воды равна 1,01 г/см, а плотность нефти - 0,8 г/см3. Поднимаемая по лифтовой колонне НКТ 3 продуцируемая смесь состоит поровну из воды и нефти, при этом удельный вес этой смеси составляет 0,9 см3.The density of water is 1.01 g / cm, and the density of oil is 0.8 g / cm 3 . The produced mixture raised by the
Давление на насосе 2 сверху, обусловленное весом поднимаемой смеси, составляет 108 атм (10,8 МПа). Давление снизу - 20 атм (2,0 МПа) - равно разности давления нефти (и газа) в межтрубном пространстве и давления, обусловленного весом поднимаемой жидкости в хвостовике 4 до приема 10 насоса 2.The pressure on the
Таким образом, величина перепада давления, равная 88 атм (8,8 МПа), умноженная на величину площади плунжера 11,34 см2, дает значение силы, равной 10 кН (1 т), вызывающей дополнительное периодическое растяжение-сжатие хвостовика 4.Thus, the pressure drop of 88 atm (8.8 MPa), multiplied by the plunger area of 11.34 cm 2 , gives a force value of 10 kN (1 t), which causes additional periodic tension-compression of the
Условие, при котором может происходить отрыв хвостовика 4 от упора 5 в скважине при развитии волнового процесса в хвостовике 4 -статическая нагрузка меньше одной тонны. Таким образом, статическую нагрузку на забой или якорь при заданных условиях на плунжере насоса 4 необходимо выбирать не меньше одной тонны.The condition under which the separation of the
Ставим задачу волнового воздействия с целью активизации процессов в призабойной зоне продуктивного пласта 6. Считаем, что статическая нагрузка на хвостовик 4, обусловленная весом глубинно-насосной установки, на уровне продуктивного интервала равна 40 кН, и просчитываем несколько примеров конструкции хвостовика.We set the task of wave action in order to activate processes in the bottom-hole zone of the
Пример 1.Example 1
Хвостовик состоит в основном из труб диаметром 73 мм с толщиной стенки 5,5 мм. На уровне пласта 6 с перекрытием 5 м над кровлей и 5 м под подошвой устанавливается одна колонна штанг 7 (фиг.1) диаметром 28 мм. Нижняя часть хвостовика (15 метров зумпфа) скомпонована также из труб диаметром 73 мм.The shank consists mainly of pipes with a diameter of 73 mm with a wall thickness of 5.5 mm. At the level of
В этом случае боковая сила (приходящаяся на метр длины), действующая на стенки обсадной колонны 14 на уровне продуктивного интервала 6, равна 6140 Н, что примерно в 40 раз превышает силу бокового воздействия (~155 Н) вне продуктивного интервала, т.е. динамическое воздействие на пласт 6 максимально именно на уровне пласта 6.In this case, the lateral force (per meter of length) acting on the walls of the
Шаг витка винтовой линии на уровне продуктивного интервала в данном случае равен 3,62 м, а в трубчатой части хвостовика вне этого интервала - 17,0 м.The pitch of the helix winding at the level of the productive interval in this case is 3.62 m, and in the tubular part of the shank outside this interval is 17.0 m.
Пример 2.Example 2
Хвостовик 4 состоит в основном из труб диаметром 73 мм с толщиной стенки 5,5 мм. На уровне пласта 6 с перекрытием 5 м над кровлей и 5 м под подошвой устанавливаются три колонны штанг диаметром 28 мм (11, 12 и третья на фиг.2 не показана), связанных в верхней и нижней частях между собой. Нижняя часть хвостовика 4 (15 метров зумпфа) скомпонована также из труб диаметром 73 мм.The
В этом случае суммарная по трем штанговым колоннам боковая сила (приходящаяся на метр длины), действующая на стенки обсадной трубы 14 на уровне продуктивного интервала 6, равна 2047 Н, т.е. более чем на порядок (~в 13 раз) превышает силу бокового воздействия (~155 Н) вне продуктивного интервала 6, т.е. динамическое воздействие на пласт 6 максимально именно на уровне пласта 6.In this case, the total lateral force over three rod columns (per meter of length) acting on the walls of the
Шаг витка винтовой линии упругого элемента 7 на уровне продуктивного интервала 6 в данном случае равен 6,27 м, а в трубчатой части хвостовика 4 вне этого интервала - 17,0 м.The pitch of the helix of the
С учетом длительного периода работы скважины выбран второй пример конструкции хвостовика 4 для условий данной скважины.Given the long period of operation of the well, the second example of the design of the
Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, надежно в работе и позволяет существенно повысить эффективность эксплуатации добывающих скважин путем генерирования и передачи упругих колебаний в интервал продуктивного пласта. Значительное улучшение условий генерирования и передачи упругих колебаний в интервал продуктивного пласта достигается тем, что при потере устойчивости хвостовика из-за действия сжимающих продольных нагрузок за счет веса глубинно-насосной установки его нижняя часть принимает форму винтовой спирали с переменным шагом. При работе глубинно-насосной установки величина усилия прижатия витков спиралевидной части хвостовика, например, к внутренней поверхности эксплуатационной колонны в интервале продуктивного пласта, периодически изменяется в определенных пределах, что обусловливает генерирование и передачу динамических напряжений непосредственно в продуктивный пласт.The proposed device has a simple design, reliable in operation and can significantly increase the efficiency of production wells by generating and transmitting elastic vibrations in the interval of the reservoir. A significant improvement in the conditions for the generation and transmission of elastic vibrations in the interval of the reservoir is achieved by the fact that when the liner is unstable due to compressive longitudinal loads due to the weight of the pumping unit, its lower part takes the form of a spiral spiral with a variable pitch. During the operation of a deep-well pump installation, the amount of pressing force of the turns of the spiral part of the liner, for example, to the inner surface of the production string in the interval of the reservoir, periodically varies within certain limits, which causes the generation and transmission of dynamic stresses directly to the reservoir.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012150736/03A RU2520674C1 (en) | 2012-11-27 | 2012-11-27 | Downhole device for generation and transfer of flexure oscillations to productive stratum |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012150736/03A RU2520674C1 (en) | 2012-11-27 | 2012-11-27 | Downhole device for generation and transfer of flexure oscillations to productive stratum |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012150736A RU2012150736A (en) | 2014-06-10 |
RU2520674C1 true RU2520674C1 (en) | 2014-06-27 |
Family
ID=51213883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012150736/03A RU2520674C1 (en) | 2012-11-27 | 2012-11-27 | Downhole device for generation and transfer of flexure oscillations to productive stratum |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2520674C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1585502A1 (en) * | 1987-12-16 | 1990-08-15 | Нефтегазодобывающее Управление "Васюганнефть" Производственного Объединения "Томскнефть" | Arrangement for producing from well by deep-well pump with tail piece |
RU2124119C1 (en) * | 1997-10-29 | 1998-12-27 | Ащепков Юрий Сергеевич | Device for operation of well by immersed pump with shank |
RU2133816C1 (en) * | 1997-12-26 | 1999-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТВД КОРП" | Device for treating deposit by waves |
EP1234099B1 (en) * | 1999-11-29 | 2005-01-19 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Downhole pulser |
RU2307230C1 (en) * | 2006-01-12 | 2007-09-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Method for fluid oscillation exciting in well bottom zone |
-
2012
- 2012-11-27 RU RU2012150736/03A patent/RU2520674C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1585502A1 (en) * | 1987-12-16 | 1990-08-15 | Нефтегазодобывающее Управление "Васюганнефть" Производственного Объединения "Томскнефть" | Arrangement for producing from well by deep-well pump with tail piece |
RU2124119C1 (en) * | 1997-10-29 | 1998-12-27 | Ащепков Юрий Сергеевич | Device for operation of well by immersed pump with shank |
RU2133816C1 (en) * | 1997-12-26 | 1999-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТВД КОРП" | Device for treating deposit by waves |
EP1234099B1 (en) * | 1999-11-29 | 2005-01-19 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Downhole pulser |
RU2307230C1 (en) * | 2006-01-12 | 2007-09-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Method for fluid oscillation exciting in well bottom zone |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012150736A (en) | 2014-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108868748B (en) | Method for calculating repeated fracturing fracture opening pressure of shale gas horizontal well | |
US9109411B2 (en) | Pressure pulse driven friction reduction | |
RU2366806C1 (en) | Physical effect method used during development of hydrocarbon deposit, and bore-hole plant for method's realisation | |
US20150000917A1 (en) | Method and system for impact pressure generation | |
RU2462590C1 (en) | Method for improvement of hydrodynamic connection of well with productive formation | |
US20240151870A1 (en) | Tube Wave Analysis of Well Communication | |
CN105257279A (en) | Method for measuring working fluid level of pumping well | |
Kayumov et al. | Channel Fracturing Enhanced by Unconventional Proppant Increases Effectiveness of Hydraulic Fracturing in Devonian Formations of Russia's Oilfields | |
US10590758B2 (en) | Noise reduction for tubewave measurements | |
CN1314880C (en) | Method and apparatus for seismic stimulation of fluid-bearing formations | |
Kumar et al. | Tubing and Rod Failure Analysis in Rod Pumped Wells in an Indian Western Oil Field | |
RU2520674C1 (en) | Downhole device for generation and transfer of flexure oscillations to productive stratum | |
US10156108B2 (en) | Method and apparatus for seismic stimulation of production horizons of hydrocarbon bearing formations | |
RU73030U1 (en) | DEVICE FOR HYDRODYNAMIC IMPACT ON THE BOTTOM ZONE | |
Cortines et al. | Sucker-rod lift in horizontal wells in pearsall field, texas | |
RU2337238C1 (en) | Device for wave action on productive stratum | |
RU2526922C2 (en) | Oil deposit development method | |
RU2196888C2 (en) | Method and device for wave stimulation of oil pool | |
RU2468181C1 (en) | Casing pipe centraliser | |
CN204457588U (en) | Horizontal cementing sleeve pipe | |
US20220074284A1 (en) | Method of drilling string assembly for secondary opening of a productive formation | |
RU2674655C1 (en) | Method and device for seismic stimulation of productive horizons of oil and gas plants | |
RU2547880C2 (en) | Regulated hydrodynamic wave generator in producer | |
RU2134778C1 (en) | Method and device for wave treatment of oil deposit | |
RU155610U1 (en) | DEVICE FOR SHOCK WAVE IMPACT ON PRODUCTIVE LAYERS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161128 |