Патент на изобретение №2202036

(54) СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ПРОСТРЕЛОЧНО-ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В СКВАЖИНАХ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при ведения прострелочно-взрывных работ в скважинах. Обеспечивает уменьшение вредного воздействия взрыва на внутрискважинное оборудование, обсадную колонну и цементный камень, расположенные вне места взрыва. Сущность изобретения: способ включает размещение в интервале продуктивного пласта прострелочно-взрывной аппаратуры и демпфирующих элементов для ослабления воздействия взрыва на внутрискважинное оборудование, обсадную колонну и слой заколонного цементного камня, расположенных вне места взрыва. При проведении прострелочно-взрывных работ в скважинах со спущенными насосно-компрессорными трубами (НКТ) демпфирующие элементы размещают в нижней части насосно-компрессорных труб и выполняют их в виде жестких колец на внешней поверхности НКТ и в количестве, определяемом по аналитическому выражению. По второму варианту демпфирующие элементы размещают на трубе, располагаемой с одной или с двух сторон прострелочно-взрывной аппаратуры, и в количестве, которое тоже определяют по аналитическому выражению. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а конкретнее – к способам ведения прострелочно-взрывных работ (ПВР) в скважинах, в том числе – в скважинах со спущенными насосно-компрессорными трубами (НКТ), где необходимо уменьшить вредное воздействие взрыва на внутрискважинное оборудование, обсадную колонну и заколонный цементный камень, расположенные вне места взрыва.

Известны способы создания защитных экранов для предохранения от разрушения при взрыве обсадных труб и заколонного цементного камня, расположенных вне места взрыва, включающие размещение в скважине цементного или песочно-гравийных мостов-экранов. Постановка таких мостов-экранов требует применения специального оборудования и, главное, необходимость их разбуривания после взрыва для освоения скважин – длительный и трудоемкий технологический процесс.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ ведения прострелочно-взрывных работ в скважинах, включающий размещение в интервале продуктивного пласта прострелочно-взрывной аппаратуры и демпфирующих элементов для ослабления воздействия взрыва на внутрискважинное оборудование, обсадную колонну и слой заколонного цементного камня, расположенных вне места взрыва [1].

Недостатком известного способа является его недостаточная эффективность.

Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности ослабления воздействия взрыва прострелочно-взрывной аппаратуры (ПВА) на обсадную колонну и цементный камень вне очага взрыва.

Необходимый технический результат по первому варианту способа заключается в том, что по способу ведения прострелочно-взрывных работ в скважинах, включающему размещение в интервале продуктивного пласта прострелочно-взрывной аппаратуры и демпфирующих элементов для ослабления воздействия взрыва на внутрискважинное оборудование, обсадную колонну и слой заколонного цементного камня, расположенных вне места взрыва, согласно изобретению при проведении прострелочно-взрывных работ в скважинах со спущенными насосно-компрессорными трубами демпфирующие элементы размещают в нижней части насосно-компрессорных труб и выполняют их в виде жестких колец на внешней поверхности насосно-компрессорных труб и в количестве (n), определяемом соотношением:

где ₀ – плотность скважинной жидкости, кг/м³;
С₀ – скорость звука в скважинной жидкости, м/с;
Р_д – избыточное давление в скважине над демпфирующими элементами, Па;
Р₀ – избыточное давление в скважине в интервале продуктивного пласта, Па;
D₀ – внутренний диаметр обсадной колонны, м;
D_нкт – внешний диаметр насосно-компрессорных труб, м;
D_д – внешний диаметр демпфирующих колец, м;
– гидравлический коэффициент трения;
l₀ – расстояние между кольцами.

Необходимый технический результат по второму варианту способа заключается в том, что по способу ведения прострелочно-взрывных работ в скважинах, включающему размещение в интервале продуктивного пласта прострелочно-взрывной аппаратуры и демпфирующих элементов для ослабления воздействия взрыва на внутрискважинное оборудование, обсадную колонну и слой заколонного цементного камня, расположенных вне места взрыва, согласно изобретению демпфирующие элементы размещают на трубе, располагаемой с одной или с двух сторон прострелочно-взрывной аппаратуры, и выполняют в виде жестких колец на внешней поверхности трубы, которую спускают в скважину вместе с прострелочно-взрывной аппаратурой, при этом количество (n) колец определяют соотношением:

где ₀ – плотность скважинной жидкости, кг/м³;
С₀ – скорость звука в скважинной жидкости, м/с;
Р_д – избыточное давление в скважине над демпфирующими элементами, Па;
Р₀ – избыточное давление в скважине в интервале продуктивного пласта, Па;
D₀ – внутренний диаметр обсадной колонны, м;
D_тр – внешний диаметр трубы с демпфирующими кольцами, м;
D_д – внешний диаметр демпфирующих колец, м;
– гидравлический коэффициент трения;
l₀ – расстояние между кольцами.

Известно [2] , что избыточное давление Р₀=Р-Р₀ (Р₀ – гидростатическое давление), созданное в скважине ПВА, с расстоянием Х уменьшается по закону

– гидравлический коэффициент трения (0,015-0,05);
₀, С₀ – плотность скважинной жидкости и скорость звука в ней;
D₀ – внутренний диаметр обсадной колонны;
D_нкт – внешний диаметр НКТ.

Из соотношения следует, что увеличение гидравлического коэффициента приведет к увеличению ослабления перепада давлений от расстояния Х.

Если вдоль НКТ на длине L расположить демпфирующие элементы в виде колец в количестве “n” штук с расстояниями между ними “l₀“, то гидравлический коэффициент согласно [3] определится из соотношения

где

где D_д – диаметр демпфирующих колец.

Подставляя (2) в (1), получим количество демпфирующих элементов, необходимое для снижения избыточного давления от Р₀ до Р_д на расстоянии L = nl₀:

На фиг.1-3 представлена схема расположения ПВА 1 в скважине 2 под НКТ 3, нижняя часть которых снабжена демпфирующими элементами в виде колец 4.

Нередко с целью ограничения зоны обработки продуктивного пласта скважины (фиг. 2) на НКТ устанавливают механические или гидравлические пакеры [1]. Использование демпфирующих элементов позволит в этих случаях значительно уменьшить воздействие взрыва на пакеры, сохранив их целостность.

Приведем пример реализации предлагаемого способа ведения ПВР в скважинах со спущенными НКТ.

Пусть в скважине (D₀= 5″= 126 мм) со спущенными НКТ (D_нкт =73 мм) на глубине, соответствующей гидростатическому давлению Р₀ = 50 МПа, необходимо провести обработку пласта малогабаритным пороховым генератором давления, спускаемым на кабеле. Известно [4], что для успешной обработки пласта пороховой генератор выбирают такой длины, т.е. массы, чтобы в скважине в зоне горения создать давление, равное горному, т.е. перепад давления Р₀ = Р_г – Р₀ = 1,5Р₀ = 75 МПа. Эти давления вызовут разрушение обсадной колонны и цементного камня. Чтобы снизить это давление до Р₀ = 30 МПа, согласно выведенному соотношению необходимо снабдить спущенные НКТ в нижней части демпфирующими элементами в виде колец шириной 10 мм и расстояниями между ними l₀ = 20 мм диаметром D_м = 113 мм в количестве

На длине L = nl₀ = 4520 = 900 мм давление будет ослаблено до 30 МПа. Без колец давление было бы равно:

Таким образом, если нижнюю часть НКТ длиной всего в 900 мм снабдить демпфирующими элементами в виде колец в количестве 45 штук, то можно уменьшить перепад давления от 75 МПа до 30 МПа.

В случае, когда работы проводят в скважинах без спущенных НКТ, с целью ослабления воздействия взрыва ПВА на обсадную колонну и цементный камень вне очага взрыва предлагают ведение ПВР в скважинах, при котором сверху или с двух сторон ПВА, как показано на фиг.3, располагают трубу с демпфирующими элементами 1 и в скважину на кабеле 2 спускают всю систему.

Количество демпфирующих элементов определяют соотношением (3) при D_нкт = D_тр, где D_тр – внешний диаметр трубы с демпфирующими элементами.

Если в вышерассмотренном примере взять D_нкт = D_тр = 100 мм, то количество колец будет равно

На длине трубы L = nl₀ = 4820 = 960 мм перепад давления будет ослаблен от 75 МПа до 30 МПа.

Источники информации
1. SU 1066254, 15.01,1994.

2. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. – М.: Недра, 1975.

3. Альтшуль А.Д. Гидростатические сопротивления. – М.: Недра, 1982.

4. Инструкция по применению пороховых генераторов давления ПГД.БК в скважинах. – М.: ВИЭМС, 1989.

Формула изобретения

1. Способ ведения прострелочно-взрывных работ в скважинах, включающий размещение в интервале продуктивного пласта прострелочно-взрывной аппаратуры и демпфирующих элементов для ослабления воздействия взрыва на внутрискважинное оборудование, обсадную колонну и слой заколонного цементного камня, расположенных вне места взрыва, отличающийся тем, что при проведении прострелочно-взрывных работ в скважинах со спущенными насосно-компрессорными трубами демпфирующие элементы размещают в нижней части насосно-компрессорных труб и выполняют их в виде жестких колец на внешней поверхности насосно-компрессорных труб и в количестве n, определяемом соотношением:

где ₀ – плотность скважинной жидкости, кг/м³;
С₀ – скорость звука в скважинной жидкости, м/с;
Р_д – избыточное давление в скважине над демпфирующими элементами, Па;
Р₀ – избыточное давление в скважине в интервале продуктивного пласта, Па;
D₀ – внутренний диаметр обсадной колонны, м;
D_нкт – внешний диаметр насосно-компрессорных труб, м;
D_д – внешний диаметр демпфирующих колец, м;
– гидравлический коэффициент трения;
l₀ – расстояние между кольцами, м.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что над демпфирующими элементами на насосно-компрессорных трубах устанавливают гидравлический или механический пакер.

3. Способ ведения прострелочно-взрывных работ в скважинах, включающий размещение в интервале продуктивного пласта прострелочно-взрывной аппаратуры и демпфирующих элементов для ослабления воздействия взрыва на внутрискважинное оборудование, обсадную колонну и слой заколонного цементного камня, расположенных вне места взрыва, отличающийся тем, что демпфирующие элементы размещают на трубе, располагаемой с одной или с двух сторон прострелочно-взрывной аппаратуры и выполняют в виде жестких колец на внешней поверхности трубы, которую спускают в скважину вместе с прострелочно-взрывной аппаратурой, при этом количество n колец определяют соотношением

где ₀ – плотность скважинной жидкости, кг/м³;
С₀ – скорость звука в скважинной жидкости, м/с;
Р_д – избыточное давление в скважине над демпфирующими элементами, Па;
Р₀ – избыточное давление в скважине в интервале продуктивного пласта, Па;
D₀ – внутренний диаметр обсадной колонны, м;
D_тр – внешний диаметр трубы с демпфирующими кольцами, м;
D_д – внешний диаметр демпфирующих колец, м;
– гидравлический коэффициент трения;
l₀ – расстояние между кольцами.

РИСУНКИ