Устройство для комплексной обработки продуктивных пластов (варианты)

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройствам для вторичного вскрытия и кислотной обработки продуктивных пластов в целях интенсификации добычи нефти и газа. Обеспечивает сокращение времени, затрачиваемого на обработку и освоение скважины, повышение безопасности проведения работ, снижение эффекта кольматации призабойной зоны пласта и повышение эффективности кислотной обработки. Устройство для комплексной обработки продуктивных пластов включает струйный насос и пакер, установленные на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). Согласно полезной модели, устройство дополнительно содержит установленный в нижней части колонны НКТ щелевой перфоратор или гидромеханический прокалывающий перфоратор. 2 н.п. и 4 з.п. ф-лы.

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройствам для вторичного вскрытия и кислотной обработки продуктивных пластов в целях интенсификации добычи нефти и газа.

Известны технологии обработки продуктивных пластов в целях интенсификации притока, включающие вторичное вскрытие эксплуатационной колонны кумулятивным перфоратором, возможную последующую кислотную обработку призабойной зоны пласта (ПЗП) и очистку скважины от продуктов реакции методом создания депрессии с использованием струйной установки, включающей струйный насос и пакер (SU 1570384 А1, МПК-6 Е21В 43/11, 10.05.1996 г.; SU 1572084 А1, МПК-6 Е21В 43/11, 20.11.1996 г.; RU 2015317 С1, МПК-5 Е21В 49/00, 30.06.1994 г.; RU 2170857 С1, МПК-7 F04F 5/54, 20.07.2001 г.; RU 2188342 С1, МПК-7 F04F 5/54, 27.08.2002 г.) Основным недостатком указанных технологий является использование небезопасной кумулятивной, взрывной перфорации.

Из уровня техники известны более безопасные и эффективные технологии щелевой перфорации: RU 2254451 С1, МПК-7 Е21В 43/112, 20.06.2005 г.; RU 2239053 С1, МПК-7 E21B 43/114, 27.10.2004 г.; RU 2247226 С1, МПК-7 Е21В 43/112, 27.02.2005 г.; RU 2249678 С2, МПК-7 Е21В 43/112, 10.04.2005 г.; RU 2282714 С1, МПК Е21В 43/114, Е21В 43/22, 27.08.2006 г.; гидромеханической прокалывающей перфорации ЕА 010346 B1, МПК Е21В 43/112, 29.08.2008 г.; RU 2172394 С1, МПК-7 Е21В 43/112, 20.08.2001 г.; RU 2070959 С1, МПК 6 Е21В 43/11, 27.12.1996 г.; RU 2043486 С1, МПК 6 Е21В 43/114, 10.09.1995 г. Известны достаточно эффективные устройства, использующие при кислотной обработке гидромониторный эффект струй, что в значительной степени повышает эффективность кислотной обработки и способствует достижению большей проницаемости продуктивных пластов (патенты RU 2258804 С2, МПК-7 Е21В 43/27, Е21В 37/06, 20.08.2005 г.; RU 2205950 С1, МПК-7 Е21В 43/27, 10.06.2003 г.). Однако, известные технологии использования щелевых и прокалывающих перфораторов, как и устройств для кислотной обработки, предполагают, как правило, последовательный спуск в скважину устройств для проведения каждого этапа работ по интенсификации притока, каждая технологическая операция в скважине (перфорация, кислотная обработка, очистка скважины) предполагает операции по спуско-подъему соответствующего устройства (перфоратора, струйной установки).

Задачей предлагаемой полезной модели является создание комплексного устройства, позволяющего, во-первых, провести все работы по обработке и освоению скважины за один спуско-подъем и, во-вторых, повысить эффективность и безопасность проводимых операций по обработке продуктивных пластов.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство, раскрытое в патенте на изобретение RU 2213277 С1, МПК-7 F04F 5/54, Е21В 43/25, 27.09.2003 г., которое принимается за прототип.

Устройство по прототипу представляет собой скважинную струйную установку, которая включает установленные на насосно-компрессорных трубах (НКТ) струйный насос с проходным каналом, через который в скважину на каротажном кабеле может быть спущен перфоратор с расположенным выше него герметизирующим узлом, пакер и хвостовик с воронкой, причем для закачки химических реагентов в зону продуктивного пласта в проходном канале устанавливают блокирующую вставку со сквозным перепускным каналом.

Устройство по прототипу размещают в скважине, закачивают по насосно-компрессорным трубам и через перепускной канал блокирующей вставки химические реагенты в зону продуктивного пласта, распакеровывают пакер, извлекают блокирующую вставку, спускают в скважину на каротажном кабеле перфоратор и расположенный выше него герметизирующий узел, устанавливают перфоратор в заданном интервале продуктивного пласта с точностью 0,2 м, проводят перфорацию продуктивного пласта в режиме репрессии на него столба жидкости в скважине, задавливают в продуктивный пласт химреагенты, объем которых позволяет проникнуть химреагентам в продуктивный пласт на расстояние не менее 4-х радиусов скважины, воздействуют на продуктивный пласт депрессиями-репрессиями путем периодической подачи в сопло струйного насоса рабочей жидкости, проводят откачку струйным насосом из прискважинной зоны продуктивного пласта продуктов реакции и пластовых флюидов и контрольный замер дебита, воздействуют на пласт мгновенными циклическими депрессиями-репрессиями и проводят повторный контрольный замер дебита, при этом циклы депрессия-репрессия повторяют до достижения стабилизации дебита, после чего извлекают из скважины каротажный кабель с герметизирующим узлом и останками перфоратора и с помощью скважинной струйной установки и спускаемых в скважину излучателя и приемника-преобразователя физических полей, излучателя ультразвука, сменных функциональных вставок проводят мероприятия по исследованию и повышению производительности скважины или проводят мероприятия по запуску скважины в работу.

Таким образом по прототипу достигается оптимизация режима работы скважинной струйной установки, которая в сочетании с использованием перфоратора и химической обработкой продуктивного пласта позволяет создать в скважине условия для получения максимально возможного дебита добываемой среды из пласта.

Главным недостатком прототипа является техническая ограниченность по применению в сочетании с ним иных перфораторов, помимо кумулятивных (взрывных), что обусловлено необходимостью спуска перфоратора на каротажном кабеле. Кумулятивная перфорация создает ударное воздействие на обсадную колонну и может вызвать связанные с этим негативные последствия - нарушение целостности цементного кольца ниже и выше интервала перфорации, что может привести к заколонным перетокам. При использовании кумулятивной перфорации, особенно в терригенных песчаниках, в приствольной части пласта образуется стекло и происходит уплотнение прилегающей горной породы, что жестко кольматирует ПЗП. В некоторых случаях взрывной перфорации, при отсутствии системы центрирования, может произойти осевое смещение спущенной в скважину компоновки кумулятивных зарядов, что при срабатывании перфоратора вызывает формирование локальных вспучиваний колонны и ряда некачественных отверстий и каналов. Кроме того, при кумулятивной (взрывной) перфорации увеличивается риск воспламенений, что снижает уровень безопасности работ.

Еще одним недостатком прототипа является наличие при его использовании дополнительных операций по спуско-подъему устройств, в частности перфоратора.

Предлагаемая полезная модель устраняет эти недостатки за счет включения в ее конструкцию щелевого перфоратора либо прокалывающего перфоратора и объединения известных скважинных устройств в единую многофункциональную установку, что обусловливает достижение следующих технических результатов:

1. Сокращение времени, затрачиваемого на обработку и освоение скважины.

2. Обеспечение безопасности проведения работ.

3. Снижение эффекта кольматации ПЗП и повышение эффективности кислотной обработки.

Согласно полезной модели, устройство для комплексной обработки продуктивных пластов, включающее струйный насос и пакер, установленные на колонне НКТ, дополнительно содержит установленный в нижней части колонны НКТ щелевой перфоратор. Указанный перфоратор может быть снабжен гидромониторными насадками, установленными с возможностью направленной подачи через них по НКТ жидкости вскрытия для образования каверн в продуктивных пластах, а также жидкости для кислотной обработки (химреагентов).

Предпочтительно включение в заявляемое устройство двухстороннего щелевого перфоратора, дающего возможность одновременного формирования двух диаметрально расположенных щелей в колонне, например перфоратора по патенту на изобретение RU 2249678 С2, МПК-7 Е21В 43/112, 10.04.2005 г. По сравнению с односторонними щелевыми перфораторами, двухсторонние перфораторы обеспечивают более эффективное и быстрое вскрытие эксплуатационной колонны.

Предлагается также вариант исполнения полезной модели, согласно которому устройство для комплексной обработки продуктивных пластов, включающее струйный насос и пакер, установленные на колонне НКТ, дополнительно содержит установленный в нижней части колонны НКТ гидромеханический прокалывающий перфоратор. Прокалывающий перфоратор может быть выполнен с гидроканалом (гидроканалами) в пробойнике (пробойниках), через который может осуществляться направленная подача по НКТ жидкости вскрытия для образования каверн в продуктивных пластах, а также жидкости для кислотной обработки (химреагентов). В частности, в устройстве может быть применен прокалывающий перфоратор по патенту ЕА 010346 В1, МПК Е21В 43/112, 29.08.2008 г.

Заявляемое устройство позволяет за один спуско-подъем проводить безопасное вскрытие эксплуатационной колонны при помощи щелевого или прокалывающего перфоратора, осуществлять при наличии гидромониторных насадок или гидроканалов пробойников намыв каверн в ПЗП, после чего незамедлительно проводить кислотную обработку ПЗП с последующей откачкой продуктов реакции с помощью струйного насоса и освоением скважины. При использовании устройства сводится к минимуму время между вскрытием колонны и кислотной обработкой ПЗП, сокращается время воздействия рабочей жидкости (жидкости вскрытия) на пласт, что снижает кольматацию ПЗП и повышает эффективность кислотной обработки за счет более быстрого и глубокого проникновения химреагентов в продуктивный пласт.

В процессе кислотной обработки закачку химреагентов осуществляют

а) по НКТ через гидромониторные насадки щелевого перфоратора или гидроканалы пробойников прокалывающего перфоратора, либо

б) непосредственно по НКТ известным способом, предварительно прекращая циркуляцию жидкости в гидромониторных насадках или гидроканалах пробойников сбиванием обратного клапана перфоратора или иным путем, либо

в) последовательно обоими способами.

Подача химреагентов через гидромониторные насадки (гидроканалы пробойников) перфоратора позволяет осуществить, помимо химического, также и направленное механическое воздействие на ПЗП, активно разрушающее кольматант и увеличивающее проницаемость пластов.

Использование пакера позволяет проводить закачку химреагентов в ПЗП, в том числе через перфоратор, при давлении, превышающем давление опрессовки эксплуатационной колонны, без воздействия на колонну, что сокращает время закачки и в ряде случаев способствует более глубокому проникновению химреагентов в продуктивный пласт.Кроме того, используя пакер, можно осуществлять циклическое гидродинамическое воздействие на пласт, в том числе при повышенном давлении, в целях интенсификации притока и повышения приемистости пласта.

Заявляемое устройство в одном из возможных видов его исполнения представлено на чертеже.

Устройство содержит последовательно установленные на колонне НКТ 1 сверху вниз опрессовочный узел 2, вставной струйный насос 3, пакер 4 и установленный в нижней части 5 НКТ 1 двухсторонний щелевой перфоратор 6, снабженный гидромониторными насадками 7. Перфоратор может быть выполнен с обратным клапаном 8.

Устройство работает следующим образом.

Устройство спускают в скважину на колонне НКТ 1 до достижения перфоратором 6 заданного интервала 9 перфорации, производят вскрытие колонны формированием перфорационных щелей, осуществляют намыв каверн жидкостью вскрытия, подаваемой в сформированные перфорационные щели через гидромониторные насадки 7 перфоратора 6, промывают скважину, проводят опрессовку НКТ 1, осуществляют распакеровку пакера 4, определяют наличие притока или приемистости пласта известными методами. При необходимости проводят комплекс работ по гидродинамическому воздействию на пласт для повышения приемистости. Затем производят закачку химреагентов по НКТ 1 через гидромониторные насадки 7 перфоратора 6, либо непосредственно по НКТ 1 известным способом, предварительно прекращая циркуляцию жидкости в гидромониторных насадках 7, например, сбиванием обратного клапана 8 перфоратора 6, либо последовательно обоими способами - сначала через гидромониторные насадки 7, а затем непосредственно по НКТ 1. После этого осуществляют необходимую технологическую выдержку, по окончании времени реакции продукты реакции извлекают из скважины путем создания депрессии на пласт струйным насосом 3, и производят освоение скважины.

При наличии в устройстве, как вариант, гидромеханического прокалывающего перфоратора устройство работает аналогичным образом: устройство спускают в скважину на колонне НКТ до достижения перфоратором заданного интервала перфорации, производят вскрытие колонны формированием отверстий одним или несколькими пробойниками (прокалывающими элементами) перфоратора, осуществляют намыв каверн жидкостью вскрытия, подаваемой в сформированные перфорационные отверстия через гидроканалы пробойников перфоратора, промывают скважину, проводят опрессовку НКТ, осуществляют распакеровку пакера, определяют наличие притока или приемистости пласта известными методами. При необходимости проводят комплекс работ по гидродинамическому воздействию на пласт для повышения приемистости. Затем производят закачку химреагентов по НКТ через гидроканалы пробойников перфоратора, либо непосредственно по НКТ известным способом, предварительно прекращая циркуляцию жидкости в гидроканалах пробойников, например, сбиванием обратного клапана перфоратора, либо последовательно обоими способами - сначала через гидроканалы пробойников, а затем непосредственно по НКТ. После этого осуществляют необходимую технологическую выдержку, по окончании времени реакции продукты реакции извлекают из скважины путем создания депрессии на пласт струйным насосом, и производят освоение скважины.

Использование предлагаемых вариантов устройства позволяет сократить в среднем на 1,5 суток общее время проведения в скважине комплекса работ по интенсификации притока, что подтверждает экономическую эффективность полезной модели.

1. Устройство для комплексной обработки продуктивных пластов, включающее струйный насос и пакер, установленные на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), отличающееся тем, что оно дополнительно содержит установленный в нижней части колонны НКТ щелевой перфоратор.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перфоратор снабжен по меньшей мере одной гидромониторной насадкой, установленной с возможностью направленной подачи через нее по НКТ жидкости вскрытия для образования каверн в продуктивных пластах, а также жидкости для кислотной обработки (химреагентов).

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что перфоратор выполнен двухсторонним с возможностью одновременного формирования двух диаметрально расположенных щелей в колонне.

4. Устройство для комплексной обработки продуктивных пластов, включающее струйный насос и пакер, установленные на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), отличающееся тем, что оно дополнительно содержит установленный в нижней части колонны НКТ гидромеханический прокалывающий перфоратор.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что перфоратор снабжен двумя или более пробойниками (прокалывающими элементами).

6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что перфоратор снабжен по меньшей мере одним гидроканалом, выполненным в пробойнике (прокалывающем элементе) перфоратора с возможностью направленной подачи через него по НКТ жидкости вскрытия для образования каверн в продуктивных пластах, а также жидкости для кислотной обработки (химреагентов).