Патент на изобретение №2180938
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для обработки призабойной зоны скважины, закольматированной пластовым песком и смолисто-парафинобитумными частицами. Способ осуществляют путем одновременного воздействия регулируемым акустическим облучением и импульсной чередующейся депрессией и репрессией на продуктивный пласт. Оба вида воздействия – акустическое и гидродинамическое – синхронизированы для управления интенсивностью акустического облучения в зависимости от знака гидродинамического воздействия. Максимальная интенсивность при депрессии и минимальная – при репрессии. Устройство представляет собой комплексный скважинный прибор, включающий управляемый датчиком скважинного гидродинамического давления генератор возбуждения акустических излучателей с системой всасывающих радиальных каналов в корпусе между ними. Радиальные каналы сообщаются с имплозионной камерой через впускной клапан, управляемый термопластическим стопором с помощью электронагревателя. Повышается эффективность обработки призабойной зоны скважины, закольматированной пластовым песком и смолисто-парафинобитумными частицами. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при обработке призабойной зоны скважины, закольматированной пластовым песком и смолисто-парафинобитумными частицами. Известен способ акустического воздействия на призабойную зону скважины, включающий операции контроля амплитуды излучаемых акустических колебаний в продуктивные пласты с помощью пьезодатчика гидравлического давления, установленного вблизи акустического излучателя, и последующую настройку частоты колебаний, при которой достигается максимальная амплитуда излучения [патент РФ 2053604, кл. Е 21 В 43/25, 1995]. Известный способ обеспечивает наиболее оптимальный режим работы акустических излучателей на частоте радиального резонанса скважины. Однако эффективность применения данного способа для очистки призабойной зоны скважины невелика, так как не предусматривает создание в скважине депрессии на нефтяной пласт, необходимой для выноса из него кольматирующих частиц. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления, включающий доставку в интервал продуктивного пласта депрессионной (имплозионной) камеры с пиротехническим зарядом и детонатором [патент РФ 2072423, кл. Е 21 В 43/25, 1996]. Данный способ и устройство обеспечивают за счет сжигания пиротехнического заряда расплавление смолисто-парафинобитумных частиц в призабойной зоне скважины и последующий облегченный вынос их из пласта в скважину потоком пластового флюида, вызванного депрессионной (имплозионной) камерой, открываемой после сгорания пиротехнического заряда управляемым термопластичным клапаном. Этот способ и устройство сочетают поочередное воздействие теплового поля и импульсной депрессии на пласт, создаваемой имплозионной камерой, однако эффективность очистки призабойной зоны скважины от кольматирующих частиц остается недостаточно высокой из-за закупоривающего, так называемого арочного эффекта других не плавящихся кольматирующих частиц – зерен пластового песка в сужениях поровых каналов при их движении из пласта в скважину. Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности обработки призабойной зоны скважины, закольматированной пластовым песком и твердыми смолисто-парафинобитумными частицами. Это достигается тем, что в вышеупомянутом способе обработки призабойной зоны скважины, включающей создание в зоне обработки импульсной депрессии на пласт, дополнительно создают акустические колебания для акустического облучения пласта, а после предварительного акустического облучения пласта последующую его обработку ведут при импульсной депрессии, чередующейся с репрессией, при этом интенсивность акустического облучения изменяют синхронно с периодами затухающих колебаний импульса гидравлического давления в скважине, созданного импульсной депрессией имплозионной камеры и последующими циркулирующими в стволе скважины отраженными импульсами депрессии-репрессии от устья и забоя скважины, причем в периоды депрессии обеспечивают максимальную интенсивность акустического облучения, а в периоды репрессии – минимальную. Предлагаемый способ реализуется с помощью вышеупомянутого устройства для обработки призабойной зоны скважины, включающего имплозионную камеру с пьезодатчиком гидравлического давления и впускным клапаном, управляемым термопластичным спусковым устройством со спиральным электронагревателем, в который дополнительно введен генератор возбуждения, блок акустических излучателей, блок управления амплитудой возбуждения акустических излучателей синхронно с депрессионно-репрессионным колебательным процессом в скважине, выполненным с системой радиальных каналов между ними, сообщающихся со скважиной, внутренней полостью корпуса и входным отверстием имплозионной камеры, в котором установлен кольцевой спусковой стопор для впускного клапана, выполненный из термопластичного материала со встроенным в него спиральным электронагревателем. Суть способа обработки призабойной зоны скважины состоит в одновременном воздействии регулируемого акустического облучения и импульсной депрессии, чередующейся с репрессией, на продуктивный пласт. Причем оба вида воздействия – акустическое и гидродинамическое синхронизируются с целью управления интенсивностью акустического облучения в зависимости от знака импульсного гидродинамического воздействия (импульсов депрессии или репрессии). На фиг.1 представлены графики этих процессов. а) График депрессионно-репрессионного колебательного процесса, созданного имплозией в призабойной зоне скважины (ПЗС), где Р – гидродинамическое давление в ПЗС, Р0 – гидростатическое давление в ПЗС, “Область депрессии” распространяется на давления Р<Р0, “Область репрессии” – на давления Р>Р0. б) График интенсивности I акустического облучения в течение времени t: Iмакс, Iмин, Icp – соответственно максимальное, минимальное и среднее значения интенсивности акустического облучения; t1-t7 – моменты времени синхронизации процессов акустического и гидродинамического воздействий на ПЗС. Способ осуществляется следующим образом. В призабойной зоне скважины сначала проводят предварительную обработку (фиг. 1) закольматированного продуктивного пласта в течение времени t1=20-30 минут только акустическим облучением с максимальной интенсивностью Iмакс, обеспечивающей снижение порога статического напряжения сдвига смолисто-парафинобитумных, песчаных и других жестких кольматирующих частиц, распад слипшихся между собой частиц, ослабление их связи с матрицей породы, разрушение так называемых арочных пробок из этих частиц в сужениях поровых каналов, а также снижение вязкости нефти (повышение ее текучести). Затем с помощью имплозии в течение времени t1-t2 создается импульсная депрессия на пласт, под действием которой обеспечивается страгивание кольматирующих частиц и их последующий вынос вместе с нефтью из поровых каналов пласта через перфорационные отверстия в скважину и дальнейшее перемещение с потоком скважинной жидкости в имплозионную камеру. После ударного заполнения имплозионной камеры импульс депрессии из призабойной зоны скважины распространяется со скоростью ударной гидроволны к ее устью, отразившись от которого (по законам акустики) с обратным знаком через несколько секунд возвращается обратно в призабойную зону импульсом репрессии (t2-t3), который в свою очередь отразившись от забоя (по тем же законам) без смены знака, вернется снова к устью и, отразившись от него повторно, сменит знак на прежний – депрессию (t3-t4) и циклический депрессионно-репрессионный затухающий колебательный процесс продолжится в зависимости от волноводных свойств скважины в течение примерно одной минуты и более, совершив при этом не менее 10-15 парных воздействий на пласт. Устройство для обработки призабойной зоны пласта представлено на фиг.2. На фиг.3 – то же устройство после открытия имплозионной камеры. Устройство включает в себя корпус 1, акустические излучатели 2, пьезодатчик гидравлического давления 3, контейнер с генератором и блоком управления возбуждением акустических излучателей 4, кабельную головку 5, каротажный кабель 6, внутреннюю полость 7 корпуса 1, радиальные каналы 8, переходник 9, имплозионную камеру 10, впускной клапан 11, герметичный электроввод с проводами 12, входное отверстие в камеру 13, термопластичное стопорное кольцо 14, спиральный электронагреватель 15, кольцевую опору 16, дисковый ограничитель 17, отверстия в ограничителе 18, полость имплозионной камеры 19. Устройство показано в обсаженной скважине 20 с перфорационными каналами 21 в продуктивном пласте 22 с акустическими колебаниями 23 и потоком скважинной жидкости 24. Устройство для обработки призабойной зоны скважины работает следующим образом. Устройство (фиг. 2) на каротажном кабеле 6 спускают в призабойную зону обсаженной скважины 20, располагая акустическими излучателями 2 против перфорационных каналов 21 в продуктивном пласте 22, и с наземного пульта управления по одной из жил кабеля 6 подают напряжение питания на генератор с блоком управления 4 возбуждением акустических излучателей 2. После 20-30-ти минутного облучения пласта 22 акустическими колебаниями 23 в режиме максимальной интенсивности с того же пульта управления по другой жиле кабеля через герметичный электроввод с проводами 12 подается напряжение питания на спиральный электронагреватель 15, встроенный в термопластичное стопорное кольцо 14, опирающееся на кольцевую опору 16 во входном отверстии 13 имплозионной камеры 10 и удерживающее впускной клапан 11 в переходнике 9. После прогрева электронагревателем 15 пластичного стопорного кольца 14 до температуры текучести оно деформируется под действием давления клапана 11, пропуская его через себя (выдавливается под действием гидростатического давления Р0 в скважине) в полость 19 имплозионной камеры 10. Затем после открытия входного отверстия 13 в имплозионную камеру 10 (фиг.3) клапан 11 перемещается в полости 19 вниз до дискового ограничителя 17 и удерживается им, а поток 24 скважинной жидкости через систему радиальных отверстий 8 и внутреннюю полость 7 в корпусе 1 устремляется в основную полость имплозионной камеры 10 (обычно объемом около 30 литров). В процессе заполнения скважинной жидкостью пустой имплозионной камеры (с атмосферным давлением воздуха в ней) в скважине создается импульс депрессии с давлением примерно на 70% ниже гидростатического Р0 на облучаемый пласт, в котором в результате возникает приток облученной акустическими колебаниями нефти с кольматирующими частицами к перфорационным каналам 21 и далее вместе с потоком скважинной жидкости всасывается через радиальные отверстия 8 во внутреннюю полость 7. При этом интенсивность акустического облучения (см. фиг.1,б) в периоды репрессии (t2-t3), (t4-t5), (t6-t7) и т.д. снижают до минимального значения Iмин, необходимого лишь для обратного страгивания и разворота арочных пробок и слипшихся кольматирующих частиц в поровых каналах, но в то же время недостаточного для возвращения их из призабойной зоны пласта вглубь пласта. В периоды последующих чередующихся с репрессионными депрессионных импульсов интенсивность акустического облучения поддерживается также максимальной Iмакс, но продолжающийся вынос кольматирующих частиц осуществляется уже в зумпф скважины. Такой режим совместного управляемого акустико-гидродинамического воздействия в первом приближении аналогичен реверсивно-клапанному (насосному), обеспечивающему преимущество притоку нефти с кольматантами из пласта в скважину, а не их оттоку вглубь пласта, повышающему эффективность очистки призабойной зоны пласта от кольматирующих частиц за счет их периодического “встряхивания” (продувки) обратным (репрессионным) потоком пластовой нефти. Заполнение камеры в процессе депрессии, а также последующий депрессионно-репрессионный процесс контролируется пьезодатчиком гидравлического давления 3. (Зарегистрированный пьезодатчиком процесс показан на фиг.1). Электрический сигнал с этого пьезодатчика гидравлического давления 3 подается на блок управления, с помощью которого генератор возбуждения 4 в периоды репрессий автоматически переводится в режим минимальной мощности возбуждения акустических излучателей 2. По окончании обработки призабойной зоны скважины устройство отключается и извлекается на поверхность, а скважина запускается в эксплуатацию. При недостаточной очистке продуктивного пласта, оцениваемой по ожидаемому дебиту скважины, обработка его повторяется. Предлагаемый способ и устройство, обладая достаточной надежностью, простотой реализации и экономичностью, существенно повышают эффективность очистки призабойной зоны эксплуатационной скважины, восстанавливая ее первоначальную производительность добычи нефти. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 16.12.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 16-2004
Извещение опубликовано: 10.06.2004
|
||||||||||||||||||||||||||