Патент на изобретение №2307230

(54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ФЛЮИДА В ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЕ СКВАЖИНЫ

(57) Реферат:

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, в частности, для интенсификации притоков пластовых флюидов. Обеспечивает осуществление виброволновой обработки призабойной зоны скважины, снабженной насосом-качалкой в широком диапазоне частот с использованием энергии струи штангового насоса. Сущность изобретения: по способу помещают в колонну труб, заполненную флюидом, груз на подвеске и возбуждают вибрации скважинного флюида за счет осевого перемещения груза. Согласно изобретению упругую подвеску соединяют с входом штангового насоса. В качестве упругой подвески используют шланг высокого давления с плетеным металлическим каркасом, упругими свойствами выше, чем у насосной штанги штангового насоса, и позволяющими привести груз в режим резонансных колебаний. С грузом шланг высокого давления соединяют с таким расчетом, чтобы груз находился в зоне влияния струи жидкости, протекающей через шланг при работе штангового насоса, и обеспечивал возможность возбуждения волнового движения флюида в полости скважины, периодических перепадов давления в зоне перфорации и ударов о стенки колонны. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, в частности, для интенсификации притоков пластовых флюидов.

Известен способ эксплуатации скважины (Ащепков Ю.С., Березин Г.В., Ащепков М.Ю. Патент №2135746, кл. Е21В 43/00), при использовании которого в корпусе штангового плунжерного насоса делают верхние и нижние отверстия и проводят обводные каналы. При уменьшении дебита периодически с частотой 1-2 раза в месяц перекрывают выкидную линию скважины на устье и производят 30-40 тыс. ходов плунжера и до повышения дебита скважины.

Однако для передачи качаний плунжера насоса необходимо перекрытие выкидной линии и остановка добычи.

Известны способ и устройство для волнового воздействия на залежь (Ватин В.П. Патент №2196888, кл. E21В 43/25), при использовании которого в процессе работы станка-качалки при ходе плунжера вверх происходит сжатие жидкости. Жидкость сбрасывается в колонну, в результате чего образуется ударная волна, которая проникает в продуктивный пласт и формирует в нем волны давления. Трещины гидравлического разрыва образуют путем сжатия жидкости в лифте до соответствующего давления.

Однако способ используют в скважине волнового фонда, находящейся на значительном расстоянии от эксплуатационной добывающей скважины.

Известен способ эксплуатации скважины (Ащепков Ю.С., Березин Г.В., Ащепков М.Ю. Патент №2136851, кл. Е21В 43/00), обеспечивающий увеличение нефтеотдачи за счет дилатационно-волнового воздействия на пласт. В зумпф скважины спускают колонну труб с хвостовиком переменного сечения по глубине. Периодически при снижении дебита перекрывают выкидную линию, качания плунжера насоса-качалки передаются хвостовику, который периодически уплотняет и разуплотняет породу.

Однако для передачи качаний плунжера насоса необходимо перекрытие выкидной линии и остановка добычи, кроме того, значительная часть энергии насоса расходуется на деформацию скелета продуктивного пласта.

Известен способ и устройство для возбуждения поперечных колебаний колонны труб в скважине (Иванников В.И., Иванников И.В. Патент №2157446, кл. Е21В 28/00), взятый за прототип, в котором помещают в колонну труб с жидкостью ударник на гибкой подвеске и возбуждают его периодические колебания за счет его осевого перемещения.

Однако для осуществления обработки скважины необходима ее остановка, спуск специального оборудования и применение лебедки.

Задачей изобретения является осуществление виброволновой обработки призабойной зоны скважины, снабженной насосом-качалкой в широком диапазоне частот с использованием энергии струи штангового насоса.

Задача решается тем, что, применяя способ возбуждения колебаний флюида в призабойной зоне скважины, включающий помещение в колонну труб, заполненную флюидом, груза на подвеске и возбуждение вибрации скважинного флюида за счет осевого перемещения груза, упругую подвеску соединяют с входом штангового насоса, в качестве упругой подвески используют шланг высокого давления с плетенным металлическим каркасом, упругими свойствами выше, чем у насосной штанги штангового насоса, и позволяющими привести груз в режим резонансных колебаний, с грузом шланг высокого давления соединяют с таким расчетом, чтобы груз находился в зоне влияния струи жидкости, протекающей через шланг при работе штангового насоса, и обеспечивал возможность возбуждения волнового движения флюида в полости скважины, периодических перепадов давления в зоне перфорации и ударов о стенки колонны.

Такой способ позволяет инициировать вертикальные перемещения груза без применения в качестве упругой подвески пружин или насосных штанг, имеющих характеристики упругого звена с высокой жесткостью и требующих изменения конструкции штангового насоса для возможности спуска штанг, находящихся выше и ниже плунжера.

Пример устройства для реализации предлагаемого способа поясняется чертежом, на котором: 1 – скважина; 2 – штанговый насос; 3 – шланг; 4 – груз.

Способ реализуют следующим образом. В скважину 1 опускают штанговый насос 2, вход которого соединяют со шлангом 3. Нижний конец шланга 3, находящийся в зоне перфорации, соединяют с грузом 4.

При работе штангового насоса у нижнего конца шланга 3 создаются периодические перепады давления, сопровождающиеся движением потока флюида. Груз 4, находящийся в потоке с регулярным изменением скорости движения, совершает вертикальные колебательные движения с частотой порядка 0,1 Гц.

Шланг, имея значительную длину, является упругим звеном, поэтому при вертикальных возвратно-поступательных перемещениях груза, имеющего значительную массу, возникают колебания, определяемые массой груза и длиной упругого звена. Упругие свойства шланга высокого давления с плетенным металлическим каркасом выше, чем у насосной штанги, что позволяет привести груз в режим резонансных колебаний. Собственная частота колебаний равна:

где Е – модуль Юнга;

А – площадь поперечного сечения стенки рукава;

m – приведенная масса груза, состоящая из масс груза и части шланга;

L – длина шланга.

Частота движений груза равна частоте движений штангового насоса. Амплитуда качаний груза зависит от подбора его массы и свойств упругой подвески.

Шланг высокого давления имеет плетеный металлический корпус, который обеспечивает высокую прочность на разрыв и упругие свойства. Применение шланга дешевле и проще применения пружин, упрощаются спуско-подъемные операции.

Перемещение груза вверх создает депрессию в зоне перфорации, перемещение груза вниз создает репрессию в зоне перфорации. Широкие и быстрые колебания груза возбуждают волновое движение флюида, которое распространяется по полости скважины и через перфорацию передается в поровое пространство продуктивного пласта. Изменение давления и непрерывное возвратно-поступательное движение флюида препятствуют адсорбционному отложению загрязнений на стенках поровых каналов и их кольматации. Удары груза о стенки обсадной колонны при вертикальных перемещениях создают вибрации в скелете пласта.

Обработка призабойной зоны может производиться при капитальном ремонте скважины, а также в процессе добычи нефти. Применение шланга высокого давления с повышенными упругими свойствами исключает вредное влияние на работу подвески, балансира и редуктора штангового насоса.

Применение способа не требует использования сложного оборудования, длительной остановки скважины. Флюид может содержать химические реагенты для более производительной очистки. Способ может быть применен совместно с другими видами обработки призабойной зоны: кислотной, тепловой, акустической и т.д.

Формула изобретения

Способ возбуждения колебаний флюида в призабойной зоне скважины, включающий помещение в колонну труб, заполненную флюидом, груза на подвеске и возбуждение вибрации скважинного флюида за счет осевого перемещения груза, отличающийся тем, что упругую подвеску соединяют с входом штангового насоса, в качестве упругой подвески используют шланг высокого давления с плетеным металлическим каркасом, упругими свойствами выше, чем у насосной штанги штангового насоса, и позволяющими привести груз в режим резонансных колебаний, с грузом шланг высокого давления соединяют с таким расчетом, чтобы груз находился в зоне влияния струи жидкости, протекающей через шланг при работе штангового насоса, и обеспечивал возможность возбуждения волнового движения флюида в полости скважины, периодических перепадов давления в зоне перфорации и ударов о стенки колонны.

РИСУНКИ