Устройство для обработки призабойной зоны скважины
Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для обработки призабойной зоны скважины, закольматированной пластовым песком, асфальто-смолистыми и парафинистыми отложениями. Сущность изобретения: Термоимплозионное устройство для обработки призабойной зоны скважины представляет собой комплексный скважинный прибор состоящий из термогазогенератора (заряд СТГГ-80), имплозионной камеры и впускного клапана, управляемого с наземного пульта. При горении заряда, находящийся на наружной части клапана узел, автоматически разобщает обрабатываемую зону от верхней части скважины, что позволяет исключить потери тепла и повысить эффективность термогазохимической обработки, а в сочетании с ударно-депрессионным воздействием получить сверхсуммарный эффект по очистке призабойной зоны пласта от кольматирующих элементов.
Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано на нефтяных месторождениях с наличием высоковязких нефтей, а также месторождениях на поздних стадиях разработки, то есть в скважинах с выраженной тенденцией к кольматации призабойной зоны пласта асфальтено-смолистыми и парафинистыми отложениями.
Известны способ для обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления (патент Р.Ф. №2072423, БИ №3, 1997 г.).
Данный способ и устройство обеспечивают доставку в интервал продуктивного пласта депрессионной (имплозионной) камеры с пиротехническим зарядом, расплавление асфальтено-смолистых и парафинистых отложений в призабойной зоне скважине за счет сжигания указанного заряда, и последующий облегченный вынос их из пласта в скважину потоком пластового флюида, вызванного депрессионной (имплозионной) камерой, открываемой после сгорания пиротехнического заряда и технологической паузы, необходимой для замещения образовавшихся газов, скважинной жидкостью.
Известный метод сочетает поочередное воздействие теплового поля и импульсной депрессии на пласт, создаваемой депрессионной (имплозионной) камерой, однако эффективность очистки призабойной зоны скважины остается недостаточно высокой из-за достаточно больших потерь тепла, уходящих на нагрев верхней части скважины за счет восходящих конвективных потоков, что обусловлено конструктивной особенностью устройства.
Известно также другое устройство для обработки зоны скважины (патент Р.Ф. №2158363, БИ №30, 2000 г.).
Известное устройство включает имплозионную камеру, впускной клапан, нагревательную спираль, заряд с узлом поджига, соединенным электрическими проводами с наземным пультом управления. Внутренняя полость впускного клапана снабжена цилиндрическим упором, выполненным из изоляционного термопластичного материала, прошитого нагревательной спиралью, соединенной с наземным пультом. Снаружи, по окружности имплозионной камеры, установлены примыкающие друг к другу пластины, верхняя часть которых скошена в сторону имплозионной камеры, нижняя прикреплена к ее корпусу.
Пластины одним концом закреплены на корпусе имплозионной камеры при помощи бандажа. Под действием промывочной жидкости другие свободные концы упругих пластин, за счет наличия на них скосов, отгибаются и прилегают к стенке скважины, тем самым производится разобщение интервала продуктивного пласта от верхней части скважины, что обуславливает повышение эффективности депрессионного воздействия на продуктивный пласт.
Известное устройство сочетает поочередное воздействие теплового поля и импульсной депрессии на пласт, создаваемой имплозионной камерой. Однако эффективность очистки призабойной зоны скважины остается недостаточно высокой из-за больших потерь тепла, уходящих на нагрев скважинной жидкости, находящейся в объеме от границы разобщения до перфорационных отверстий в зоне очистки.
Для более эффективного прогрева зоны очистки необходимо установить границу разобщения как можно ближе к перфорационным отверстиям и обеспечить перекрытие скважины в момент срабатывания заряда.
Решаемой задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности воздействия на призабойную зону скважины за счет более интенсивного ее прогрева.
Это достигается тем, что в устройстве для обработки призабойной зоны скважины, содержащем имплозионную камеру, заряд с узлом поджига, соединенный электрическими проводами, проведенными через имплозионную камеру, с кабельной головкой и каротажным кабелем с наземным пультом управления, а также впускной клапан с корпусом и узел разобщения скважинной зоны обработки, выполненный в виде уплотнительных наружных элементов из упругих пластин, закрепленных бандажом в виде тонкого кольца, корпус впускного клапана снабжен внешним буртом, верхний конец уплотнительных наружных элементов из упругих пластин прикреплен к корпусу впускного клапана, а бандаж в виде тонкого кольца выполнен из легкоплавкого металла и стягивает противоположные концы упомянутых пластин, причем, середина упомянутых пластин опирается на внешний бурт корпуса впускного клапана.
На фиг.1 представлено заявляемое устройство в статике.
На фиг.2 представлено указанное устройство в режиме горения заряда.
Устройство включает в себя заряд 1, нагревательную спираль 2, уплотнитель 3 и токоподводящие провода 4. Уплотнитель 3 вместе с прошитой в нем нагревательной спиралью 2 вставлен герметично в углубление 5, выполненное в заряде 1. Заряд размещен в несгораемом кожухе 6, имеющем прорези 7. Кожух 6 посредством заборника 8, имеющем отверстия 9, соединяется с корпусом 10 узла впускного клапана, внутри которого размещен впускной клапан 11 с уплотнителем 12, выполненный с внутренней полостью 13, закрытой гайкой 14, ввернутой во впускной клапан 11. В стенке 15 впускной клапан 11 имеет отверстия 16, в которых размещены с возможностью осевого перемещения сухарики
17, опирающиеся с одной стороны на пологие упоры 18 корпуса 10, а с другой стороны на цилиндрический упор 19, прошитый нагревательной спиралью 20, соединенной с токоподводящими проводами 21. Цилиндрический упор 19 зафиксирован относительно сухариков 17 опорой 22 и фиксатором 23. Опора 22 своим нижним концом находится в гнезде 24 впускного клапана 11. Фиксатор 23 проходит через отверстие 25 гайки 14 и своим верхним концом входит в отверстие 26 перемычки 27, имеющей отверстия 28 и закрепленной в корпусе 10 узла впускного клапана. Опора 22, фиксатор 23 и впускной клапан 11 имеющий канал 29 для токоподводящих проводов 4 и 21. Депрессионная (имплозионная) камера, состоящая из внутренней полости 30 и корпуса 31, загерметизирована уплотнителями 12 и герметизирующими токовводами 32. В верхней части корпуса депрессионной (имплозионной) камеры 31 выполнено отверстие 33 с пробкой 34.
Корпус 10 узла впускного клапана герметично соединен с корпусом 31 депрессионной (имплозионной) камеры, внутри которой проходят токоподводящие провода 4 и 21, соединяющиеся через кабельный наконечник 35 и каротажный кабель 36 с наземным пультом управления.
Нижние пластины 38 своими верхними концами прикреплены к корпусу 10 узла клапана. Середины пластин 38 опираются на бурт 37, а к нижние концы стянуты расплавляемым бандажом 39 в виде тонкого кольца из легкоплавкого металла, ниже пластин 38 размещен центратор 40 с плавкими образцами 41, которые служат для оценки температуры в ближней от термогазогенератора зоне. Устройство спускают в скважину 42 в интервал продуктивного пласта 43 в зону перфорационных отверстий 44.
Устройство для обработки призабойной зоны скважины работает следующим образом (см. Фиг.2).
Для выполнения работы на скважине устройство должно быть собрано в соответствии с Фиг.1. При этом узел поджига (уплотнитель 3 и нагревательная спираль 2) вставляется в углубление 5 заряда I на
завершающей стадии сборки прибора непосредственно перед спуском прибора в скважину. После закрепления кожуха 6 с зарядом I к скважинному прибору, начинают спуск прибора в скважину.
Скважину 42 заполняют жидкостью, обычно минерализованной водой, и создают давление в интервале продуктивного пласта 43, близкое к пластовому, но не превышающее его. На каротажном кабеле 36 в скважину 42 опускают устройство для обработки призабойной зоны таким образом, чтобы низ заряда 1 располагался ниже нижних перфорационных отверстий 44 на 0.5 м. С наземного пульта управления (на фиг.не показан) по токоподводящим проводам 4 подают ток на нагревательную спираль 2, которой прошит уплотнитель 3. Спираль 2, нагреваясь, воспламеняет заряд 1. Бандаж 39 расплавляется и упругие пластины 38 расправляются и разобщают верхнюю часть скважины с зоной обработки, это позволяет исключить потери тепла на нагрев верхней части скважины за счет восходящих конвекционных потоков. По мере горения заряда горючие газы через прорези 7 достигают перфорационных отверстий 44 и нагревают скважину 42 и прилегающую часть интервала продуктивного пласта 43, то есть призабойную зону скважины. При этом зона горения постепенно распространяется от верха заряда к нижним перфорационным отверстиям вдоль интервала продуктивного пласта 43. Корпус 10 узла впускного клапана отделен от заряда 1 заборником 8, имеющим отверстия 9 для забора скважинной жидкости и элементов, кольматирующих перфорационные отверстия 44. Герметизация полости 30 депрессионной (имплозионной) камеры обеспечивается уплотнением 12 и герметизирующим токовводом 32, при этом давление внутри имплозионной камеры 31 равно атмосферному, в то время как давление в скважине 42 равно давлению столба жидкости в интервале продуктивного пласта. По окончании горения проводят технологическую выдержку в течение времени, достаточного для замещения газов на скважинную жидкость в интервале продуктивного пласта 43. После этого по проводам
21 подают ток с наземного пульта управления на спираль 20, которая накаливается и вызывает размягчение цилиндрического упора 19. Под действием внешнего давления сухарики 17 начинают двигаться к оси прибора, вдавливаясь в размягченный цилиндрический упор 19 и сминая его до тех пор, пока они не выйдут из зацепления с пологими упорами 18 корпуса 10, при этом впускной клапан 11 освобождается из зацепления с корпусом 10. цилиндрический упор 19 выполняется из легкоплавкого материала, в качестве которого могут быть применены винипласт, оргстекло, капролон, материалы на основе эпоксидных смол и т.п.
Под действием давления со стороны скважины высвобожденный впускной клапан 11 перемещается в сторону депрессионной (имплозионной) камеры 31 до упора гайкой 14 в перемычку 27, при этом фиксатор 23 и отверстие 26 служат в качестве направляющих для впускного клапана 11. Из перфорационных отверстий 44 и из скважины 42 жидкость начинает всасываться в полость 30 депрессионной (имплозионной) камеры. Это происходит через отверстия 9 заборника 8 и отверстия 28 в перемычке 27, что вызывает резкое движение столба жидкости в скважине.
После заполнения полости 30 депрессионной (имплозионной) камеры кольматирующими элементами, извлеченными из продуктивного пласта 43, различными остатками после сгорания заряда и скважинной жидкостью, впускной клапан 11 опускается на прежнее место и разобщает внутреннюю полость 30 имплозионной камеры со скважиной 42. Затем начинают подъем скважинного устройства. По мере его подъема давление на прибор со стороны скважины снижается, что обуславливает выбивание пробки 34 и выравнивание давлений в полости 30 депрессионной (имплозионной) камеры и скважине 42 через отверстие 33. Таким образом происходит стравливание избыточного давления из внутренней полости прибора. Поскольку отверстие 33 расположено в верхней части
депрессионной (имплозионной) камеры, то основная часть забранной жидкости остается в приборе и извлекается на поверхность.
Скважинный прибор оснащен термодатчиком и датчиком давления, показания которых индицируются на передней панели наземного пульта.
Начало и конец работы термогазогенератора может фиксироваться датчиком температуры, а срабатывание депрессионной (имплозионной) камеры фиксируется на поверхности показаниями датчика давления, размещенного внутри депрессионной (имплозионной) камеры, а также в виде резкого, ощутимого рывка каротажного кабеля и передачей этого рывка на каротажный подъемник, после чего подачу тока на спираль 20 прекращают.
Конструктивное исполнение скважинного прибора с точки зрения взаимного расположения депрессионной (имплозионной) камеры и термогазогенератора иметь следующие варианты: депрессионной (имплозионная) камера расположена ниже заряда; выше заряда; выше и ниже заряда одновременно.
После подъема скважинного прибора визуально проверяют наличие плавких образцов 41 на ребрах центратора 40. По отсутствующим образцам судят о температуре в скважине, то есть об энергетике термогазогенератора.
По окончании обработки призабойной зоны скважины устройство извлекается на поверхность.
Устройство для обработки призабойной зоны скважины, содержащее имплозионную камеру, заряд с узлом поджига, соединенный электрическими проводами, проведенными через имплозионную камеру, с кабельной головкой и каротажным кабелем с наземным пультом управления, а также впускной клапан с корпусом и узел разобщения скважинной зоны обработки, выполненный в виде уплотнительных наружных элементов из упругих пластин, закрепленных бандажом из тонкого кольца, отличающееся тем, что корпус впускного клапана снабжен внешним буртом, верхний конец уплотнительных наружных элементов в виде упругих пластин прикреплен к корпусу впускного клапана, а бандаж из тонкого кольца выполнен из легкоплавкого металла и стягивает противоположные концы упомянутых пластин, причем, середина упомянутых пластин опирается на внешний бурт корпуса впускного клапана.
