UA47953A - Пристрій для підвищення продуктивності свердловин - Google Patents

Abstract

Пристрій для підвищення продуктивності свердловин включає корпус, що містить механізм для герметичного розмежування труб, встановлений в корпусі за допомогою перевідника патрубок з радіальними отворами. У патрубку розташована заглушена знизу рухома циліндрична втулка з радіальними отворами, які в нижньому положенні втулки не співпадають з радіальними отворами патрубка і співпадають з ними у верхньому положенні втулки. До нижньої частини втулки жорстко приєднаний стержень, який входить в осьовий отвір заглушки, що встановлена в нижній частині патрубка і містить ущільнюючий вузол для герметизації зазору між стержнем та внутрішньою поверхнею осьового отвору. При цьому внутрішній діаметр осьового отвору патрубка в верхній частині зменшений. А внутрішній діаметр осьового отвору заглушки у верхній частині збільшений таким чином, щоб у верхньому положенні втулки тиск знизу передавався через отвір заглушки на нижню частину втулки. Крім цього, вище патрубка встановлені зворотні клапани.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до нафтогазовидобувної промисловості, зокрема до пристроїв для освоєння свердловин 2 та підвищення продуктивності пласта шляхом очищення привибійної зони та вибою свердловини.

Відомий пристрій для створення миттєвої депресії на пласт, що містить встановлену в колоні насосно-компресорних труб із радіальними каналами діафрагму, пакер і розміщену між пакером і діафрагмою циркуляційну втулку, яка виконана з наскрізними радіальними прорізами, причому площа осьового каналу у верхній її частині менша площі радіальних каналів насосно-компресорних труб (а.с СССР 977731,1981).

Недоліки даного пристрою в тому, що при створенні надлишкового тиску в затрубному просторі для розриву діафрагми, у свердловинах, в яких пластовий тиск нижчий вибійного тиску відбувається поглинання рідини глушіння, в якості якої використовують воду або водні розчини, що приводить до гідрофілізації фільтраційних каналів і зменшення проникності для нафти і газу та привнесення у привибійну зону пласта забруднюючого матеріалу. Цей фактор приводить до зниження ефективності робіт і, крім того, при значному поглинанні пластом 12 свердловинної рідини неможливо добитися розриву діафрагми.

Відомий пристрій для створення миттєвої депресії на пласт, що містить корпус із радіальними отворами, розміщені усередині корпусу діафрагму і під нею рухому втулку з радіальними отворами й осьовим каналом у верхній частині з площею поперечного перетину, меншою сумарної площі радіальних отворів корпусу і обмежники переміщення втулки, причому остання знизу виконана з глухим торцем з отворами по його окружності, а обмежники виконані у вигляді упорів з осьовими каналами, причому нижній упор встановлений під втулкою з можливістю перекриття отворів у глухому торці втулки, загальна площа яких дорівнює площі осьових каналів упорів і втулки (патент України на винахід Мо 16034,1997).

При застосуванні даного пристрою не відбувається поглинання рідини глушіння пластом, що значно підвищує ефективність робіт по очищенню привибійної зони. Однак він має суттєвий недолік пов'язаний з тим, що високу 22 миттєву депресію тиску на пласт можна створити лише один раз, зруйнувавши мембрану, яка перекриває « внутрішнє січення труб, хоча для повного очищення при вибійної зони пласта в багатьох свердловинах необхідно створювати багатократні цикли депресій циклу.

Задачею винаходу є створення пристою для підвищення продуктивності свердловин, який дозволив би підвищення ефективності очищення привибійної зони пласта та вибою свердловини за рахунок створення о багатократних циклів депресій тиску. ою

Поставлена задача вирішується тим, що в пристрою, який включає корпус, котрий містить механізм для герметичного розмежування труб, останній складається з встановленого в корпусі за допомогою перевідника о патрубка з радіальними отворами, розташованої у патрубку заглушеної знизу рухомої циліндричної втулки з ря радіальними отворами, які в нижньому положенні втулки не співпадають з радіальними отворами патрубка і співпадають з ними у верхньому положенні втулки, до нижньої частини якої жорстко приєднаний стержень, М котрий входить в осьовий отвір заглушки, що встановлена в нижній частині патрубка і має ущільнюючий вузол для герметизації зазору між стержнем та внутрішньою поверхнею осьового отвору, причому внутрішній діаметр осьового отвору патрубка в верхній частині зменшений і утворений уступ служить обмежником руху втулки, а «К внутрішній діаметр осьового отвору заглушки у верхній частині збільшений з таким розрахунком, щоб у З 70 верхньому положенні втулки тиск знизу пристрою передавався через отвір заглушки на нижню частину втулки і, с крім того, вище патрубка встановлені зворотні клапани, які пропускають рідину з труб в затрубний простір та

Із» виключають зворотній рух. Зовнішній діаметр патрубка та діаметри радіальних отворів, в патрубку та втулці вибираються таким чином, щоб площа кільцевого перерізу між патрубком та корпусом або насосно-компресорною трубою була не менша сумарної площі радіальних отворів патрубка та сумарної площі радіальних отворів втулки, а також площі перерізу внутрішнього осьового отвору патрубка в його верхній шк частині. Діаметр стержня визначають за формулою:

В з р,

І«е) 4. - Вуж» з 0)

Ре і-й де; аст - діаметр стержня; О вт - зовнішній діаметр рухомої втулки; рв - проектний тиск зверху над се» пристроєм; р, - проектний тиск знизу під пристроєм;

Схема пристрою приведена на фіг.

Пристрій складається з корпусу 1, у якому міститься патрубок 2 з радіальними отворами в середній частині,

Котрий з'єднаний з корпусом за допомогою перевідника З. В якості корпусу може бути використана і насосно-компресорна труба. Всередині патрубка 2 з мінімальним зазором розташована заглушена знизу » циліндрична втулка 4 з радіальними отворами в нижній частині, які в нижньому положенні втулки не співпадають з радіальними отворами корпусу і співпадають з ними у верхньому положенні втулки. Зазор між втулкою та патрубком герметизується також ущільнюючими кільцями 5. До нижньої торцевої поверхні втулки 4 жорстко бо приєднаний стержень 6, котрий входить з мінімальним допуском в осьовий отвір заглушки 7, що встановлена в нижній частині патрубка 2 і має ущільнюючий вузол 8 для герметизації зазору між стержнем та внутрішньою поверхнею осьового отвору. Внутрішній діаметр осьового отвору патрубка 2 в верхній частині зменшений і утворений уступ служить обмежником руху втулки 4, а внутрішній діаметр осьового отвору заглушки 7 у верхній частині збільшений з таким розрахунком, щоб у верхньому положенні втулки 4 тиск знизу пристрою передавався 65 через отвір заглушки на нижню частину втулки. Вище патрубка 2 в корпусі 1 встановлені зворотні клапани 9, які пропускають рідину з труб в затрубний простір та виключають зворотній рух. Корпус 1 приєднується за допомогою муфтових з'єднань 10 до труб 11. Труби 11, на яких встановлений пристрій спускаються в експлуатаційну колону 12, яка має інтервали перфорації 13 напроти продуктивного пласта 14. Нижче пристрою на трубах можна встановлювати пакер 15, який герметично розмежовує затрубний простір.

Перед проведенням робіт в свердловині у відповідності до запланованої величини депресії тиску на пласт розраховують глибину спуску пристрою та необхідний діаметр стержня 5. Наприклад, продуктивний пласт розташований на глибині 2000м, пластовий тиск на глибині спуску пристрою, наприклад 1900Ом, рівний 20МПа і на пласт планується створити депресію тиску 19мМПа, Для того, щоб втулка 4 знаходилася в нижньому положення і простір над пристроєм та під ним був роз'єднаний, тиск над пристроєм має бути більший або рівний 7/0 "МПа, що може бути створено або тиском стиснутого газу або вагою стовпа рідини над пристроєм. Внутрішній діаметр корпусу пристрою відповідає внутрішньому діаметру насосно-компресорних труб і рівний, наприклад, 6,9 -102м, а діаметр рухомої втулки 4,4. 1072м.

Діаметр стержня для вказаних параметрів даної свердловини знаходимо за формулою (1): -2 І 106 - 4 - 4,410 Лблоє -98-107(м) тобто діаметр стержня повинен бути 9,в8мм.

Пристрій працює наступним чином.

Насосно-компресорні (бурильні) труби 11, на яких встановлений корпус 1 пристрою та пакер 15, опускають в свердловину та встановлюють в експлуатаційній колоні 12 по можливості ближче до продуктивного пласта 14.

Втулка 4 утримується за допомогою ущільнювачів зазорів або інших фіксуючих механізмів у верхньому початковому положенні, тому радіальні отвори патрубка 2 і втулки 4 суміщені і насосно-компресорні труби під час спуску в експлуатаційну колону заповнюються свердловинною рідиною. Далі за допомогою джерела стиснутого газу (природній нафтовий чи газліфтний газ високого тиску, компресор) в насосно-компресорні труби 251 закачують газ. При цьому в початковий момент закачування газу під дією надлишкового тиску та швидкісного «4, напору рідини, яка рухається через пристрій, втулка 4 переміщується в нижнє положення, радіальні отвори втулки та патрубка зміщуються, простір над і під пристроєм роз'єднується і свердловинна рідина в продуктивний пласт не поступає, а через зворотні клапани витісняється в затрубний простір. Закачування газу продовжують до моменту його прориву через зворотні клапани в затрубний простір. В цей момент тиск газу в трубах досягає о свого максимального значення, тобто для умов даної свердловини 19МПа. Втулка 4 знаходиться в нижньому юю положенні, труби над і під пристроєм роз'єднані, тиск над пристроєм становить 19МПа, а під пристроєм - 20МПа.

Дальше стиснутий газ з труб випускають в нафтогазозбірну систему і тиск в трубах швидко знижується, однак Ф рідиною вони не заповнюються, тому що зворотні клапани не пропускають воду з затрубного простору, а втулка /-|Їч« 4 знаходиться в нижньому положенні і також не пропускає рідину з пласта в труби.

Зо Навантаження, які будуть діяти на рухому втулку зверху (Е в) та знизу через тиск на торцеву поверхню т стержня (ЕН) визначають відповідно за формулами: хі, ве Риба Р (2) « у; - с Е-Р.Д -Р «Тв (3) т н п т п 4 и? де Ре, Р - відповідно тиск на втулку зверху і знизу (в нижньому положенні втулки); Звт, Зст - Відповідно площа січення втулки та стержня; От, дст - Відповідно зовнішній діаметр втулки та стержня. ї» При зниженні тиску газу в трубах, наприклад, до 5МПа зверху на втулку буде діяти навантаження: - 5 314-(444107)

Е,- 5.10. «« 7,б(т) (Те; 4 сл 50 а знизу на стержень втулки: -

Фк -20406.34-0.8-10 Ї ув(т) н 4 3 з і очевидно, що втулка буде знаходитися в нижньому положенні. | лише при зменшенні тиску газу в трубах нижче 1МПа навантаження на втулку зверху стане меншим 1,5т, тобто меншим, ніж навантаження на стержень втулки знизу і вона переміститься в верхнє положення. В цей момент радіальні отвори патрубка та втулки

Р» суміщаються і простір під пристроєм з тиском 20МПа з'єднається з простором в трубах над пристроєм з тиском біля 1МПа і на пласт створиться миттєва висока депресія тиску величиною 19МПа. Під дією цієї високої депресії тиску пластова рідина з великою швидкістю поступає в свердловину, виносячи з собою продукти забруднення 60 привибійної зони. При переміщенні втулки 4 в верхнє положення стержень 6 виходить з ущільнюючого вузла 8 і тиск, що має місце під втулкою діє вже не на площу січення стержня, а через осьовий отвір в заглушці на всю нижню поверхню втулки, тобто навантаження на втулку буде однаковим на її верхню і нижню поверхні, в результаті чого вона буде знаходитися в верхньому положенні впродовж всього часу заповнення труб пластовою рідиною. 65 Після заповнення труб пластовою рідиною з продуктами забруднення пласта, знову повторюють вищеописані операції: витісняють стиснутим газом рідину з труб в затрубний простір, при цьому рухома втулка під дією перепаду тиску переміщається в нижнє положення, витісняють рідину в трубах до глибини встановлення зворотних клапанів, стравлюють тиск газу в трубах, проводять наступну високу миттєву депресії тиску на пласт і очікують заповнення труб пластовою рідиною з продуктами забруднення пласта. Після створення декількох циклів миттєвих високих депресій тиску пластова рідина з продуктами забруднення з затрубного простору витісняється на поверхню і ці цикли повторюють до тих пір поки з затрубного простору не буде поступати чиста вода чи нафта.

Пристій можна використовувати також і без застосування пакеру. В цьому випадку на пласт буде створюватися висока миттєва депресія тиску аналогічно вищеописаному механізму, однак тут буде мати місце 7/0 одночасно з припливом пластової рідини і перетік з великою швидкість рідини з затрубного простору в труби, що створить швидкісний напір в інтервалі продуктивного пласта і буде сприяти його кращому очищенню. В даній технології, крім депресії, на пласт буде діяти і репресія тиску, яка буде мати місце при витісненні рідини з труб.

Технічний результат винаходу полягає в тому, що застосування пристрою дозволяє проводити багаторазове створення високих миттєвих депресій тиску, за рахунок чого досягається повне очищення привибійної зони /5 пласта і збільшення продуктивності нафтогазоводовидобувних та газоводонагнітальних свердловин.

Claims (2)

Формула винаходу

1. Пристрій для підвищення продуктивності свердловин, який включає корпус, що містить механізм для герметичного розмежування труб, який відрізняється тим, що додатково містить встановлений в корпусі за допомогою перевідника патрубок з радіальними отворами, розташовану у патрубку заглушену знизу рухому циліндричну втулку з радіальними отворами, які в нижньому положенні втулки не співпадають з радіальними отворами патрубка і співпадають з ними у верхньому положенні втулки, до нижньої частини якої жорстко приєднаний стержень, який входить в осьовий отвір заглушки, що встановлена в нижній частині патрубка і містить ущільнюючий вузол для герметизації зазору між стержнем та внутрішньою поверхнею осьового отвору, « при цьому внутрішній діаметр осьового отвору патрубка в верхній частині зменшений і утворений уступ служить обмежником руху втулки, а внутрішній діаметр осьового отвору заглушки у верхній частині збільшений так, щоб у верхньому положенні втулки тиск знизу передавався через отвір заглушки на нижню частину втулки, крім того со зо вище патрубка встановлені зворотні клапани, які пропускають рідину з труб в затрубний простір та виключають зворотний рух. т)

2. Пристрій для підвищення продуктивності свердловин по п. 1, який відрізняється тим, що зовнішній о діаметр патрубка та діаметри радіальних отворів в патрубку та втулці вибираються таким чином, щоб площа кільцевого перерізу між патрубком та корпусом (або насосно-компресорною трубою) була не менша сумарної /їч- площі радіальних отворів патрубка та сумарної площі радіальних отворів втулки, а також площі перерізу «т внутрішнього осьового отвору патрубка в його верхній частині.

З. Пристрій для підвищення продуктивності свердловин по п. 1, який відрізняється тим, що діаметр стержня визначають за формулою: « , - 2 УР с 4. - рі хг ц ст БЕ "» Рк де: адст - діаметр стержня; О вт - зовнішній діаметр рухомої втулки; рв - проектний тиск зверху над ї - ! пристроєм; р, - проектний тиск знизу під пристроєм. -і се) 1 сю» 60 б5