Способ воздействия на призабойную зону пласта

 

Изобретение относится к нефтегазодобыче и может быть использовано как при освоении нефтяных скважин, так и при восстановлении дебита скважин, находящихся в эксплуатации, но снизивших дебит. Сущность изобретения: через колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) создают циркуляцию жидкости с выходом через межтрубное пространство на поверхность. Циклически нагнетают компрессором воздушных пробок в колонну НКТ на глубину, обеспечиваемую возможностями компрессора. Пробки продавливают вниз жидкостью давлением насоса, превышающим давление компрессора. Затем снижают давление в призабойной зоне пласта путем выталкивания пробок в межтрубное пространство. Расход жидкости выбирают из условия обеспечения скорости нисходящего потока 0,8 м/с. Объем жидкости выбирают равным внутреннему объему НКТ и/или контролируют по падению давления при выталкивании пробок из МКТ. Циклы повторяют до прекращения выноса шлама на дневную поверхность. 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазовому комплексу и может быть использовано как при освоении нефтяных скважин, так и при восстановлении дебита скважин, находящихся в эксплуатации, но снизивших дебит по причине зарастания фильтра.

Известен способ [1] заключающийся в том, что в насосно-компрессорные трубы (НКТ) закачивается смесь газа с жидкостью (обычно с водой или нефтью). Для этих целей необходим компрессор и насосный агрегат, создающий по меньшей мере такое же давление, как и компрессор, емкость для жидкости и смеситель для диспергирования газа в нагнетательной жидкости. Смесь газа с жидкостью продавливается через НКТ в межтрубное пространство, через которое выбрасывается на дневную поверхность. На пласт создается устойчивая депрессия, жидкость в пласте разгазируется, пласт очищается.

Недостатком способа является то, что по мере увеличения глубины, на которую нужно закачать смесь, необходимо увеличивать давление на выходе компрессора и насоса, иначе смесь не подойдет к нижнему торцевому отверстию НКТ. Так, для скважины глубиной 2000 м, заполненной водой, компрессор должен давать давление не ниже 20 МПа (200 кгс/см²). Технически это сложно, энергоемко и опасно. Кроме того, когда процесс стал стационарным, эффект депрессии на пласт стабилизировался и те частицы, которые застряли или образовали пробки в каналах пласта, цементного кольца или в перфорационных отверстиях обсадной колоны, уже не будут оттуда удалены. На них нужно воздействовать переменными нагрузками, чего нет в указанном способе.

Способ [2] прототип, используется в скважинах с НКТ, снабженными циркуляционным клапаном, соединяющим НКТ с затрубным пространством. В НКТ нагнетается воздушная подушка. Далее цементировочным агрегатом (ЦА) нагнетается вода, которая сжимает воздух и вытесняет жидкость под воздушной подушкой из НКТ в затрубное пространство через циркуляционный клапан. Далее клапан закрывается, и сжатый воздух, как пружина, выталкивает из НКТ воду, что обеспечивает депрессию на пласт. Воздушных подушек может быть несколько.

Недостатком способа является то, что при создании депрессии нет выноса шлама, т. е. продуктивный пласт не испытывает на себе проходящего потока газожидкостной смеси, который бы забирал частички шлама барботированием, а также депрессия на пласт носит число отсасывающий эффект с плавным, хотя и быстрым по времени вакуумированием, что также не достигает полного эффекта очистки пласта.

Предлагаемый способ предназначен ликвидировать все вышеуказанные недостатки. Это достигается тем, что способ воздействия на призабойную зону пласта, включающий создание циркуляции жидкости через колонну насосно-компрессорных труб с выходом через межтрубное пространство на дневную поверхность, циклическое нагнетание компрессором воздушных пробок в колонну насосно-компрессорных труб на глубину, обеспечиваемую возможностями компрессора, продавливание их вниз жидкостью давлением насоса, превышающим давление компрессора, и последующее снижение давления в призабойной зоне пласта отличается тем, что снижение давления в призабойной зоне пласта осуществляют путем выталкивания воздушных пробок из колонны насосно-компрессорных труб в межтрубное пространство, при этом расход жидкости при продавливании воздушных пробок определяют из соотношения: , где V скорость нисходящего потока жидкости, м/с (V0,8 м/с); d внутренний диаметр колонны насосно-компрессорных труб, м.

Обьем жидкости при продавливании воздушных пробок выбирают равным внутреннему объему колонны насосно-компрессорных труб и/или контролируют по манометру насоса как падение давления при выталкивании воздушных пробок из колонны насосно-компрессорных труб в межтрубное пространство, а циклическое нагнетание компрессором воздушных пробок в колонну насосно-компрессорных труб повторяют до прекращения выноса шлама из межтрубного пространства на дневную поверхность.

Техническим результатом при этом является повышение эффективности способа и его упрощение.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа.

На фиг. 1 показаны: обсадная колонна 1 с интервалом перфорации 2 (призабойная зона), заглушенная крышкой 3 с трубопроводом 4 и вентилем 5. В обсадной колонне 1 размещены НКТ 6, проходящие через крышку 3, снабженные трубопроводом 7 с вентилем 8, к которому подходят трубопровод 9 с вентилем 10 компрессора 11 и трубопровод 12 с вентилем 13 насоса 14.

Реализуется способ следующим образом.

Вентили 5, 8 и 13 открывают, а вентиль 10 закрывают. Сначала запускается насос и устанавливается циркуляция НКТ затрубное пространство (НКТ 6 и обсадная колонна 1) дневная поверхность. Скважинная жидкость сбрасывается в земляной амбар или другую емкость (не показаны). При появлении на устье нагнетаемой чистой жидкости, например воды, циркуляцию останавливают и закрывают вентиль 13. Компрессором 11, через открытый вентиль 10, в НКТ подают сжатый воздух давлением, например, 10 МПа (100 кгс/см²). Самые распространенные компрессоры обеспечивают такое давление.

Создается воздушный столб высотой 1000 м. Вода из межтрубного пространства между НКТ 6 и обсадной колонной 1 выдавливается на дневную поверхность через открытый вентиль 5 трубопровода 4 по принципу сообщающихся сосудов. Далее компрессор 11 выключается, а вентиль 10 закрывается, но открывается вентиль 13 и включается насос 14.

При этом насос должен обеспечивать давление большее, чем закаченный в НКТ воздух, а расход воды должен быть такой, чтобы обеспечить скорость нисходящего потока воды, равную или большую 0,8 м/с, так как в противном случае воздух будет быстрее всплывать в воде, чем погружаться (скорость всплытия пузырей в воде составляет 0,3-0,5 м/с). Расход воды , где V нисходящая скорость воды 0,8 м/с, d внутренний диаметр НКТ.

Расход воды определяет скорость проталкивания воздушной пробки. Чем больше расход, тем быстрее будет осуществлен цикл.

Так, при самом большом внутреннем диаметре НКТ равном 100 мм и V 0,8 м/с, Q 6,28 дм³/с, что меньше максимального расхода, развиваемого насосным агрегатом 4АН-700, в 3,5 раза. Для предлагаемого способа может быть использован цементировочный агрегат ЦА-320, который удовлетворяет этим требованиям. Так, при скважине глубиной 2000 м может быть осуществлен за 15-20 мин.

Пусть, например, давление, создаваемое насосом на устье 10,5 МПа (1-5 гкс/см²), т. е. превышение над пневматическим всего 0,5 МПа (5 гкс/см²). На глубине 2000 м воздушный столб станет в 2 раза короче - 500 м, а давление в нем станет в 2 раза больше 20 МПа. При этом, гидростатическое давление столба воды над воздухом составит 15 МПа. Суммарное давление насоса и столба воды составит 25,5 МПа, что гораздо больше, чем давление в столбе воздуха. Разница этих давлений составляет 5,5 МПа. Таким образом, на устье НКТ разница давлений была 0,5 МПа, а на глубине 2000 м 5,5 МПа. С глубиной эта разница возрастает за счет сжатия столба воздуха и увеличения высоты столба воды (т. е. увеличения гидростатического давления).

На фиг. 2 показана динамика этого процесса, где H_в высота воздушного столба, H_ж высота жидкости (вода). Сжатие воздуха с глубиной и возрастание гидростатического давления столба воды за счет этого и позволяет реализовать указанный способ.

В момент, когда столб сжатого воздуха начинает выталкиваться из НКТ, в призабойной зоне давление начинает понижаться. В межтрубном пространстве воздушный столб начинает разжиматься как пружина, растягивается и в дальнейшем разрывается на пузыри разной величины и за счет архимедовой силы всплывает вверх. Давление в межтрубном пространстве все более понижается, причем, при всплытии за счет пульсации пузырей (расширение-сжатие), повышение депрессии на пласт идет в переменном импульсно-вибрационном режиме. Это приводит к расхаживанию пласта, энергичному и нестационарному отсосу из него шлама. Частицы шлама, застрявшие в пласте, каналах, отверстиях в колоне от такого встряхивания выносятся в межтрубное пространство.

Депрессия достигает своего максимального значения и некоторое время находится на максимальном значении (зависит от высоты воздушного столба), далее депрессия на пласт убывает, так как воздушный пузырь, вынося шлам, выходит на дневную поверхность через трубопровод 4 и вентиль 5. В это время заканчивается обьем воды, закачиваемой в НКТ, или контролируется необходимый обьем воды по расходомеру. Далее цикл повторяется снова.

Циклограмма депрессии на пласт в функции времени показана на фиг. 3. Как показана практика, уже после второй прокачки начинается интенсивный вынос шлама, а окончательный результат неизменный успех в повышении нефтеотдачи пласта.

Способ опробован на месторождениях Тюмени. Не требует компрессоров и насосов с большим рабочим давлением.

Формула изобретения

Способ воздействия на призабойную зону пласта, включающий создание циркуляции жидкости через колонну насосно-компрессорных труб с выходом через межтрубное пространство на дневную поверхность, циклическое нагнетание компрессором воздушных пробок в колонну насосно-компрессорных труб на глубину, обеспечиваемую возможностью компрессора, продавливание их вниз жидкостью давлением насоса, превышающим давление компрессора, и последующее снижение давления в призабойной зоне пласта, отличающийся тем, что снижение давления в призабойной зоне пласта осуществляют путем выталкивания воздушных пробок из колонны насосно-компрессорных труб в межтрубное пространство, при этом расход жидкости при продавливании воздушных пробок определяют из соотношения

где v скорость нисходящего потока жидкости, м/с, V 0,8 м/с;
d внутренний диаметр колонны насосно-компрессорных труб, м,
объем жидкости при продавливании воздушных пробок выбирают по манометру насоса, как падение давления при выталкивании воздушных пробок из колонны насосно компрессорных труб в межтрубное пространство, а циклическое нагнетание компрессором воздушных пробок в колонну насосно компрессорных труб повторяют до прекращения выноса шлама из межтрубного пространства на дневную поверхность.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3