WO2022039627A1 - Method for selectively treating a producing formation and device for carrying out same - Google Patents

Method for selectively treating a producing formation and device for carrying out same Download PDF

Info

Publication number
WO2022039627A1
WO2022039627A1 PCT/RU2021/000362 RU2021000362W WO2022039627A1 WO 2022039627 A1 WO2022039627 A1 WO 2022039627A1 RU 2021000362 W RU2021000362 W RU 2021000362W WO 2022039627 A1 WO2022039627 A1 WO 2022039627A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
packer
flushing
hydraulic fracturing
tubing
annulus
Prior art date
Application number
PCT/RU2021/000362
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Салават Анатольевич Кузяев
Original Assignee
Салават Анатольевич Кузяев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Салават Анатольевич Кузяев filed Critical Салават Анатольевич Кузяев
Priority to US17/639,080 priority Critical patent/US20230332485A1/en
Publication of WO2022039627A1 publication Critical patent/WO2022039627A1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/10Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
    • E21B21/103Down-hole by-pass valve arrangements, i.e. between the inside of the drill string and the annulus
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12Packers; Plugs
    • E21B33/124Units with longitudinally-spaced plugs for isolating the intermediate space
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B37/00Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • E21B43/267Methods for stimulating production by forming crevices or fractures reinforcing fractures by propping
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures

Definitions

  • the invention relates to mining, is used in the repair and operation of oil wells, is intended for selective processing of a productive formation in one round-trip operation with flushing the annulus in real time during downhole operations.
  • One of the measures to avoid an emergency in the well due to stuck downhole equipment is to ensure high-quality flushing of the cavities between the downhole tool and the production string, especially in the productive formation zone, as well as the internal cavities of the equipment used for process fluids.
  • devices that contain various filtration devices, trapping elements and storage containers.
  • a known method of operation of a downhole jet installation which involves flushing the area of the productive formation after hydraulic fracturing (hereinafter hydraulic fracturing) using a downhole jet unit (RF patent No. 2273772, published April 10, 2006, bull. 10).
  • the method consists in lowering into the well on a string of tubing (hereinafter tubing) a downhole installation consisting of a jet pump with a stepped through passage in its body and, located below the jet pump, a packer with a through passage and a liner with an inlet funnel. Then the packer is unpacked, which is installed above the productive formation.
  • a blocking insert with a central passage channel is installed in the stepped flow channel of the jet pump, and a hydraulic fracturing fluid or a mixture of hydraulic fracturing fluid with chemical reagents is pumped into the productive formation.
  • the blocking insert is removed to the surface and a flexible pipe is lowered through the tubing into the well, which is passed through the sealing assembly with the possibility of its movement.
  • the sealing assembly is installed during the descent of the flexible pipe in the stepped flow channel of the jet pump.
  • the lower end of the coiled tubing is installed below or at the level of the lower perforation interval of the productive formation.
  • a liquid working medium is fed into the nozzle of the jet pump through the annulus of the well, and the productive formation is drained by creating drawdown on the productive formation in the under-packer space of the well. Simultaneously or after creating a stable drawdown on the productive formation, liquid is supplied to the well through a flexible pipe to flush the bottom hole.
  • the ratio between fluid pressure in coiled tubing and fluid pressure in the well annulus is maintained in the range (Pg:Pp) ⁇ 0.98.
  • the downhole jet installation used for the implementation of the method comprises a packer with a passage channel installed on the tubing string, a jet pump, in the body of which a nozzle and a mixing chamber with a diffuser are located.
  • the jet pump has a stepped flow channel.
  • Below the jet pump is a shank with an inlet funnel.
  • a sealing assembly or, alternatively, a blocking insert is installed in the stepped passageway.
  • a flexible pipe is passed through the sealing unit, the lower end of which is installed below or at the level of the lower perforation interval of the productive formation.
  • the downhole jet unit is placed in the well so that the jet pump and packer are located above the reservoir.
  • the disadvantage of the known method and the downhole jet installation is the high probability of emergency extraction from the well in case of jamming due to the dusting of the annular space between the tool and the casing string with mechanical debris. Cleaning and extraction of foreign inclusions, in particular flushing the annulus from proppant, is not provided by the method according to the mentioned patent.
  • the design of the jet unit does not allow reverse circulation of the fluid to remove mechanical debris from the well, for example, through the annulus due to the packer being sprinkled on top, which cannot be deactivated.
  • Another disadvantage of this system is that it cannot be used when processing several intervals of a productive formation in one trip, since after flushing the bottom of the well, the installation is immediately removed to the surface.
  • the trap consists of two separate nodes - the upper and lower ones, fixed in the pipe at some distance from each other.
  • the top assembly is equipped with a screen in the form of a sieve, a plug and a three-way adapter.
  • the bottom assembly consists of a screen, a three-way adapter and a ball check valve.
  • the top and bottom assemblies are fixed in the flush tube by known means of connection.
  • the trap works in conjunction with the sand control element in the well.
  • Process fluid with proppant enters the tubing for hydraulic fracturing, while the proppant begins to accumulate in the annulus between the casing string and equipment.
  • the liquid passes through a screen-sieve built into the tubing and enters the wash pipe.
  • the liquid then passes through the lower trap assembly, the ball valve and enters the space of the wash pipe between the nodes and further into the upper trap assembly. Moving, the liquid is additionally filtered in the bonds of the trap. This prevents further propagation of the proppant.
  • the proppant is separated from the fluid by the lower assembly filter and retained by the check valve ball.
  • the amount of proppant in the cavity of the flushing tube between the trap nodes is used to judge the degree of contamination. Without extraction from the well, an indicator of the degree of contamination may be the loss of fluid volume during its return.
  • the reversible tool is designed to remove fluid and debris from the well, especially with large annular gaps.
  • the tool allows reverse flow at reduced pump speeds without compromising debris throughput.
  • the reversible tool contains a cylindrical element with cup-shaped sealing elements that hermetically separate the casing and create two separate annular gaps: one above the sealing elements, the other below the sealing elements.
  • the cylindrical element is equipped with an internal baffle forming two channels in the inner cavity of the tubing, one channel is descending, the other is ascending. Through the descending channel, the flow of liquid or other material is removed from the tubing cavity into the annular space under the sealing element.
  • the flow of liquid or other material rises through the tubing below the sealing element and is discharged into the annular space above the sealing element, while the flow rate decreases, since the cross-sectional area of the tubing is less than the annular space.
  • the annular space above the sealing element can be used to collect debris that cannot be carried by the reduced flow rate, while the debris collectors should not impede flow at the process speed.
  • the reversible tool is part of the fluid circulation system that flows from the tank through the suction line to the pump, which are on the above ground part of the equipment.
  • the pump moves the flushing fluid through the pipeline to the upper tubing string above the cup sealing element.
  • the flushing fluid moves down the upper part of the tubing to the reversing tool, through which it is discharged to the annular space under the cup sealing element.
  • the mixture of drilling fluid and debris then continues to move down the annulus to the bottom of the well and returns to the tubing again. Further, the filtered mixture, moving up the tubing, reaches the reversing tool and is deflected again, enters the annular space above the cup seal. Then, rising along the upper part of the tubing, the flushing fluid enters the reservoir.
  • the reversible tool can work for more than two years of continuous operation, performing more than 4000 cycles during the service life.
  • the system is equipped with alarms in the form of pressure gauges that monitor sudden pressure drops and the ability to block the system to warn the well operator that the traps are full or contain a lot of debris.
  • the disadvantage of this system is the limited area of use, mainly in offshore wells, and does not involve the simultaneous implementation of technological operations for the treatment of productive formations.
  • work The system is based on many levels of filtration, and contains sophisticated equipment for flushing these devices that require periodic replacement.
  • composition and relative position of the main components of the system are similar for all options presented in the patent and includes an anchor, a lower packer, a hydraulic fracturing unit, an upper packer, a mechanical valve, a sand control unit, and an injection unit installed on the tubing (from bottom to top), providing pressure activation in the system.
  • Below the anchor there is a valve that is in the closed position during hydraulic fracturing and a hole for dumping excess fluid.
  • the anchor is designed to fix the device in the well and can be installed by axial movement up and down.
  • the top and bottom packers are designed to isolate the reservoir area.
  • the mechanical valve is an element of the sand control unit and is involved in creating a pressure drop in the annulus below the sand control unit to ensure flushing of the annulus.
  • the sand control unit is located above the hydraulic fracturing unit and is designed to remove produced sand and gravel from the annulus when moving to another treatment zone or to the surface.
  • a flushing device is involved, which provides hydraulic communication with the annular space in the annular gap zone through radial channels.
  • the sand control unit is additionally equipped with a check valve and one or more additional packers.
  • the patent presents three variants of the flushing device, one of which can be activated several times, which ensures flushing of the annular gap when processing several productive formations in one trip.
  • the flushing device is located above the hydraulic fracturing unit, is connected to a mechanical valve and opens when flushing fluid is supplied at an appropriate pressure, which is much higher than the hydraulic fracturing pressure, therefore, during hydraulic fracturing, the flushing device is closed.
  • the flushing device contains a sliding sleeve installed in the housing, a piston and a return spring. The pressure exerted on the piston counteracts the compression force of the spring. Radial holes are made in the housing, blocked by a piston in the closed position of the flushing device. Nozzles are installed in the radial holes, providing a given angle of jet supply to the wellbore for the possibility of flushing the annulus in different directions.
  • the system is also equipped with a release mechanism that activates and deactivates the reservoir packers and the hydraulic fracturing unit.
  • the release mechanism is made in the form of a housing, which is an element of the system, inside which an internal sleeve is installed with the possibility of axial movement.
  • the inner sleeve is provided with a radial hole.
  • a removable sleeve In the cavity between the body and the inner sleeve there is a removable sleeve with grooves forming axially longitudinal cavities hydraulically connected with the annulus.
  • the inner sleeve When the system is idle, the inner sleeve is in the working position, the packers sealing the reservoir area and the hydraulic fracturing unit are not active.
  • the radial hole of the inner sleeve is closed with a removable sleeve.
  • the position of the inner sleeve ensures the passage of fluid through the internal cavity of the piston and closes the hydraulic connection with the annulus through the radial holes in the body.
  • the removable sleeve is kept from displacement relative to the housing by a retainer.
  • the inner sleeve When pressure is applied to the inner cavity of the piston, the inner sleeve, overcoming the action of the return spring, performs axial movement until the hydraulic connection is restored through the radial holes in the inner sleeve and in the housing, which communicate with the cavity between the housing and the sleeve.
  • the pressure in the piston cavity partially drops, the inner sleeve returns to the idle position under the action of the spring.
  • the retainer Under the action of pressure in the piston area, the retainer is displaced into the seat in which it is installed, releasing the removable sleeve.
  • This bushing closes the radial hole in the housing, maintaining the hydraulic connection of the piston cavity with the cavity between the housing and the inner bushing, while the increasing flushing pressure does not exceed the force of the return spring on the inner bushing.
  • the hydraulic fracturing unit is closed, the packers sealing the formation area are not activated.
  • the known system is designed to operate in emergency conditions, when it is impossible to remove the drilling tool from the well, due to the dusting of the upper packer with mechanical debris and the impossibility of flushing the annulus in the annulus between the packers. This leads to the impossibility of controlling the circulating flushing unit, removing the tool from the well, and requires additional units that provide this function for flushing the space above the second packer from the bottom.
  • Another disadvantage of the device is the use of high pressures during flushing, exceeding the hydraulic fracturing pressure by 2-5 times.
  • the flushing pressure will be 1400-3500 atmospheres, which is much higher than the value of 1000 atmospheres - the pressure for which standard hydraulic fracturing equipment is designed.
  • the use of pressure during the operation of the device when flushing the annulus of the well which is several times higher than the hydraulic fracturing pressure, entails the need to use non-standard wellhead equipment, non-standard tubing hanger, non-standard pumping equipment for hydraulic fracturing, which significantly reduces the manufacturability of the known system and significantly limits its use.
  • the objective of the inventions is to increase the efficiency of the treatment of the productive formation in one round trip, to reduce the accident rate and increase the service life of the downhole tool.
  • the technical result is to ensure simultaneous flushing of the inter-packer annular gap between the casing string and the tool, as well as the internal cavities of the tool after each treated interval of the productive formation and to increase the reliability and manufacturability of the device used by simplifying its design.
  • the method of selective treatment of a productive formation includes successive hydraulic fracturing and flushing of the annular gap in the interpacker space of each interval of the productive formation, using a device for its implementation, which is lowered into the tubing to the level of the lowest interval of the productive formation.
  • the device When the device reaches a level at which the interval of the productive formation to be processed is located in the inter-packer space, the device is fixed in the well with a mechanical anchor. Next, the working fluid is supplied under pressure to the tubing cavity, the hydraulic fracturing port, and the productive formation interval is isolated by packers with cup sealing elements. Then hydraulic fracturing is carried out.
  • the first cycle which begins with the injection of flushing fluid into the annulus, then activates the lower packer and flushes out debris from the upper area of the inter-packer annulus through the fracturing port windows up the tubing.
  • the second cycle begins with the transfer of the device to the transport position, then the axial movement of the tubing leads to the displacement of the hollow rod of the device and opens the flushing holes. After that, flushing fluid is supplied under pressure to the tubing, the cup sealing elements of the packers are activated and debris is washed out from the lower region of the interpacker annular gap and the cup seals, moving the mixture along the internal cavity of the device beyond its limits into the well.
  • the flushing liquid is supplied by a pumping unit located on the surface.
  • the mechanical anchor is deactivated by the longitudinal movement of the device.
  • Debris from the upper region of the interpacker annulus is disposed of at the surface by any known method.
  • the device for implementing the method contains a mechanical anchor, a lower pass-through packer, a hydraulic fracturing port, and an upper pass-through packer installed in series on the tubing.
  • Drift packers equipped with cup seals are directed to the hydraulic fracturing port.
  • a hollow rod is located in the internal cavity of the device.
  • the body of the hydraulic fracturing port is divided by a partition into the upper part, in which windows are made, and the lower part, in which flushing holes are located, providing hydraulic connection between the packer annulus with a cavity made in the lower part of the partition.
  • the lower pass packer is provided with a longitudinal cavity on the inner surface, and the hollow rod is provided with protrusions that interact with the cavity, moving along it. The distance between the bottom drift packer and the flush holes does not exceed two casing diameters.
  • the tightness of the flushing holes is ensured by seals placed above and below the flushing holes.
  • the internal cavities of the hollow rod, the lower pass-through packer and the mechanical sleeve locator form a single flushing channel.
  • the hollow rod is rigidly connected to the mechanical anchor.
  • the device can be additionally equipped with a sleeve locator located under the lower drift packer and a centralizer.
  • Flushing of the annulus carried out in two cycles, in each of which debris is removed from the upper or lower region of the annulus, provides high-quality cleaning.
  • the sequence of hydraulic fracturing, the first and subsequent second cycles of flushing the inter-packer annulus annulus ensures unhindered movement of the tool along the casing string.
  • the simple and reliable design of the device for implementing the method ensures the movement of the flushing fluid through two unconnected channels for removing debris, which are controlled by a simple longitudinal movement (activation / deactivation) of the mechanical anchor and due to the interaction of only two elements - a hollow rod and a body of the lower through packer .
  • FIG. 1 shows a general view of the device; in fig. 2 - enlarged view of the hydraulic fracturing port; in fig. 3 is a longitudinal section of the device in the transport position; in fig. 4 is a longitudinal section of a device with an activated mechanical anchor; in fig. 5 is an enlarged view of the hydraulic fracturing port in the position of the device shown in FIG. 3; in fig. 6 - longitudinal section of the device in the position of hydraulic fracturing; in fig. 7 - a diagram of the movement of the working fluid with an activated anchor; in fig. 8 - a diagram of the movement of the working fluid with a deactivated mechanical anchor.
  • the device contains a mechanical anchor (1), a sleeve locator (2), a lower pass-through packer (3), a hydraulic fracturing port (4) and an upper pass-through packer (5) with a centralizer (6) mounted from the bottom up on the tubing string (Fig.1, Fig. .2).
  • Remote nozzles (7) are connected to the centralizer b, the installation of which is determined by the need and conditions for processing intervals of the formation of variable length.
  • Cup sealing elements (8) of the lower floating packer (3) are directed to the hydraulic fracturing port (4).
  • Cup sealing elements (9) of the upper floating packer (5) are also directed to the hydraulic fracturing port.
  • mechanical sleeve locator similar to sleeve locator A 1025-2, presented in the catalog "Tool for maintenance and workover of wells", p. 31 https://www.slb.ru/upload/iblock/d8e/katalog-instrumentov-dla- tekushego-i-kapitalnogo" repair-skvaiin.pdf ):
  • centralizer http://www.coilsolutions.com/products/downhole-tools/drill-and-milling-tools/fluted-centralizers/) or (http://petrolibrary.ru/preduprezhdenie-iskriyleniya-vertikalnyix-skvazhi -skvazhin.html); axial mechanical anchor (YAMO-3, YAMO-2) (https://npf-paker.ru/catalog/tvpe/yakorya/mekhanicheskie/vamo3-yamo2-yam3-yam2).
  • the hydraulic fracturing port 4 contains a partition (11) placed inside the body, in the lower part of which a recess (12) is made, and a divider (1)3 is installed in the upper part (Fig. 3).
  • a divider (1)3 is installed in the upper part (Fig. 3).
  • radial holes (14) are made in the lower part of the port, connecting the recess (12) with the annulus.
  • a hollow rod (15) is placed with the possibility of axial movement, rigidly connected to the mechanical anchor 1 by means of a cone (16).
  • the hollow rod (15) is provided with limiting protrusions (17) that move axially along the cavity (1)9 made on the inner surface of the packer (3), the longitudinal dimension of which determines the stroke “S” of the rod (15) (Fig. 3 and Fig. 4).
  • the hollow rod (15) In the transport position of the device, the hollow rod (15) is in the lower position, in which the protrusions (17) abut against the lower horizontal wall of the cavity (18), the radial flushing holes (14) provide communication between the recess (12) and the annulus between the packers (Fig. 2 and Fig. 3).
  • the cup seals (8) of the lower pass-through packer (3) are located at a distance H1 from the flush holes (14) of the hydraulic fracturing port (4), the value of which depends on the well diameter and does not exceed two casing string diameters.
  • the device for implementing the method works as follows:
  • the device Before running into the well, the device is assembled at the wellhead and installed on the tubing.
  • the device Before treatment of the formation, the device is placed in a blind section of the production casing and pressure testing of the through-flow packers is carried out.
  • the device is installed in such a way that the processing interval is located in the inter-packer space and the mechanical anchor (1) is activated, ensuring that the device is fixed in the well with anchor elements (21) (Fig. 4). Then part of the weight of the tubing is unloaded onto a mechanical anchor (1), while the hollow rod (15) enters the recess (12), hermetically blocking the flushing holes (14) with the help of seals (18) (Fig. 5).
  • hydraulic fracturing fluid is supplied under pressure to the tubing pipes (1) and, due to the counter flow from the hydraulic fracturing port (4), the cup sealing elements (8) and (9) of the through-flow packers (3) and (5) open, providing a tight fit to the the inner wall of the casing pipe, reliably isolating the inter-packer space. Then hydraulic fracturing is performed (Fig. 6).
  • the tubing, the device and the space between the device and the production string are flushed, freeing it from proppant and other mechanical inclusions, ensuring unhindered and saving movement of the device to the next formation interval or recovery from the well.
  • Flushing of the annular space of the well and the cavities of the device is carried out in two cycles as follows.
  • the first cycle begins with the pumping unit, located on the surface, supplying the flushing fluid under pressure into the annulus, while cup sealing elements (8) of the lower pass-through packer (3) are in the active position.
  • the flushing fluid through the windows (10) enters the internal cavity of the hydraulic fracturing port (4), the upper pass-through packer (5) and rises to the surface along the tubing, taking with it the proppant and other inclusions from the upper region of the inter-packer space (Fig. 7). After the technological period of washing, the supply of washing liquid is stopped.
  • the second washing cycle begins with the transfer of the device to the transport position.
  • the mechanical anchor (1) is deactivated by longitudinal movement of the device.
  • the hollow rod (15) moves down until the stop of the limiting projections (17) against the wall of the cavity (19) and opens the flushing holes (14).
  • the flushing fluid is again fed under pressure into the tubing (Fig. 8).
  • the flushing fluid enters the internal cavities of the upper pass-through packer (5), the hydraulic fracturing port (4), exits through the windows (10) into the inter-packer space, activating the upper (5) and lower pass-through packer (3) thoroughly washing out the proppant and other inclusions from the lower area interpacker space.
  • the mixture enters the flush holes (14) and into the internal cavity of the rod (15) and is discharged outside the device into the well through a single flush channel (20).
  • the method is carried out as follows.
  • the device Assembled at the wellhead, the device is installed on the tubing and lowered into the well, the production string of which is pre-pressurized to 15 MPa.
  • the total length along the shaft is 3250 m, including the side shaft - 450 m.
  • the descent is carried out at a speed of not more than 0.25 m/s when moving in a production string with a diameter of 168 mm, a length of 2800 m and at a speed of 0.1 m/s when moving along a sidetrack with a diameter of 114 mm (strength group "E").
  • the device is preliminarily placed in a blind section of the sidetrack and the through-cup packers (5) and (3) are pressure tested with a pressure of 12 MPa.
  • the sequence of processing intervals of the productive formation is set in such a way as to initially carry out the processing of the lowest interval at the level of 3200 - 3215m.
  • the device is installed in the well in such a way that the interval to be treated is located between the cup packers (5) and (3) and fixed device in the well with anchor elements 21 when the mechanical anchor (1) is activated ( Figure 4).
  • hydraulic fracturing fluid is pumped through the internal cavity of the tubing and the packers (5) and (3) with cup seals (8) and (9) are activated, providing a tight fit to the inner wall of the casing and reliably isolating the annular gap between the wall of the casing string and the device in interpacker space. Then hydraulic fracturing is carried out at a burst pressure of 46 MPa. (Fig.6).
  • the annulus annulus is flushed to remove the resulting debris (mechanical particles, proppant).
  • the first cycle of flushing the inter-packer annulus begins with a pressure feed of 100 atm. flushing liquid by a pumping unit located on the surface. Providing a flushing fluid flow rate of 6 l/s, the cup seals 8 of the lower pass-through packer (3) are activated and debris is washed out from the upper area of the annular gap through the windows (1)0 of the hydraulic fracturing port (4), moving it along the tubing to the surface for disposal (Fig. 7).
  • the mechanical anchor (1) is deactivated by the longitudinal movement of the device and the device is transferred to the transport position.
  • axial displacement of the tubing is carried out, while the hollow rod (15) of the device is displaced until the stop of the limiting protrusions (17) into the wall of the cavity (19), opening the flushing holes (14).
  • flushing fluid is supplied under pressure of 12 MPa at a flow rate of 1.5 l/s, activating the lower (3) and upper (5) packers.
  • the flushing fluid cleans the lower area of the inter-packer annulus, flushes out small debris from the cup seals (8) of the lower packer (3) and all internal cavities of the device below the hydraulic fracturing port, while all debris is brought down outside the device into the well.
  • the flushing period of the second cycle is determined by the presence or absence of resistance to movement of the device in the well.
  • the device After flushing is completed, the device is moved upwards to treat the second interval of the productive formation (level 3035-3050m), maintaining the sequence of actions for hydraulic fracturing and flushing the annulus between the packers and device elements.
  • the device After finishing the processing of the third interval (2870-2885 m.) and flushing, the device is removed from the well.
  • the claimed inventions make it possible to provide high-quality, technological cleaning of the inter-packer annular space, accident-free movement of the downhole tool for processing several intervals of the productive formation in one trip, using a simple and reliable device.

Abstract

A method for selectively treating a producing formation comprises sequentially carrying out hydraulic fracturing and flushing of the annulus in a space between packers in each interval of a producing formation. At the interval to be treated, a device is secured in the well using a mechanical anchor, and a working fluid is fed under pressure into the cavity of the production tubing and into a hydraulic fracturing port, and the interval is isolated by packers with cup sealing elements. Hydraulic fracturing is carried out. The annulus is flushed in two cycles. In a first cycle, debris is flushed from the upper region of the annulus via apertures in the hydraulic fracturing port and upwards along the production tubing. In a second cycle, debris is flushed from the lower region of the annulus and from the cup seals, moving the mixture into the well. The claimed device comprises, mounted in succession on the production tubing, a mechanical anchor (1), a lower feed-through packer (3), a hydraulic fracturing port (4), an upper feed-through packer (5), and a centralizer (6). The feed-through packers (3 and 5) are provided with cup seals (8 and 9) that are oriented toward the hydraulic fracturing port (4). The housing of the hydraulic fracturing port (4) is divided by a partition into an upper part with apertures and a lower part with flushing openings.

Description

Способ селективной обработки продуктивного пласта и устройство для его осуществления. Method for selective treatment of a productive formation and device for its implementation.
Область техники Technical field
Изобретение относится к горному делу, используется при ремонте и эксплуатации нефтяных скважин, предназначено для селективной обработки продуктивного пласта за одну спускоподъемную операцию с промывкой затрубного пространства в реальном времени при проведении внутрискважинных работ. The invention relates to mining, is used in the repair and operation of oil wells, is intended for selective processing of a productive formation in one round-trip operation with flushing the annulus in real time during downhole operations.
Предшествующий уровень техники Prior Art
Одной из основных проблем, оказывающих влияние на эффективность ремонта и эксплуатацию нефтяных скважин, является осложнение, возникающее при их обработке, в частности прихват внутрискважинного оборудования. Частой причиной такого осложнения является заклинивание инструмента при перемещении вверх по скважине из-за присыпания различными механическими примесями кольцевого пространства между скважинным оборудованием и эксплуатационной колонной, в частности спрессованным проппантом. Ликвидация аварий, связанных с прихватами, является сложной, трудоемкой и дорогостоящей операцией. One of the main problems that affect the efficiency of repair and operation of oil wells is the complication that occurs during their processing, in particular, sticking of downhole equipment. A common cause of such a complication is the jamming of the tool when moving up the well due to the sprinkling of various mechanical impurities in the annular space between the downhole equipment and the production string, in particular, compressed proppant. Elimination of accidents associated with sticking is a complex, time-consuming and expensive operation.
Для решения этой проблемы используются известные технологии для предотвращения аварий, основанные на улавливании и выведении механических примесей из скважины, в том числе из примыкающих к ней областей. To solve this problem, well-known technologies are used to prevent accidents, based on the capture and removal of mechanical impurities from the well, including from areas adjacent to it.
Одной из мер, позволяющей избежать аварийной ситуации в скважине из-за прихвата внутрискважинного оборудования, является обеспечение качественной промывки полостей между скважинным инструментом и эксплуатационной колонной, особенно в зоне продуктивного пласта, а также внутренних полостей оборудования, используемых для технологических жидкостей. One of the measures to avoid an emergency in the well due to stuck downhole equipment is to ensure high-quality flushing of the cavities between the downhole tool and the production string, especially in the productive formation zone, as well as the internal cavities of the equipment used for process fluids.
Для удаления механических примесей (мусор зернистой породы или пластовый песок) из затрубного пространства используются устройства, содержащие различные фильтрационные приспособления, улавливающие элементы и емкости для складирования. To remove mechanical impurities (granular debris or reservoir sand) from the annulus, devices are used that contain various filtration devices, trapping elements and storage containers.
Известен способ работы скважинной струйной установки, предусматривающий промывку области продуктивного пласта после проведения гидроразрыва пласта (далее ГРП) с использованием скважинной струйной установки (патент РФ № 2273772, публ. 10.04.2006, бюл. 10). Способ, заключается в том, что спускают в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (далее НКТ) скважинную установку в составе струйного насоса со ступенчатым проходным каналом в его корпусе и, расположенные ниже струйного насоса, пакер с проходным каналом и хвостовик с входной воронкой. Затем производят распакеровку пакера, который установлен выше продуктивного пласта. Далее устанавливают в ступенчатом проходном канале струйного насоса блокирующую вставку с центральным проходным каналом и проводят закачку жидкости гидроразрыва или смеси жидкости гидроразрыва с химическими реагентами в продуктивный пласт. После этого извлекают на поверхность блокирующую вставку и спускают через НКТ в скважину гибкую трубу, которую пропускают через герметизирующий узел с возможностью ее перемещения. Герметизирующий узел устанавливают в процессе спуска гибкой трубы в ступенчатом проходном канале струйного насоса. Нижний конец гибкой трубы устанавливают ниже или на уровне нижнего интервала перфорации продуктивного пласта. A known method of operation of a downhole jet installation, which involves flushing the area of the productive formation after hydraulic fracturing (hereinafter hydraulic fracturing) using a downhole jet unit (RF patent No. 2273772, published April 10, 2006, bull. 10). The method consists in lowering into the well on a string of tubing (hereinafter tubing) a downhole installation consisting of a jet pump with a stepped through passage in its body and, located below the jet pump, a packer with a through passage and a liner with an inlet funnel. Then the packer is unpacked, which is installed above the productive formation. Next, a blocking insert with a central passage channel is installed in the stepped flow channel of the jet pump, and a hydraulic fracturing fluid or a mixture of hydraulic fracturing fluid with chemical reagents is pumped into the productive formation. After that, the blocking insert is removed to the surface and a flexible pipe is lowered through the tubing into the well, which is passed through the sealing assembly with the possibility of its movement. The sealing assembly is installed during the descent of the flexible pipe in the stepped flow channel of the jet pump. The lower end of the coiled tubing is installed below or at the level of the lower perforation interval of the productive formation.
Далее по затрубному пространству скважины подают в сопло струйного насоса жидкую рабочую среду и проводят дренирование продуктивного пласта путем создания в подпакерном пространстве скважины депрессии на продуктивный пласт. Одновременно или после создания стабильной депрессии на продуктивный пласт проводят подачу в скважину по гибкой трубе жидкость для промывки забоя. Соотношение между давлением жидкости в гибкой трубе и давлением жидкости в затрубном пространстве скважины поддерживается в диапазоне (Рг:Рр) < 0,98. Further, a liquid working medium is fed into the nozzle of the jet pump through the annulus of the well, and the productive formation is drained by creating drawdown on the productive formation in the under-packer space of the well. Simultaneously or after creating a stable drawdown on the productive formation, liquid is supplied to the well through a flexible pipe to flush the bottom hole. The ratio between fluid pressure in coiled tubing and fluid pressure in the well annulus is maintained in the range (Pg:Pp) < 0.98.
После откачки из продуктивного пласта жидкости объемом, равным не менее двум объемам закачанной в продуктивный пласт жидкости гидроразрыва или смеси жидкости гидроразрыва с химическими реагентами, прекращают подачу в гибкую трубу жидкости для промывки забоя скважины. After fluid is pumped out of the productive formation with a volume equal to at least two volumes of hydraulic fracturing fluid or a mixture of hydraulic fracturing fluid and chemical reagents pumped into the productive formation, the fluid supply to the coiled tubing is stopped to flush the bottom of the well.
Не ранее чем через 5 мин прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло струйного насоса и извлекают из скважины гибкую трубу с герметизирующим узлом. Затем с использованием струйного насоса проводят гидродинамические и геофизические исследования продуктивного пласта для оценки его продуктивности. После этого проводят работы по запуску скважины в эксплуатацию. Используемая для осуществления способа скважинная струйная установка содержит установленные на колонне НКТ пакер с проходным каналом, струйный насос, в корпусе которого размещены сопло и камера смешения с диффузором. Кроме того, в струйном насосе выполнен ступенчатый проходной канал. Ниже струйного насоса расположен хвостовик с входной воронкой. В ступенчатом проходном канале установлен герметизирующий узел или, как вариант, блокирующая вставка. Через герметизирующий узел пропущена гибкая труба, нижний конец которой установлен ниже или на уровне нижнего интервала перфорации продуктивного пласта. Скважинная струйная установка размещается в скважине таким образом, чтобы струйный насос и пакер были расположены над продуктивным пластом. Not earlier than after 5 minutes, the supply of liquid working medium to the nozzle of the jet pump is stopped and a flexible pipe with a sealing assembly is removed from the well. Then, using a jet pump, hydrodynamic and geophysical studies of the productive formation are carried out to assess its productivity. After that, work is carried out to put the well into operation. The downhole jet installation used for the implementation of the method comprises a packer with a passage channel installed on the tubing string, a jet pump, in the body of which a nozzle and a mixing chamber with a diffuser are located. In addition, the jet pump has a stepped flow channel. Below the jet pump is a shank with an inlet funnel. A sealing assembly or, alternatively, a blocking insert is installed in the stepped passageway. A flexible pipe is passed through the sealing unit, the lower end of which is installed below or at the level of the lower perforation interval of the productive formation. The downhole jet unit is placed in the well so that the jet pump and packer are located above the reservoir.
Недостатком известного способа и скважинной струйной установки является высокая вероятность аварийного извлечения из скважины в случае заклинивания из-за присыпания механическим мусором кольцевого пространства между инструментом и обсадной колонной. Очистка и извлечение посторонних включений, в частности промывка затрубного пространства от проппанта, способом по упомянутому патенту не предусмотрена. Конструкция струйной установки не позволяет обеспечить обратную циркуляцию жидкости для выноса из скважины механического мусора, например, по затрубному пространству из-за присыпания сверху пакера, который невозможно деактивировать. The disadvantage of the known method and the downhole jet installation is the high probability of emergency extraction from the well in case of jamming due to the dusting of the annular space between the tool and the casing string with mechanical debris. Cleaning and extraction of foreign inclusions, in particular flushing the annulus from proppant, is not provided by the method according to the mentioned patent. The design of the jet unit does not allow reverse circulation of the fluid to remove mechanical debris from the well, for example, through the annulus due to the packer being sprinkled on top, which cannot be deactivated.
Другим недостатком этой системы является то, что ее невозможно использовать при обработке нескольких интервалов продуктивного пласта за одну спускоподъемную операцию, так как после промывки забоя скважины установка сразу извлекается на поверхность. Another disadvantage of this system is that it cannot be used when processing several intervals of a productive formation in one trip, since after flushing the bottom of the well, the installation is immediately removed to the surface.
Из описания к патенту US 10280713 (публ. 07.05.2019г.) известны системы и способы управления мусором, в том числе расклинивающего агента, в скважине, обеспечивающие промывку кольцевого пространства между обсадной колонной и скважинным инструментом. From the description to patent US 10280713 (published May 7, 2019), systems and methods for managing debris, including proppant, in a well are known, providing flushing of the annulus between the casing string and the downhole tool.
Технические решения направлены на решение задач по пассивному удалению крупного и мелкого мусора, химических осажденных жидкостей из системы циркуляции буровой установки, противовыбросового оборудования на устье скважины, а также предотвращения попадания песка в кольцевое пространство между обсадной колонной и скважинным оборудованием. В описании к патенту содержится информация о вариантах отдельных узлов системы очистки кольцевого пространства в стволе скважины, которая содержит установленный на НКТ реверсивный инструмент и ловушки для мусора со встроенным фильтром, причем система может быть снабжена промывочной трубой, в которой, как вариант, расположены ловушки для мусора, являющиеся индикатором степени очистки. Technical solutions are aimed at solving problems of passive removal of large and small debris, chemical precipitated liquids from the drilling rig circulation system, blowout control equipment at the wellhead, as well as preventing sand from entering the annulus between the casing string and downhole equipment. The description of the patent contains information on options for individual components of the system for cleaning the annulus in the wellbore, which contains a reversible tool installed on the tubing and debris traps with an integrated filter, and the system can be equipped with a flush pipe, in which, as an option, traps for debris, which is an indicator of the degree of cleaning.
Ловушка представляет собой два отдельных узла - верхний и нижний закрепленный в трубе на некотором расстоянии друг от друга. Верхний узел снабжен экраном в виде сита, заглушкой и трехходовым переходником. Нижний узел состоит из экрана, трехходового адаптера и шарового обратного клапана. Верхний и нижний узлы закреплены в промывочной трубке с помощью известных средств соединения. Ловушка работает совместно с элементом по контролю песка в скважине. The trap consists of two separate nodes - the upper and lower ones, fixed in the pipe at some distance from each other. The top assembly is equipped with a screen in the form of a sieve, a plug and a three-way adapter. The bottom assembly consists of a screen, a three-way adapter and a ball check valve. The top and bottom assemblies are fixed in the flush tube by known means of connection. The trap works in conjunction with the sand control element in the well.
Технологическая жидкость с проппантом поступает в НКТ для проведения ГРП, при этом расклинивающий агент начинает накапливаться в кольцевом пространстве между обсадной колонной и оборудованием. Жидкость проходит через экран-сито, встроенный в НКТ и поступает в промывочную трубу. Затем жидкость проходит через нижний узел ловушки, шаровой клапан и поступает в пространство промывочной трубы между узлами и далее в верхний узел ловушки. Продвигаясь, жидкость дополнительно фильтруется в узах ловушки. Это предотвращает дальнейшее распространение проппанта. Проппант отделяется от жидкости фильтром нижнего узла и задерживается шаровым элементом обратного клапана. При извлечении оборудования из скважины, по количеству проппанта в полости промывочной тубы между узлами ловушки судят о степени загрязнения. Без извлечения из скважины показателем о степени загрязнения может быть потеря объёма жидкости при ее возврате. Process fluid with proppant enters the tubing for hydraulic fracturing, while the proppant begins to accumulate in the annulus between the casing string and equipment. The liquid passes through a screen-sieve built into the tubing and enters the wash pipe. The liquid then passes through the lower trap assembly, the ball valve and enters the space of the wash pipe between the nodes and further into the upper trap assembly. Moving, the liquid is additionally filtered in the bonds of the trap. This prevents further propagation of the proppant. The proppant is separated from the fluid by the lower assembly filter and retained by the check valve ball. When removing the equipment from the well, the amount of proppant in the cavity of the flushing tube between the trap nodes is used to judge the degree of contamination. Without extraction from the well, an indicator of the degree of contamination may be the loss of fluid volume during its return.
Реверсивный инструмент предназначен для удаления жидкости и мусора из скважины, особенно при значительных размерах кольцевых зазоров. Инструмент допускает обратную циркуляцию потока при сниженных скоростях насоса без ущерба пропускной способности мусора. Реверсивный инструмент содержит цилиндрический элемент с уплотнительными элементами чашечной формы, герметично разделяющими обсадную колонну и создающими два раздельных кольцевых зазороа: один над уплотнительными элементами, другой под уплотнительными элементами. Кроме того, цилиндрический элемент снабжен внутренней перегородкой, формирующей два канала во внутренней полости НКТ, Один канал является нисходящим, другой восходящим. По нисходящему каналу поток жидкости или другого материала выводится из полости НКТ в кольцевое пространство под уплотнительным элементом. По восходящему каналу поток жидкости или другого материала поднимается по НКТ ниже уплотнительного элемента и выводится в кольцевое пространство выше уплотнительного элемента, при этом скорость потока уменьшается, так как площадь сечения НКТ меньше кольцевого пространства. Кольцевое пространство над уплотнительным элементом можно использовать для сбора для мусора, который не может переноситься потоком с уменьшенной скоростью, при этом сборники для мусора не должны препятствовать протеканию потока с технологичной скоростью. The reversible tool is designed to remove fluid and debris from the well, especially with large annular gaps. The tool allows reverse flow at reduced pump speeds without compromising debris throughput. The reversible tool contains a cylindrical element with cup-shaped sealing elements that hermetically separate the casing and create two separate annular gaps: one above the sealing elements, the other below the sealing elements. Besides, the cylindrical element is equipped with an internal baffle forming two channels in the inner cavity of the tubing, one channel is descending, the other is ascending. Through the descending channel, the flow of liquid or other material is removed from the tubing cavity into the annular space under the sealing element. Through the ascending channel, the flow of liquid or other material rises through the tubing below the sealing element and is discharged into the annular space above the sealing element, while the flow rate decreases, since the cross-sectional area of the tubing is less than the annular space. The annular space above the sealing element can be used to collect debris that cannot be carried by the reduced flow rate, while the debris collectors should not impede flow at the process speed.
Реверсивный инструмент является частью системы циркуляции жидкости, которая течет из резервуара через всасывающую линию к насосу, которые относятся к наземной части оборудования. Насос перемещает промывочную жидкость по трубопроводу в верхнюю колонну НКТ над чашечным уплотнительным элементом. The reversible tool is part of the fluid circulation system that flows from the tank through the suction line to the pump, which are on the above ground part of the equipment. The pump moves the flushing fluid through the pipeline to the upper tubing string above the cup sealing element.
Промывочная жидкость движется вниз по верхней части НКТ до реверсивного инструмента, через который отводится к кольцевому пространству под чашечным уплотнительным элементом. Затем смесь промывочной жидкости и мусора продолжает перемещаться вниз по кольцевому пространству к низу скважины и снова возвращается в НКТ. Далее отфильтрованная смесь, перемещаясь вверх по НКТ, достигает реверсивного инструмента и снова отклоняется, попадает в кольцевое пространство над чашечным уплотнителем. Затем, поднимаясь по верхней части НКТ, промывочная жидкость попадает в резервуар. Таким образом, обеспечивается полный цикл циркуляции промывочной жидкости. Реверсивный инструмент может работать более двух лет непрерывной работы, осуществляя более 4000 циклов в течение срока службы. The flushing fluid moves down the upper part of the tubing to the reversing tool, through which it is discharged to the annular space under the cup sealing element. The mixture of drilling fluid and debris then continues to move down the annulus to the bottom of the well and returns to the tubing again. Further, the filtered mixture, moving up the tubing, reaches the reversing tool and is deflected again, enters the annular space above the cup seal. Then, rising along the upper part of the tubing, the flushing fluid enters the reservoir. Thus, a complete cycle of circulation of the flushing liquid is ensured. The reversible tool can work for more than two years of continuous operation, performing more than 4000 cycles during the service life.
Система снабжена средствами оповещения в виде манометров, контролирующих резкие перепады давлений и возможность блокировки системы, для предупреждения оператора скважины о том, что ловушки заполнены или содержит много мусора. The system is equipped with alarms in the form of pressure gauges that monitor sudden pressure drops and the ability to block the system to warn the well operator that the traps are full or contain a lot of debris.
Недостатком данной системы является ограниченная область использования, преимущественно на морских скважинах, и не предполагает одновременного проведения технологических операций по обработке продуктивных пластов. Кроме того, работа системы основана на многих уровнях фильтрации, и содержит сложное оборудование для промывки этих приспособлений, требующих периодической замены. The disadvantage of this system is the limited area of use, mainly in offshore wells, and does not involve the simultaneous implementation of technological operations for the treatment of productive formations. In addition, work The system is based on many levels of filtration, and contains sophisticated equipment for flushing these devices that require periodic replacement.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является изобретение по патенту US № 10494900 (публ. 03.12.2019г.), в котором представлены варианты системы для обработки скважин, осуществляющей гидравлический разрыв пласта (далее ГРП), с промывочным узлом и описан способ промывки затрубного пространства, в частности в области кольцевого зазора между колонной и стволом скважины. The closest to the claimed technical solution is the invention according to US patent No. 10494900 (published on December 3, 2019), which presents options for a system for treating wells that performs hydraulic fracturing (hereinafter referred to as hydraulic fracturing), with a flushing unit and describes a method for flushing the annulus, in particular in the area of the annular gap between the string and the wellbore.
Состав и взаимное расположение основных узлов системы аналогичны для всех представленных в патенте вариантов и включает установленные на НКТ (снизу вверх) якорь, нижний пакер, узел ГРП, верхний пакер, механический клапан, узел контроля песка и нагнетательный узел, обеспечивающий активацию давления в системе. Ниже якоря расположен клапан, находящийся в закрытом положении при ГРП и отверстие для сброса лишней жидкости. The composition and relative position of the main components of the system are similar for all options presented in the patent and includes an anchor, a lower packer, a hydraulic fracturing unit, an upper packer, a mechanical valve, a sand control unit, and an injection unit installed on the tubing (from bottom to top), providing pressure activation in the system. Below the anchor there is a valve that is in the closed position during hydraulic fracturing and a hole for dumping excess fluid.
Якорь предназначен для фиксации устройства в скважине и может быть установлен осевым перемещением вверх и вниз. Верхний и нижний пакеры предназначены для изоляции области продуктивного пласта. Механический клапан является элементом узла контроля песка и участвует в создании перепада давления в затрубном пространстве ниже узла контроля песка для обеспечения промывки кольцевого зазора. Узел контроля песка расположен выше узла ГРП и предназначен для удаления добытого песка и гравия из затрубного пространства при перемещении в другую зону обработки или на поверхность. В операции промывки затрубного пространства совместно с узлом контроля песка участвует промывочное устройство, обеспечивающее гидравлическую связь с затрубным пространством в зоне кольцевого зазора через радиальные каналы. The anchor is designed to fix the device in the well and can be installed by axial movement up and down. The top and bottom packers are designed to isolate the reservoir area. The mechanical valve is an element of the sand control unit and is involved in creating a pressure drop in the annulus below the sand control unit to ensure flushing of the annulus. The sand control unit is located above the hydraulic fracturing unit and is designed to remove produced sand and gravel from the annulus when moving to another treatment zone or to the surface. In the annular space flushing operation, together with the sand control unit, a flushing device is involved, which provides hydraulic communication with the annular space in the annular gap zone through radial channels.
Кроме того, для обеспечения значительного перепада давления, определяемого условиями в скважине, например, при превышении давления жидкости промывки в 2-5 раз большей давления технологической жидкости ГРП, узел контроля песка дополнительно комплектуется обратным клапаном и одним или несколькими дополнительными пакерами. In addition, to ensure a significant pressure drop determined by the conditions in the well, for example, when the pressure of the flushing fluid exceeds the pressure of the hydraulic fracturing fluid by 2-5 times, the sand control unit is additionally equipped with a check valve and one or more additional packers.
В патенте представлено три варианта промывочного устройства, один из которых может активироваться несколько раз, что обеспечивает промывку кольцевого зазора при обработке нескольких продуктивных пластов за одну спускоподъемную операцию. Промывочное устройство расположено над узлом ГРП, связано с механическим клапаном и открывается при подаче жидкости промывки под соответствующим давлением, которое значительно выше давления ГРП, поэтому во время ГРП промывочное устройство закрыто. The patent presents three variants of the flushing device, one of which can be activated several times, which ensures flushing of the annular gap when processing several productive formations in one trip. The flushing device is located above the hydraulic fracturing unit, is connected to a mechanical valve and opens when flushing fluid is supplied at an appropriate pressure, which is much higher than the hydraulic fracturing pressure, therefore, during hydraulic fracturing, the flushing device is closed.
Промывочное устройство содержит скользящую втулку, установленную в корпусе, поршень и возвратную пружину. Давление, оказываемое на поршень, противодействует силе сжатия пружины. В корпусе выполнены радиальные отверстия, перекрытые поршнем в закрытом положении промывочного устройства. В радиальных отверстиях установлены сопла, обеспечивающие заданный угол подачи струи в ствол скважины для возможности промывки затрубного пространства в разных направлениях. The flushing device contains a sliding sleeve installed in the housing, a piston and a return spring. The pressure exerted on the piston counteracts the compression force of the spring. Radial holes are made in the housing, blocked by a piston in the closed position of the flushing device. Nozzles are installed in the radial holes, providing a given angle of jet supply to the wellbore for the possibility of flushing the annulus in different directions.
Преимущество этого варианта промывочного устройства заключается в обеспечении за счет действия пружины возврата скользящей втулки, перекрытия радиальных отверстий при снятии давления на поршень по завершению промывки кольцевого зазора. The advantage of this version of the flushing device is that, due to the action of the spring, the return of the sliding sleeve closes the radial holes when the pressure on the piston is released after flushing the annular gap is completed.
Система также снабжена механизмом расцепления, который активирует и деактивирует пакеры, герметизирующие область продуктивного пласта, и узел ГРП. The system is also equipped with a release mechanism that activates and deactivates the reservoir packers and the hydraulic fracturing unit.
Механизм расцепления выполнен в виде корпуса, являющегося элементом системы, внутри которого установлена внутренняя втулка с возможностью осевого перемещения. Внутренняя втулка снабжена радиальным отверстием. В полости между корпусом и внутренней втулкой размещена съемная втулка с проточками, образующими продольные в осевом направлении полости гидравлически связанные с затрубным пространством. The release mechanism is made in the form of a housing, which is an element of the system, inside which an internal sleeve is installed with the possibility of axial movement. The inner sleeve is provided with a radial hole. In the cavity between the body and the inner sleeve there is a removable sleeve with grooves forming axially longitudinal cavities hydraulically connected with the annulus.
При холостом ходе системы внутренняя втулка находится в рабочем положении, пакеры, герметизирующие область продуктивного пласта и узел ГРП не активны. Радиальное отверстие внутренней втулки закрыто съемной втулкой. Положение внутренней втулки обеспечивает прохождение жидкости через внутреннюю полость поршня и закрывает гидравлическую связь с затрубным пространством через радиальные отверстия в корпусе. Съемная втулка удерживается от смещения относительно корпуса фиксатором. When the system is idle, the inner sleeve is in the working position, the packers sealing the reservoir area and the hydraulic fracturing unit are not active. The radial hole of the inner sleeve is closed with a removable sleeve. The position of the inner sleeve ensures the passage of fluid through the internal cavity of the piston and closes the hydraulic connection with the annulus through the radial holes in the body. The removable sleeve is kept from displacement relative to the housing by a retainer.
При подаче давления во внутреннюю полость поршня внутренняя втулка, преодолевая действие возвратной пружины, совершает осевое перемещение до восстановления гидравлической связи через радиальные отверстия во внутренней втулке и в корпусе, которые сообщаются с полостью между корпусом и втулкой. Давление в поршневой полости частично падает, внутренняя втулка под действием пружины возвращается в положение холостого хода. Под действием давления в поршневой области фиксатор смещается в гнездо, в котором установлен, освобождая съемную втулку. Эта втулка перекрывает радиальное отверстие в корпусе, сохраняя гидравлическую связь полости поршня с полостью между корпусом и внутренней втулкой, при этом возрастающее давление промывки не превышает силу воздействия возвратной пружины на внутреннюю втулку. В таком состоянии механизма расцепления узел ГРП закрыт, пакеры, герметизирующие область пласта, не активированы. When pressure is applied to the inner cavity of the piston, the inner sleeve, overcoming the action of the return spring, performs axial movement until the hydraulic connection is restored through the radial holes in the inner sleeve and in the housing, which communicate with the cavity between the housing and the sleeve. The pressure in the piston cavity partially drops, the inner sleeve returns to the idle position under the action of the spring. Under the action of pressure in the piston area, the retainer is displaced into the seat in which it is installed, releasing the removable sleeve. This bushing closes the radial hole in the housing, maintaining the hydraulic connection of the piston cavity with the cavity between the housing and the inner bushing, while the increasing flushing pressure does not exceed the force of the return spring on the inner bushing. In this state of the release mechanism, the hydraulic fracturing unit is closed, the packers sealing the formation area are not activated.
Известная система предназначена для работы в аварийных условиях, при которых невозможно извлечь буровой инструмент из скважины, из-за присыпания верхнего пакера механическим мусором и невозможности промывки кольцевого зазора в затрубном межпакерном пространстве. Это приводит к невозможности управления циркуляционным узлом промывки, извлечения инструмента из скважины и требует наличия дополнительных узлов, обеспечивающих эту функцию для промывки пространства над вторым снизу пакером. The known system is designed to operate in emergency conditions, when it is impossible to remove the drilling tool from the well, due to the dusting of the upper packer with mechanical debris and the impossibility of flushing the annulus in the annulus between the packers. This leads to the impossibility of controlling the circulating flushing unit, removing the tool from the well, and requires additional units that provide this function for flushing the space above the second packer from the bottom.
Еще одним недостатком системы является конструктивная сложность из-за наличия дополнительных элементов различного назначения (пакеры, клапаны), использования для управления промывочным устройством пружинных механизмов, которым свойственны нестабильность, изменение упругих свойств и последующая деформация. Another disadvantage of the system is the design complexity due to the presence of additional elements for various purposes (packers, valves), the use of spring mechanisms to control the flushing device, which are characterized by instability, changes in elastic properties and subsequent deformation.
Другим недостатком устройства является использование при промывке высоких давлений, превышающих давление ГРП в 2-5 раз. Another disadvantage of the device is the use of high pressures during flushing, exceeding the hydraulic fracturing pressure by 2-5 times.
На месторождениях Западной Сибири, где глубина скважин может достигать 3500м, а давление ГРП может достигать 700 атмосфер, давление промывки составит 1400-3500 атмосфер, что значительно больше значения 1000 атмосфер - давления на которое рассчитано стандартное оборудование для проведения ГРП. Использование при работе устройства давлений при промывке затрубного пространства скважины, в несколько раз превышающих давление ГРП, влечёт необходимость применения нестандартного устьевого оборудования, нестандартной подвески НКТ, нестандартного насосного оборудования для проведения ГРП, что существенно снижает технологичность известной системы и существенно ограничивает ее использование. Задачей изобретений является повышение эффективности обработки продуктивного пласта за одну спускоподъемную операцию, снижение аварийности и увеличение срока службы скважинного инструмента. In the fields of Western Siberia, where the depth of wells can reach 3500 m, and the hydraulic fracturing pressure can reach 700 atmospheres, the flushing pressure will be 1400-3500 atmospheres, which is much higher than the value of 1000 atmospheres - the pressure for which standard hydraulic fracturing equipment is designed. The use of pressure during the operation of the device when flushing the annulus of the well, which is several times higher than the hydraulic fracturing pressure, entails the need to use non-standard wellhead equipment, non-standard tubing hanger, non-standard pumping equipment for hydraulic fracturing, which significantly reduces the manufacturability of the known system and significantly limits its use. The objective of the inventions is to increase the efficiency of the treatment of the productive formation in one round trip, to reduce the accident rate and increase the service life of the downhole tool.
Технический результат заключается в обеспечении одновременной промывки межпакерного кольцевого зазора между обсадной колонной и инструментом, а также внутренних полостей инструмента после каждого обрабатываемого интервала продуктивного пласта и в повышении надежности и технологичности используемого устройства за счет упрощения его конструкции. The technical result is to ensure simultaneous flushing of the inter-packer annular gap between the casing string and the tool, as well as the internal cavities of the tool after each treated interval of the productive formation and to increase the reliability and manufacturability of the device used by simplifying its design.
Технический результат достигается тем, что способ селективной обработки продуктивного пласта включает последовате ьное проведение ГРП и промывки кольцевого зазора в межпакерном пространстве каждого интервала продуктивного пласта, используя устройство для его осуществления, которое спускают на НКТ на уровень самого нижнего интервала продуктивного пласта. The technical result is achieved by the fact that the method of selective treatment of a productive formation includes successive hydraulic fracturing and flushing of the annular gap in the interpacker space of each interval of the productive formation, using a device for its implementation, which is lowered into the tubing to the level of the lowest interval of the productive formation.
По достижении устройством уровня, при котором интервал продуктивного пласта, подлежащий обработке, расположен в межпакерном пространстве, фиксируют устройство в скважине механическим якорем. Далее производят подачу под давлением рабочей жидкости в полость НКТ, порт ГРП и изолируют интервал продуктивного пласта пакерами с чашечными уплотнительными элементами. Затем проводят ГРП. When the device reaches a level at which the interval of the productive formation to be processed is located in the inter-packer space, the device is fixed in the well with a mechanical anchor. Next, the working fluid is supplied under pressure to the tubing cavity, the hydraulic fracturing port, and the productive formation interval is isolated by packers with cup sealing elements. Then hydraulic fracturing is carried out.
После ГРП осуществляют промывку кольцевого зазора в межпакерном пространстве. Первый цикл, которой начинают с подачи промывочной жидкости в затрубное пространство, далее активируют нижний проходной пакер и вымывают мусор из верхней области межпакерного кольцевого зазора через окна порта ГРП вверх по НКТ. After hydraulic fracturing, flushing of the annular gap in the inter-packer space is carried out. The first cycle, which begins with the injection of flushing fluid into the annulus, then activates the lower packer and flushes out debris from the upper area of the inter-packer annulus through the fracturing port windows up the tubing.
Второй цикл начинают с перевода устройства в транспортное положение, затем осевым перемещением НКТ приводят к смещению полого штока устройства и открывают промывочные отверстия. После этого подают под давлением промывочную жидкость в НКТ, активируют чашечные уплотнительные элементы пакеров и вымывают мусор из нижней области межпакерного кольцевого зазора и чашечных уплотнителей, продвигая смесь по внутренней полости устройства за его пределы в скважину. The second cycle begins with the transfer of the device to the transport position, then the axial movement of the tubing leads to the displacement of the hollow rod of the device and opens the flushing holes. After that, flushing fluid is supplied under pressure to the tubing, the cup sealing elements of the packers are activated and debris is washed out from the lower region of the interpacker annular gap and the cup seals, moving the mixture along the internal cavity of the device beyond its limits into the well.
Далее устройство перемещают к следующему интервалу и осуществляют обработку и промывку в такой же последовательности. Подачу промывочной жидкости осуществляют насосным, агрегатом, находящимся на поверхности. Next, the device is moved to the next interval and processing and washing are carried out in the same sequence. The flushing liquid is supplied by a pumping unit located on the surface.
Для перевода устройства в транспортное положение деактивируют механический якорь продольным перемещением устройства. To transfer the device to the transport position, the mechanical anchor is deactivated by the longitudinal movement of the device.
Мусор из верхней области межпакерного кольцевого зазора утилизируют на поверхности любым известным способом. Debris from the upper region of the interpacker annulus is disposed of at the surface by any known method.
Технический результат достигается также тем, что устройство для осуществления способа содержит последовательно установленные на НКТ механический якорь, нижний проходной пакер, порт ГРП, верхний проходной пакер. Проходные пакеры, снабженные чашечными уплотнителями, направлены к порту ГРП. Во внутренней полости устройства расположен полый шток. The technical result is also achieved by the fact that the device for implementing the method contains a mechanical anchor, a lower pass-through packer, a hydraulic fracturing port, and an upper pass-through packer installed in series on the tubing. Drift packers equipped with cup seals are directed to the hydraulic fracturing port. A hollow rod is located in the internal cavity of the device.
Корпус порта ГРП разделен перегородкой на верхнюю часть, в которой выполнены окна, и нижнюю часть, в которой расположены промывочные отверстия, обеспечивающие гидравлическую связь межпакерного затрубного зазора с полостью, выполненной в нижней части перегородки. Нижний проходной пакер снабжен на внутренней поверхности продольной полостью, а полый шток выступами, которые взаимодействуют с полостью, перемещаясь вдоль нее. Расстояние между нижним проходным пакером и промывочными отверстиями не превышает двух диаметров обсадной трубы. The body of the hydraulic fracturing port is divided by a partition into the upper part, in which windows are made, and the lower part, in which flushing holes are located, providing hydraulic connection between the packer annulus with a cavity made in the lower part of the partition. The lower pass packer is provided with a longitudinal cavity on the inner surface, and the hollow rod is provided with protrusions that interact with the cavity, moving along it. The distance between the bottom drift packer and the flush holes does not exceed two casing diameters.
Герметичность промывочных отверстий обеспечивается уплотнениями, размещенными над и под промывочными отверстиями. Внутренние полости полого штока, нижнего проходного пакера и механического локатора муфт образуют единый промывочный канал. Полый шток жестко связан с механическим якорем. The tightness of the flushing holes is ensured by seals placed above and below the flushing holes. The internal cavities of the hollow rod, the lower pass-through packer and the mechanical sleeve locator form a single flushing channel. The hollow rod is rigidly connected to the mechanical anchor.
Устройство может быть дополнительно снабжено локатором муфт, расположенным под нижним проходным пакером, и центратором. The device can be additionally equipped with a sleeve locator located under the lower drift packer and a centralizer.
Промывка затрубного пространства, осуществляемая в два цикла, в каждый из которых удаляется мусор из верхней или нижней области кольцевого зазора обеспечивает качественную очистку. Flushing of the annulus, carried out in two cycles, in each of which debris is removed from the upper or lower region of the annulus, provides high-quality cleaning.
Транспорт механического мусора из межпакерного кольцевого зазора и утилизация на поверхности в первом цикла промывки, а также удаление и вывод мусора за пределы устройства в отработанное пространство скважины во втором цикле промывки, исключает наличие даже минимального объема механических частиц. Transport of mechanical debris from the inter-packer annular gap and disposal on the surface in the first wash cycle, as well as removal and removal of debris outside limits of the device into the worked-out space of the well in the second flushing cycle, excludes the presence of even a minimum volume of mechanical particles.
Последовательность проведения ГРП, первого и последующего второго цикла промывки межпакерного затрубного кольцевого зазора обеспечивает беспрепятственное перемещение инструмента вдоль обсадной колонны. The sequence of hydraulic fracturing, the first and subsequent second cycles of flushing the inter-packer annulus annulus ensures unhindered movement of the tool along the casing string.
Простая и надежная конструкция устройства для осуществления способа обеспечивает движение промывочной жидкости по двум несвязанным друг с другом каналам отвода мусора, управление которыми осуществляется простым продольным перемещением (активацией/деактивацией) механического якоря и за счет взаимодействия всего двух элементов - полого штока и корпуса нижнего проходного пакера. The simple and reliable design of the device for implementing the method ensures the movement of the flushing fluid through two unconnected channels for removing debris, which are controlled by a simple longitudinal movement (activation / deactivation) of the mechanical anchor and due to the interaction of only two elements - a hollow rod and a body of the lower through packer .
На фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2- увеличенный вид порта ГРП; на фиг. 3 - продольный разрез устройства, находящегося в транспортном положении; на фиг. 4 - продольный разрез устройства с активированным механическим якорем; на фиг. 5 - увеличенный вид порта ГРП в положении устройства, представленного на фиг. 3; на фиг. 6 - продольный разрез устройства в положении проведения ГРП; на фиг. 7 - представлена схема движения рабочей жидкости при активированном якоре; на фиг. 8 - представлена схема движения рабочей жидкости при деактивированном механическом якоре. In FIG. 1 shows a general view of the device; in fig. 2 - enlarged view of the hydraulic fracturing port; in fig. 3 is a longitudinal section of the device in the transport position; in fig. 4 is a longitudinal section of a device with an activated mechanical anchor; in fig. 5 is an enlarged view of the hydraulic fracturing port in the position of the device shown in FIG. 3; in fig. 6 - longitudinal section of the device in the position of hydraulic fracturing; in fig. 7 - a diagram of the movement of the working fluid with an activated anchor; in fig. 8 - a diagram of the movement of the working fluid with a deactivated mechanical anchor.
Устройство содержит смонтированные снизу вверх на колонне НКТ механический якорь (1), локатор муфт (2), нижний проходной пакер (3), порт ГРП (4) и верхний проходной пакер (5) с центратором (6) (Фиг.1, Фиг.2). The device contains a mechanical anchor (1), a sleeve locator (2), a lower pass-through packer (3), a hydraulic fracturing port (4) and an upper pass-through packer (5) with a centralizer (6) mounted from the bottom up on the tubing string (Fig.1, Fig. .2).
К центратору б, присоединены дистанционные патрубки (7), установка которых определяется необходимостью и условиями обработки интервалов пласта переменной протяженности. Remote nozzles (7) are connected to the centralizer b, the installation of which is determined by the need and conditions for processing intervals of the formation of variable length.
Чашечные уплотнительные элементы (8) нижнего проходного пакера (3) направлены к порту ГРП (4). Чашечные уплотнительные элементы (9) верхнего проходного пакера (5) также направлены к порту ГРП. Cup sealing elements (8) of the lower floating packer (3) are directed to the hydraulic fracturing port (4). Cup sealing elements (9) of the upper floating packer (5) are also directed to the hydraulic fracturing port.
В качестве функциональных частей могут быть использованы следующие известные устройства: механический локатор муфт, аналогичный локатору муфт А 1025-2, представленный в каталоге «Инструмент для текущего и капитального ремонта скважин», стр. 31 https://www.slb.ru/upload/iblock/d8e/katalog-instrumentov-dla-tekushego-i-kapitalnogo" remonta-skvaiin.pdf ): The following known devices can be used as functional parts: mechanical sleeve locator, similar to sleeve locator A 1025-2, presented in the catalog "Tool for maintenance and workover of wells", p. 31 https://www.slb.ru/upload/iblock/d8e/katalog-instrumentov-dla- tekushego-i-kapitalnogo" repair-skvaiin.pdf ):
- центратор - (http://www.coilsolutions.com/products/downhole-tools/drill-and-milling- tools/fluted-centralizers/) или (http://petrolibrary.ru/preduprezhdenie-iskriyleniya- vertikalnyix-skvazhi-skvazhin.html); механический якорь осевой (ЯМО-3, ЯМО-2) (https://npf- paker.ru/catalog/tvpe/yakorya/mekhanicheskie/vamo3-yamo2-yam3-yam2 ). - centralizer - (http://www.coilsolutions.com/products/downhole-tools/drill-and-milling-tools/fluted-centralizers/) or (http://petrolibrary.ru/preduprezhdenie-iskriyleniya-vertikalnyix-skvazhi -skvazhin.html); axial mechanical anchor (YAMO-3, YAMO-2) (https://npf-paker.ru/catalog/tvpe/yakorya/mekhanicheskie/vamo3-yamo2-yam3-yam2).
В корпусе порта ГРП выполнены окна (10) (Фиг. 2). Порт ГРП 4 содержит размещенную внутри корпуса перегородку (11), в нижней части которой выполнено углубление (12), а в верхней части установлен рассекатель (1)3 (Фиг. 3). Кроме того, в нижней части порта выполнены сквозные радиальные отверстия (14), соединяющие углубление (12) с затрубным пространством. Windows (10) are made in the body of the hydraulic fracturing port (Fig. 2). The hydraulic fracturing port 4 contains a partition (11) placed inside the body, in the lower part of which a recess (12) is made, and a divider (1)3 is installed in the upper part (Fig. 3). In addition, through the radial holes (14) are made in the lower part of the port, connecting the recess (12) with the annulus.
Во внутренней полости нижнего проходного пакера (3) размещен с возможностью осевого перемещения полый шток (15), жестко связанный с механическим якорем 1 посредством конуса (16). In the inner cavity of the lower pass-through packer (3), a hollow rod (15) is placed with the possibility of axial movement, rigidly connected to the mechanical anchor 1 by means of a cone (16).
Герметичность радиальных промывочных отверстий (14) обеспечивается уплотнениями (18), установленными со стороны внутренней поверхности перегородки (12) над отверстиями (14) и со стороны внутренней поверхности нижнего проходного пакера 3 под ними. The tightness of the radial flushing holes (14) is ensured by seals (18) installed on the side of the inner surface of the baffle (12) above the holes (14) and on the side of the inner surface of the lower pass-through packer 3 below them.
Со стороны внешней поверхности полый шток (15) снабжен ограничивающими выступами (17), совершающими осевое перемещение вдоль выполненной на внутренней поверхности пакера (3) полости (1)9, продольный размер которой определяет величину хода «S» штока (15) (Фиг. 3 и Фиг. 4). On the side of the outer surface, the hollow rod (15) is provided with limiting protrusions (17) that move axially along the cavity (1)9 made on the inner surface of the packer (3), the longitudinal dimension of which determines the stroke “S” of the rod (15) (Fig. 3 and Fig. 4).
Внутренние полости штока (15), нижнего проходного пакера (3), локатора муфт (2) и механического якоря сообщаются и образуют единый промывочный канал (20) (Фиг. 2). The internal cavities of the rod (15), the lower pass-through packer (3), the sleeve locator (2) and the mechanical anchor communicate and form a single flushing channel (20) (Fig. 2).
В транспортном положении устройства полый шток (15) находится в нижнем положении, при котором выступы (17) упираются в нижнюю горизонтальную стенку полости (18), радиальные промывочные отверстия (14) обеспечивают сообщение углубления (12) с затрубным межпакерным пространством (Фиг. 2 и Фиг. 3). Чашечные уплотнители (8) нижнего проходного пакера (3) расположены на расстоянии Н1 от промывочных отверстий (14) порта ГРП (4), величина которого зависит от диаметра скважины и не превышает двух диаметров обсадной колонны. In the transport position of the device, the hollow rod (15) is in the lower position, in which the protrusions (17) abut against the lower horizontal wall of the cavity (18), the radial flushing holes (14) provide communication between the recess (12) and the annulus between the packers (Fig. 2 and Fig. 3). The cup seals (8) of the lower pass-through packer (3) are located at a distance H1 from the flush holes (14) of the hydraulic fracturing port (4), the value of which depends on the well diameter and does not exceed two casing string diameters.
Устройство для осуществления способа работает следующим образом: The device for implementing the method works as follows:
Перед спуском в скважину устройство собирают на устье скважины и устанавливают его на НКТ. Before running into the well, the device is assembled at the wellhead and installed on the tubing.
При спуске в скважину механический якорь (1), нижний (3) и верхний (5) проходные пакеры находятся в транспортном положении, полый шток (15) находится в нижнем положении и зафиксирован от осевого перемещения вниз ограничивающими выступами (17). When lowering into the well, the mechanical anchor (1), lower (3) and upper (5) pass-through packers are in the transport position, the hollow rod (15) is in the lower position and is fixed from axial downward movement by limiting ledges (17).
Перед проведением обработки пласта устройство размещают в глухом участке эксплуатационной колонны и проводят опрессовывание проходных пакеров. Before treatment of the formation, the device is placed in a blind section of the production casing and pressure testing of the through-flow packers is carried out.
Далее устанавливают устройство таким образом, чтобы интервал обработки был расположен в межпакерном пространстве и активируют механический якорь (1), обеспечивая фиксацию устройства в скважине анкерными элементами (21) (Фиг. 4). Затем часть веса НКТ разгружают на механический якорь (1), при этом полый шток (15) входит в углубление (12), герметично перекрывая с помощью уплотнений (18) промывочные отверстия (14) (Фиг. 5). Next, the device is installed in such a way that the processing interval is located in the inter-packer space and the mechanical anchor (1) is activated, ensuring that the device is fixed in the well with anchor elements (21) (Fig. 4). Then part of the weight of the tubing is unloaded onto a mechanical anchor (1), while the hollow rod (15) enters the recess (12), hermetically blocking the flushing holes (14) with the help of seals (18) (Fig. 5).
Далее, в трубы НКТ (1) подают под давлением жидкость ГРП и, благодаря встречному потоку из порта ГРП (4), чашечные уплотнительные элементы (8) и (9) проходных пакеров (3) и (5) раскрываются, обеспечивая герметичное прилегание к внутренней стенке обсадной трубы, надежно изолируя межпакерное пространство. Затем производят ГРП (Фиг. 6). Further, hydraulic fracturing fluid is supplied under pressure to the tubing pipes (1) and, due to the counter flow from the hydraulic fracturing port (4), the cup sealing elements (8) and (9) of the through-flow packers (3) and (5) open, providing a tight fit to the the inner wall of the casing pipe, reliably isolating the inter-packer space. Then hydraulic fracturing is performed (Fig. 6).
После окончания ГРП осуществляют промывку НКТ, устройства и пространства между устройством и эксплуатационной колонной, освобождая его от проппанта и прочих механических включений, обеспечивая беспрепятственное и сберегающее перемещение устройства к следующему интервалу пласта или извлечению из скважины. After the fracturing is completed, the tubing, the device and the space between the device and the production string are flushed, freeing it from proppant and other mechanical inclusions, ensuring unhindered and saving movement of the device to the next formation interval or recovery from the well.
Промывка затрубного пространства скважины и полостей устройства осуществляется в два цикла следующим образом. Flushing of the annular space of the well and the cavities of the device is carried out in two cycles as follows.
Первый цикл начинается с подачи насосным агрегатом, находящимся на поверхности, промывочной жидкости под давлением в затрубное пространство, при этом чашечные уплотнительные элементы (8) нижнего проходного пакера (3) находятся в активном положении. Промывочная жидкость через окна (10) поступает во внутреннюю полость порта ГРП (4), верхнего проходного пакера (5) и по НКТ поднимается на поверхность, унося с собой проппант и прочие включения из верхней области межпакерного пространства (Фиг. 7). По истечении технологического периода промывки подачу промывочной жидкости прекращают. The first cycle begins with the pumping unit, located on the surface, supplying the flushing fluid under pressure into the annulus, while cup sealing elements (8) of the lower pass-through packer (3) are in the active position. The flushing fluid through the windows (10) enters the internal cavity of the hydraulic fracturing port (4), the upper pass-through packer (5) and rises to the surface along the tubing, taking with it the proppant and other inclusions from the upper region of the inter-packer space (Fig. 7). After the technological period of washing, the supply of washing liquid is stopped.
Второй цикл промывки начинают с перевода устройства в транспортное положение. Для этого продольным перемещением устройства деактивируют механический якорь (1). Полый шток (15) перемещается вниз до упора ограничивающих выступов (17) в стенку полости (19) и открывает промывочные отверстия (14). The second washing cycle begins with the transfer of the device to the transport position. To do this, the mechanical anchor (1) is deactivated by longitudinal movement of the device. The hollow rod (15) moves down until the stop of the limiting projections (17) against the wall of the cavity (19) and opens the flushing holes (14).
Далее снова подают под давлением промывочную жидкость в НКТ (Фиг. 8). Промывочная жидкость поступает во внутренние полости верхнего проходного пакера (5), порта ГРП (4), выходит через окна (10) в межпакерное пространство, активируя верхний (5) и нижний проходной пакер (3) тщательно вымывая проппант и прочие включения из нижней области межпакерного пространства. Далее смесь попадает в промывочные отверстия (14) и во внутреннюю полость штока (15) и по единому промывочному каналу (20) выводится за пределы устройства в скважину. Next, the flushing fluid is again fed under pressure into the tubing (Fig. 8). The flushing fluid enters the internal cavities of the upper pass-through packer (5), the hydraulic fracturing port (4), exits through the windows (10) into the inter-packer space, activating the upper (5) and lower pass-through packer (3) thoroughly washing out the proppant and other inclusions from the lower area interpacker space. Further, the mixture enters the flush holes (14) and into the internal cavity of the rod (15) and is discharged outside the device into the well through a single flush channel (20).
Способ осуществляется следующим образом. The method is carried out as follows.
Скомпонованное на устье скважины устройство устанавливают на НКТ и спускают в скважину, эксплуатационная колонна которой предварительно опрессована на 15 МПа. Общая протяжённость по стволу - 3250 м, в том числе бокового ствола - 450м. Спуск осуществляют со скоростью не более 0,25 м/с при перемещении в эксплуатационной колонне диаметром 168 мм, протяженностью 2800 м и со скоростью 0,1 м/с при перемещении по боковому стволу диаметром 114мм (группа прочности «Е»). Assembled at the wellhead, the device is installed on the tubing and lowered into the well, the production string of which is pre-pressurized to 15 MPa. The total length along the shaft is 3250 m, including the side shaft - 450 m. The descent is carried out at a speed of not more than 0.25 m/s when moving in a production string with a diameter of 168 mm, a length of 2800 m and at a speed of 0.1 m/s when moving along a sidetrack with a diameter of 114 mm (strength group "E").
Предварительно устройство помещают в глухом участке бокового ствола и проводят опрессовывание проходных чашечных пакеров (5) и (3) давлением 12 МПа. The device is preliminarily placed in a blind section of the sidetrack and the through-cup packers (5) and (3) are pressure tested with a pressure of 12 MPa.
Последовательность обработки интервалов продуктивного пласта устанавливают таким образом, чтобы первоначально осуществить обработку самого нижнего интервала на уровне 3200 - 3215м. The sequence of processing intervals of the productive formation is set in such a way as to initially carry out the processing of the lowest interval at the level of 3200 - 3215m.
Устройство устанавливают в скважине таким образом, чтобы интервал, подлежащий обработке, был расположен между чашечными пакерами (5) и (3) и фиксируют устройство в скважине анкерными элементами 21 при активации механического якоря (1) (Фиг.4). The device is installed in the well in such a way that the interval to be treated is located between the cup packers (5) and (3) and fixed device in the well with anchor elements 21 when the mechanical anchor (1) is activated (Figure 4).
Далее, жидкость ГРП нагнетают по внутренней полости НКТ и активируют пакеры (5) и (3) с чашечными уплотнителями (8) и (9), обеспечивая герметичное прилегание к внутренней стенке обсадной трубы и надежно изолируя кольцевой зазор между стенкой обсадной колонны и устройством в межпакерном пространстве. Затем проводят ГРП при давлении разрыва 46 МПа. (Фиг.6). Further, the hydraulic fracturing fluid is pumped through the internal cavity of the tubing and the packers (5) and (3) with cup seals (8) and (9) are activated, providing a tight fit to the inner wall of the casing and reliably isolating the annular gap between the wall of the casing string and the device in interpacker space. Then hydraulic fracturing is carried out at a burst pressure of 46 MPa. (Fig.6).
После ГРП подачу жидкости ГРП прекращают, при этом в кольцевом зазоре и в чашечных уплотнителях скапливается механический мусор, в том числе частицы проппанта, которые могут привести к заклиниванию устройства при перемещении к следующему интервалу пласта, подлежащему обработке. After hydraulic fracturing, the hydraulic fracturing fluid supply is stopped, while mechanical debris accumulates in the annulus and cup seals, including proppant particles, which can lead to jamming of the device when moving to the next formation interval to be treated.
Для предотвращения аварийной ситуации после ГРП проводят промывку затрубного кольцевого зазора с целью удаления образовавшегося мусора (механические частицы, проппант). To prevent an emergency after hydraulic fracturing, the annulus annulus is flushed to remove the resulting debris (mechanical particles, proppant).
Первый цикл промывки межпакерного затрубного пространства начинают с подачи под давлением 100 ат. промывочной жидкости насосным агрегатом, находящимся на поверхности. Обеспечивая расход промывочной жидкости 6 л/с, активируют чашечные уплотнители 8 нижнего проходного пакера (3) и вымывают мусор из верхней области кольцевого зазора через окна (1)0 порта ГРП (4), продвигая его по НКТ на поверхность для утилизации (Фиг.7). The first cycle of flushing the inter-packer annulus begins with a pressure feed of 100 atm. flushing liquid by a pumping unit located on the surface. Providing a flushing fluid flow rate of 6 l/s, the cup seals 8 of the lower pass-through packer (3) are activated and debris is washed out from the upper area of the annular gap through the windows (1)0 of the hydraulic fracturing port (4), moving it along the tubing to the surface for disposal (Fig. 7).
После удаления мусора из верхней области межпакерного затрубного пространства подачу промывочной жидкости прекращают. After removal of debris from the upper region of the interpacker annulus, the supply of flushing fluid is stopped.
Во втором цикле промывки продольным перемещением устройства деактивируют механический якорь (1) и переводят устройство в транспортное положение. Далее осуществляют осевое перемещение НКТ, при этом полый шток (15) устройства смещается до упора ограничивающих выступов (17) в стенку полости (19), открывая промывочные отверстия (14). Затем подают промывочную жидкость под давлением 12 МПа с расходом 1,5 л/с, активируя нижний (3) и верхний (5) пакеры. In the second washing cycle, the mechanical anchor (1) is deactivated by the longitudinal movement of the device and the device is transferred to the transport position. Next, axial displacement of the tubing is carried out, while the hollow rod (15) of the device is displaced until the stop of the limiting protrusions (17) into the wall of the cavity (19), opening the flushing holes (14). Then, flushing fluid is supplied under pressure of 12 MPa at a flow rate of 1.5 l/s, activating the lower (3) and upper (5) packers.
Продвигаясь через открытые промывочные отверстия (14) по единому промывочному каналу (20), промывочная жидкость очищает нижнюю область межпакерного затрубного пространства, вымывает мелкий мусор из чашечных уплотнителей (8) нижнего пакера (3) и все внутренние полости устройства ниже порта ГРП, при этом весь мусор выводится вниз за пределы устройства в скважину. Moving through the open flushing holes (14) along a single flushing channel (20), the flushing fluid cleans the lower area of the inter-packer annulus, flushes out small debris from the cup seals (8) of the lower packer (3) and all internal cavities of the device below the hydraulic fracturing port, while all debris is brought down outside the device into the well.
Период промывки второго цикла определяется наличием или отсутствием сопротивления перемещению устройства в скважине. The flushing period of the second cycle is determined by the presence or absence of resistance to movement of the device in the well.
После окончания промывки перемещают устройство вверх для обработки второго интервала продуктивного пласта (уровень 3035-3050м.), сохраняя последовательность действий по проведению ГРП и промывке затрубного межпакерного пространства и элементов устройства. After flushing is completed, the device is moved upwards to treat the second interval of the productive formation (level 3035-3050m), maintaining the sequence of actions for hydraulic fracturing and flushing the annulus between the packers and device elements.
После окончания обработки третьего интервала (2870-2885м.) и промывки, устройство извлекают из скважины. After finishing the processing of the third interval (2870-2885 m.) and flushing, the device is removed from the well.
Таким образом, заявляемые изобретения позволяют обеспечить качественную, технологичную очистку межпакерного затрубного пространства, безаварийное перемещение скважинного инструмента для обработки нескольких интервалов продуктивного пласта за одну спускоподъемную операцию, используя простое и надежное устройство. Thus, the claimed inventions make it possible to provide high-quality, technological cleaning of the inter-packer annular space, accident-free movement of the downhole tool for processing several intervals of the productive formation in one trip, using a simple and reliable device.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ селективной обработки продуктивного пласта, включающий последовательное проведение ГРП и промывки кольцевого зазора в межпакерном пространстве каждого интервала продуктивного пласта устройством по п. 5; при этом устройство спускают на НКТ на уровень самого нижнего интервала продуктивного пласта, при расположении интервала в межпакерном пространстве фиксируют устройство в скважине механическим якорем, далее производят подачу под давлением рабочей жидкости в полость НКТ, порт ГРП и изолируют интервал продуктивного пласта пакерами с чашечными уплотнительными элементами, затем проводят ГРП; после этого осуществляют промывку кольцевого зазора в межпакерном пространстве, первый цикл которой начинают с подачи промывочной жидкости в затрубное пространство, далее активируют нижний проходной пакер и вымывают мусор из верхней области межпакерного кольцевого зазора через окна порта ГРП вверх по НКТ; второй цикл начинают с перевода устройства в транспортное положение, затем осевым перемещением НКТ приводят к смещению полого штока устройства и открывают промывочные отверстия; после этого подают под давлением промывочную жидкость в НКТ, активируют чашечные уплотнительные элементы пакеров и вымывают мусор из нижней области межпакерного кольцевого зазора и чашечных уплотнителей, продвигая смесь по внутренней полости устройства за его пределы в скважину, далее устройство перемещают к следующему интервалу и осуществляют обработку и промывку в такой же последовательности. 1. The method of selective treatment of the productive formation, including the sequential hydraulic fracturing and flushing of the annular gap in the inter-packer space of each interval of the productive formation by the device according to claim 5; at the same time, the device is lowered onto the tubing to the level of the lowest interval of the productive formation, when the interval is located in the inter-packer space, the device is fixed in the well with a mechanical anchor, then the working fluid is supplied under pressure to the tubing cavity, the hydraulic fracturing port, and the interval of the productive formation is isolated by packers with cup sealing elements , then hydraulic fracturing is carried out; after that, flushing of the annular gap in the interpacker space is carried out, the first cycle of which begins with the supply of flushing fluid to the annulus, then the lower pass-through packer is activated and debris is washed out from the upper area of the interpacker annular gap through the fracturing port windows up the tubing; the second cycle begins with the transfer of the device to the transport position, then the axial movement of the tubing leads to the displacement of the hollow rod of the device and opens the flushing holes; after that, flushing liquid is supplied under pressure to the tubing, the cup sealing elements of the packers are activated and debris is washed out from the lower region of the inter-packer annular gap and the cup seals, moving the mixture along the internal cavity of the device beyond its limits into the well, then the device is moved to the next interval and processing is carried out and washing in the same order.
2. Способ селективной обработки продуктивного пласта по п. 1, отличающийся тем, что промывочная жидкость подается насосным, агрегатом, находящимся на поверхности. 2. A method for selective treatment of a productive formation according to claim 1, characterized in that the flushing liquid is supplied by a pumping unit located on the surface.
3. Способ селективной обработки продуктивного пласта по п. 1, отличающийся тем, перевод устройства в транспортное положение осуществляют деактивацией механического якоря. 3. The method of selective treatment of the productive formation according to claim 1, characterized in that the transfer of the device to the transport position is carried out by deactivating the mechanical anchor.
4. Способ селективной обработки продуктивного пласта по п. 1, отличающийся тем, что мусор из верхней области межпакерного кольцевого зазора утилизируют на поверхности. 4. The method of selective treatment of the productive formation according to claim 1, characterized in that the debris from the upper region of the inter-packer annular gap is disposed of on the surface.
5. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее последовательно установленные на НКТ механический якорь, по крайней мере, нижний проходной пакер, порт ГРП, верхний проходной пакер, при этом проходные пакеры снабжены чашечными уплотнителями, которые направлены к порту ГРП, во внутренней полости устройства расположен полый шток, отличающееся тем, что корпус порта ГРП разделен перегородкой на верхнюю часть, в которой выполнены окна, и нижнюю часть, в которой расположены промывочные отверстия, обеспечивающие гидравлическую связь межпакерного затрубного зазора с полостью, выполненной в нижней части перегородки; нижний проходной пакер снабжен на внутренней поверхности продольной полостью, а полый шток выступами, которые взаимодействуют с полостью, перемещаясь вдоль нее; расстояние между нижним проходным пакером и промывочными отверстиями не превышает двух диаметров обсадной трубы. 5. A device for implementing the method according to claim 1, containing a mechanical anchor installed in series on the tubing, at least a lower pass-through packer, hydraulic fracturing port, the upper pass-through packer, while the pass-through packers are equipped with cup seals, which are directed to the hydraulic fracturing port, a hollow rod is located in the internal cavity of the device, characterized in that the body of the hydraulic fracturing port is divided by a partition into the upper part, in which windows are made, and the lower part , in which flushing holes are located, providing hydraulic connection between the annular gap between the packers and the cavity made in the lower part of the baffle; the lower pass packer is provided on the inner surface with a longitudinal cavity, and the hollow rod is provided with protrusions that interact with the cavity, moving along it; the distance between the bottom drift packer and the flush holes does not exceed two casing diameters.
6. Устройство по п. 1, отличающееся гем, что устройство может быть дополнительно снабжено локатором муфт, расположенным под нижним проходным пакером и центратором. 6. The device according to claim. 1, characterized in that the device can be additionally equipped with a sleeve locator located under the lower pass-through packer and centralizer.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что полый шток жестко связан с механическим якорем. 7. The device according to claim 1, characterized in that the hollow rod is rigidly connected to the mechanical anchor.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что герметичность промывочных отверстий обеспечивается уплотнениями, размещенными над и под промывочными отверстиями. 8. The device according to claim. 1, characterized in that the tightness of the flushing holes is ensured by seals placed above and below the flushing holes.
9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутренние полости полого штока, нижнего проходного пакера и механического локатора муфт образуют единый промывочный канал. 9. The device according to claim. 1, characterized in that the internal cavities of the hollow rod, the lower pass-through packer and the mechanical sleeve locator form a single flushing channel.
PCT/RU2021/000362 2020-08-21 2021-08-23 Method for selectively treating a producing formation and device for carrying out same WO2022039627A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/639,080 US20230332485A1 (en) 2020-08-21 2021-08-23 Device and method of productive formation selective processing

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020128064 2020-08-21
RU2020128064A RU2747495C1 (en) 2020-08-21 2020-08-21 Device and method for selective treatment of a productive formation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022039627A1 true WO2022039627A1 (en) 2022-02-24

Family

ID=75850898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2021/000362 WO2022039627A1 (en) 2020-08-21 2021-08-23 Method for selectively treating a producing formation and device for carrying out same

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230332485A1 (en)
RU (1) RU2747495C1 (en)
WO (1) WO2022039627A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2736078C1 (en) * 2019-11-01 2020-11-12 Салават Анатольевич Кузяев Method of selective treatment of productive formation, device for its implementation and hydraulic fracturing unit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667171C1 (en) * 2017-12-04 2018-09-17 Общество с ограниченной ответственностью "НЕККО" Method of repair of oil and / or gas wells and device for its implementation (options)
RU2707312C1 (en) * 2019-03-20 2019-11-26 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" Equipment for selective treatment of beds
US10494900B2 (en) * 2015-10-02 2019-12-03 Comitt Well Solutions Us Holding Inc. System for stimulating a well
RU2709892C1 (en) * 2017-08-25 2019-12-23 Кузяев Салават Анатольевич System of downhole equipment for hydraulic fracturing and method of conducting hydraulic fracturing (versions)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8944167B2 (en) * 2009-07-27 2015-02-03 Baker Hughes Incorporated Multi-zone fracturing completion
US20110162846A1 (en) * 2010-01-06 2011-07-07 Palidwar Troy F Multiple Interval Perforating and Fracturing Methods
CA2713611C (en) * 2010-09-03 2011-12-06 Ncs Oilfield Services Canada Inc. Multi-function isolation tool and method of use
RU2626495C1 (en) * 2016-05-31 2017-07-28 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Method of proppant washing from pipe string and bottom-hole zone after reservoir fracture
RU185859U1 (en) * 2018-07-13 2018-12-20 Игорь Александрович Гостев DEVICE FOR CARRYING OUT A MULTI-STAGE HYDRAULIC GROUND RIG (MHF) FOR ONE LIFT-LIFTING OPERATION

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10494900B2 (en) * 2015-10-02 2019-12-03 Comitt Well Solutions Us Holding Inc. System for stimulating a well
RU2709892C1 (en) * 2017-08-25 2019-12-23 Кузяев Салават Анатольевич System of downhole equipment for hydraulic fracturing and method of conducting hydraulic fracturing (versions)
RU2667171C1 (en) * 2017-12-04 2018-09-17 Общество с ограниченной ответственностью "НЕККО" Method of repair of oil and / or gas wells and device for its implementation (options)
RU2707312C1 (en) * 2019-03-20 2019-11-26 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" Equipment for selective treatment of beds

Also Published As

Publication number Publication date
RU2747495C1 (en) 2021-05-05
US20230332485A1 (en) 2023-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5029644A (en) Jetting tool
US4991654A (en) Casing valve
EP0427371B1 (en) Method of well completion
US4991653A (en) Wash tool
US4979561A (en) Positioning tool
EP0427422A2 (en) Casing valve
US3892274A (en) Retrievable self-decentralized hydra-jet tool
US20120160524A1 (en) Completion assembly and a method for stimulating, segmenting and controlling erd wells
DK2935771T3 (en) METHOD AND DEVICE FOR TREATING AN UNDERGROUND AREA
WO2010135187A2 (en) Systems and methods for deliquifying a commingled well using natural well pressure
US5979553A (en) Method and apparatus for completing and backside pressure testing of wells
US10006278B2 (en) Method of treating a downhole formation using a downhole packer
WO2022039627A1 (en) Method for selectively treating a producing formation and device for carrying out same
DK202370185A1 (en) Single trip wellbore cleaning and sealing system and method
RU2229586C1 (en) Controller valve
US2109197A (en) Combination clean-out and sample tool
RU2782227C1 (en) Method for processing the bottomhole formation zone and the device for its implementation
RU2789494C1 (en) Well flushing device
RU2734286C1 (en) Valve for liquid pumping into well
RU2065948C1 (en) Method and device for initiating inflow from stratum
CA2926646C (en) Downhole packer and method of treating a downhole formation using the downhole packer
RU211316U1 (en) jet pump
RU2809394C1 (en) Method of pressure testing of pump-compressor pipes in wells with horizontal completion
RU2814516C1 (en) Method and device for flushing well, treating formation and completing a well in one tripping operation
RU2494220C1 (en) Device for treatment and recovery of formation productivity

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21858690

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21858690

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1