Устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону
Полезная модель относится к устройствам для освоения глубокой скважины и предназначено для создания периодического давления в зоне забоя скважины с целью увеличения притока флюида из пласта в скважину за счет повышения эффективности гидравлического разрыва пласта. Задачей полезной модели является - создание устройства для обработки призабойной зоны скважины для повышения эффективности гидроразрыва пласта глубоких скважин, увеличения притока флюида из пласта в скважину и нефтеотдачи пласта для повышения технико-экономических показателей. Поставленная задача достигается тем, что устройство для создания давления в призабойной зоне включающей обсадную колонну с отверстиями, компоновку хвостовика с отверстиями, пакера, якоря, труб, отличающееся тем, что новым является то, что над якорем и поршнем устанавливают центратор и внутренний цилиндр, снабженный наружным поршнем с обратным клапаном внутри, поршень имеет минимальные зазоры со стенками обсадной колонны и соединяется с колонной труб, весом которых при движении труб вниз создается давление больше давления гидроразрыва пласта, а наземные насосные агрегаты снабжаются перепускными клапанами открывающимися при движении колонны вниз и закрытии обратного клапана.
Полезная модель относится к этапу освоения скважины, предназначена для создания высокого давления в зоне забоя скважины, а более конкретно к устройствам для гидродинамического воздействия на призабойную зону скважины.
Известно устройство для обработки призабойной зоны скважины методом имплозии (Авторское свидетельство СССР №1004624, М. Кл.3 Е21В 43/26, 1983), состоящее из корпуса с радиальными каналами, упорного буртика и перегородки, нижнего ступенчатого поршня с ограничителем и осевым каналом, верхнего подпружиненного поршня с осевым каналом, пружиной и шарового клапана, установленного между поршнями. Устройство установлено в колонне насосно-компрессорных труб и снабжено пакером.
Устройство работает за счет откачки пластовой жидкости из скважины, создания перепада давления «скважина-пласт», под действием потока пластовой воды поступающей из скважины и с использованием энергии пласта. При этом происходит очистка дренажных каналов и повышение проницаемости, однако, при дальнейшем снижении пластового давления под действием горного давления будет происходить нарушение прочности скелета, смыкание пор, трещин и уменьшение проницаемости.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону скважины, содержащее корпус, нагнетательную и разрядную камеру отделяемые друг от друга запирающим элементом, выполненного в виде поршня, оснащенного обратным клапаном. Полезная модель №19866 RU Кл. 7 Е21В 43/26, 28/00 от 10.10.2001 Бюл. №28).
Недостатком данного устройства является его сложность и наличие забойного струйного насоса, обеспечение работы которого осуществляется за счет использования агрегатов высокого давления, например 4АН-700. Они развивают давление до 700 кг/см2, которое обеспечивает гидроразрыв на максимально возможной глубине Н=Р p/0,25...0,15=700/0,25=2800...4667 м. А это исключает возможность эффективного использования устройства для освоения трудноизвлекаемых запасов на глубинах более 4667 м. Насосно-компрессорные трубы, арматура и манифольд подвергаются высокому давлению, с возможностью возникновения гидравлического удара и разрушения оборудования. Максимально возможное внутреннее давление насосно-компрессорных труб для групп прочности Л и М не должно превышать 50 МПа (500 кГс/см2), что также технически ограничивает возможность применения устройства. Необходимость создания высокого давления и постоянства мощности привода ограничивает производительность насосов и приводит к необходимости увеличения количества агрегатов, удорожанию, повышению сложности и снижению безопасности. Кроме того, необходимо создание циклического давления, которое бы обеспечивало усталостное растрескивание породы, углубление и расширение трещин, высокоамплитудное волновое воздействие.
Задачей, решаемой полезной моделью является создание забойного устройства для гидродинамического воздействия на призабойную зону для повышения эффективности гидроразрыва на больших глубинах и интенсификации притока жидкости из пласта в скважину.
Техническим результатом является создание источника более высокого циклического, пульсирующего давления в призабойной зоне пласта, обеспечение гидроразрыва пласта и повышение проницаемости пласта на больших глубинах, ограничение внутреннего давления в обвязке наземного оборудования и насосно-компрессорных трубах, повышение эффективности гидроразрыва за счет импульсного периодически создаваемого высокого давления, что обеспечивает динамическое и усталостное разрушение породы с
образованием трещин, и обеспечивает периодическое нагнетание жидкости с закрепителем в трещины, расширение и закрепление их.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону скважины содержит хвостовик с отверстиями, пакеры высокого давления, якоря. Согласно техническому решению хвостовик снабжен центратором и в верхней части, через шток и плунжер, соединен подвижно и герметично с цилиндром, снабженным обратным клапаном и закрепленным к колонне труб, имеющих вес, обеспечивающий при движении вниз создание давления под поршнем больше давления гидроразрыва пласта.
Создание высокого давления осуществляется периодически и импульсно под действием веса колонны при движении ее вниз и сопровождается закрытием обратного клапана. При этом жидкость в объеме цилиндра поступает в призабойную зону, где создается периодически импульсное высокое давление. Наземные насосные агрегаты работают непрерывно. При движении колонны вниз и закрытии обратного клапана в трубах и манифольде повышается давление, и перепускные клапаны на насосных агрегатах открывается и жидкость поступает в приемные емкости, предупреждая тем самым возникновение гидравлического удара. Функции перепускного клапана могут выполнять пружинные предохранительные клапана, рассчитанные на максимальное давление или дросселирующие устройства, установленные на манифольде, поршне или клапанах насосного агрегата.
Условие работы устройства для гидродинамического воздействия на призабойную зону скважины. Подъем и опускание колонны с весом, превышающим давление гидроразрыва
где Gкол - вес колонны труб в жидкости;
Fпорш - площадь поршня, 
;
Ргр - давление гидроразрыва пласта.
Пример конкретного выполнения - скважина №38 Вуктыльского газоконденсатного месторождения. Глубина 4966 м. Турнейский ярус. Горное давление - 118,84 МПа. Давление гидроразрыва - 93,50 МПа. Параметры генератора: диаметр поршня - 93 мм, вес НКТ - 779,46 кН, производительность - 2,17 л/мин - развиваемое давление 129,71 МПа, что превышает на 36,21 МПа давление гидроразрыва.
Перепускные клапана пружинного действия отрегулированы и открываются при давлении 30 МПа.
На фиг.1 представлено устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону скважины.
Устройство устанавливается в обсадной колонне 1, перфорированной напротив продуктивного пласта, и состоит из хвостовика с отверстиями 2, пакеров 3, якорей 4, насосно-компрессорных или бурильных труб 5, штока 6, плунжера 7, цилиндра 8, обратных клапанов 9, жесткого центратора 10. Учитывая высокое давление в призабойной зоне и повышенные продольные нагрузки, на элементы компоновки 3, 4, 5, 6 и 8, площадь и зазор между компоновкой и колонной 1 конструктивно ограничивают и для надежности фиксации устанавливают несколько якорей 4 и пакеров 3, центратор 10 ограничивает продольный изгиб хвостовика, а также центраторами снабжается и колонна труб.
Устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону скважины работает следующим образом.
Предварительно, перед обработкой и гидроразрывом, обсадную колонну 1 перфорируют. Затем спускают в скважину хвостовик 2 с отверстиями. Отверстия в хвостовике предназначены для выхода жидкости гидроразрыва из устройства через перфорированную обсадную колонну в продуктивный пласт. На шток 6 с плунжером 7, соединенный с хвостовиком 2, устанавливают якоря 4 и пакера 3. Цилиндр 8 закрепляют на колонне центрированных труб (бурильных или НКТ) и снабжают обратным клапаном 9.
Создание высокого давления осуществляют периодически под действием веса колонны при движении ее вниз при автоматическом, под действием перепада давлений, закрытии верхнего обратного клапана 9. При этом жидкость в объеме цилиндра 8 открывает нижний обратный клапан 9 и поступает в призабойную зону. Наземные агрегаты работают непрерывно при движении колонны вниз и закрытии верхнего обратного клапана 9, в трубах и манифольде повышается давление, и перепускные клапаны открываются и жидкость перепускается в емкость.
После опускания колонны на длину хода, осуществляется подъем колонны, обратные клапана 9 открывается, а перепускные клапаны закрываются и жидкость поступает в манифольд, трубы, в призабойную зону и в пласт. А нижний обратный клапан 9 препятствует перетоку жидкости из пласта в генератор в случае проявления скважины и давления выше чем в генераторе. Затрубное пространство перекрывается пакером 3, а сборка шток 6 - хвостовик 2 фиксируется неподвижно с использованием якоря 4. Обработка призабойной зоны предусматривает закачку в пласт специальных жидкостей, кислот, глубокий гидроразрыв, закрепление трещин и очистку призабойной зоны пласта.
Устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону, включающее обсадную колонну, хвостовик с отверстиями, над которыми расположены пакера и якоря, отличающееся тем, что хвостовик снабжен центратором, штоком, плунжером и обратным клапаном, соединенным подвижно и герметично с цилиндром, снабженным обратным клапаном и закрепленным к колонне труб, имеющих вес, обеспечивающий при движении вниз создание давления под поршнем больше давления гидроразрыва пласта, а наземные насосные агрегаты имеют перепускные клапана, открывающиеся автоматически при движении колонны вниз и закрытии обратного клапана.
