способ обработки нефтяных скважин и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ обработки нефтяных скважин, включающий определение границ обводненного участка, установку в скважине на его уровне акустического излучателя и вибрационное воздействие, отличающийся тем, что предварительно осуществляют остановку скважины путем закачки в нее солевого раствора, а вибрационное воздействие производят при циклическом перемещении излучателя на отдельных участках в течение 0,5 - 1,0 ч мощностью излучения 0,05 - 2,5 кВт в диапазоне частот 22 - 24 кГц.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что установку акустического излучателя в скважине производят в нижней точке обводненного пропластка.

3. Устройство для обработки нефтяных скважин, содержащее акустический излучатель с несущим стержнем и пьезокерамическими модулями в герметизирующей изоляции, отличающееся тем, что акустический излучатель с частотой 22 - 42 кГц снабжен перфорированным защитным кожухом с обтекателем в нижней части в виде конуса, а пьезокерамические модули установлены на стержне пакетами.

4. Устройство по п.4, отличающееся тем, что модуль выполнен в виде 8 - 10 пьезокерамических шайб, несущей стержень - с соотношением диаметра к длине от 1 : 20 до 1 : 30 при числе модулей в пакете 9 - 11, при этом отношение площади перфорированной части кожуха к его общей площади от 5 : 1 до 10 : 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к эксплуатации обводненных скважин на средней и поздней стадиях разработки месторождений.

Известен способ обработки обводненных скважин для ограничения водопропитки с помощью химических реагентов путем снижения водопроницаемости призабойной зоны пласта (ПЗП), включающий операции по формированию в поровом пространстве ПВП водоизолирующего слоя, который образуется селективно в пространстве, занятым водной фазой (Г.З.Ибрагимов, К.С.Фасмутдинов, Н.И.Хисамутдинов. Применение химических реагентов для интенсификации добычи нефти. Справочник, М. 1991, гл. 2, с. 46-72; А.С. СССР N 947401, МКИ Е 21 В 43/20, 1980).

Недостаток способа, препятствующий получению требуемого технического результата, снижение проницаемости ПЗП по нефти, загрязнение окружающей среды (применение экологически вредных химических веществ), сложность технологической оснастки реализации способа (емкости, смесители, компрессорное оборудование, технологические сети и др.).

Известен способ обработки скважин, в том числе обводненных, путем акустического воздействия на продуктивный пласт, включающий операции размещения в скважине акустического излучателя в определенном интервале перфорации, последовательного радиального акустического воздействия на ПЗП сигналом определенных параметров с последующим удалением акустического излучателя; и устройство для его осуществления, принятое заявителем за прототип в части устройства, содержащее пакет элементов акустического излучателя в системе герметизирующей изоляции (система герметизирующей изоляции состоит из защитного кожуха-мембраны и компенсационной жидкости), акустический излучатель выполнен в виде стержня (авт.св. СССР N 1402991).

Недостаток известного способа и устройства, препятствующий получению требуемого технического результата увеличение количественного водосодержания при увеличении дебита флюида.

Известен также способ обработки обводненных скважин, принятый заявителем за прототип в части способа, включающий операции уточнения границ обводненного участка, установку излучателя и осуществления вибрационного воздействия (авт.св. N 1758212).

Недостаток известного способа, препятствующий получению требуемого технического результата непостоянство частоты воздействия и зависимость эффективности от суточного "окна" времени, что ограничивает эффективность блокирования воды при нефтедобыче с одновременным увеличением дебита нефти, невозможность локального блокирования воды отдельной скважины, а также продолжительность подготовительных операций.

Требуемый технический результат состоит в устранении указанных недостатков, а именно блокирование воды при нефтедобыче с одновременным увеличением дебита нефти в отдельно взятой скважине, обеспечение постоянства параметров воздействия и повышение технологичности ограничения отбора воды, кроме того устранение факторов экологического загрязнения окружающей среды для осуществления способа.

Требуемый технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа, операции осуществляют с остановкой скважины солевым раствором вибрационным воздействием в ультразвуковом диапазоне частот на продуктивный пласт в обводненном интервале перфорации скважины последовательным радиальным акустическим сигналом в ПЗП с последующим удалением акустического излучателя в последовательности уточняют обводненный интервал перфорации скважины, останавливают скважину солевым раствором, привязываются к точке обводненного пропластка в зоне интервала перфорации, где размещается акустический преобразователь-излучатель, воздействие осуществляют мощностью излучения 0,5-2,5 кВт в диапазоне частот 22-42 кГц обработку осуществляют в течение 0,5-1,0 ч на каждый погонный метр перфорации путем циклического пометрового перемещения излучателя. В отличие от известного устройство выполнено в виде сборки пакетов пьезокерамических модулей, установленных в герметизирующей нефтестойкой и акустически прозрачной изоляции, причем модули вмонтированы в перфорированный защитный кожух, имеющий отношение площади перфорации к площади кожуха от 5:1 до 10:1 (для стали), кожух снабжен конусом-обтекателем, под защитным кожухом размещен сборный стержень излучателя длиной активной части излучателя 1-1,2 м с мощностью излучения 0,05-2,5 кВт в диапазоне частот 22-42 кГц.

Причинно-следственная связь совокупности существенных признаков новые операции, последовательность, взаимозависимость и режимные особенности операций с техническим результатом, подтверждается приведенными ниже объяснениями достижения технического результата и экспериментальными данными, приведенными ниже.

На фиг. 1 представлена схема размещения акустического излучателя; на фиг. 2 диаграмма направленности излучения; на фиг. 3 устройство излучателя. Она имеет: 1 насосно-компрессорные трубы (НКТ), 2 кабель-тросс, 3 обсадная колонна, 4 нефтеносный пласт, 5 зона перфорации нефтяной колонны, 6 обводненный пропласток, 7 излучатель, 8 нижняя точка зоны, подлежащей обработке, 9 зона, подлежащая обработке, 10 кабельная головка, 11 пакет пьезокерамических сборок (пьезомодуль), 12 нефтестойкая акустически прозрачная изоляция, 13 стержень сборочный, 14 геофизический разъем, 15 резьба для присоединения кабельной головки, 16 перфорированный защитный кожух, 17 конус-обтекатель, 18 втулка, 19 гайка, 20 линия границы излучения минимальной и максимальной граничных мощностей излучателя, 21 линия границы излучения промежуточных мощностей излучателя, 22 линия границы излучения экстремальных мощностей излучения (приграничные к максимальной мощности), 23 направления излучения, 24 окна перфорации корпуса излучателя.

Сущность предлагаемого способа и устройства для его реализации сводится к следующему.

Скважина глушится солевым раствором с предварительным извлечением глубинного насоса (при наличии в скважине), уточняются по вертикали границы обводненного участка, устанавливается излучатель и осуществляется вбрационное воздействие, при этом операции осуществляют вибрацонным воздействием в ультразвуковом диапазоне частот на продуктивный пласт в обводненном интервале перфорации скважины последовательным радиальным акустическим сигналом в ПЗП с последующим удалением акустического излучателя в последовательности уточняют обводненный интервал перфорации скважины, останавливают скважину солевым раствором, привязываются к нижней точке обводненного пропластка в зоне интервала перфорации, где размещается акустический преобразователь-излучатель, имеющий длину активной части 1-1,2 м, мощность излучения 0,05-2,5 кВт, в диапазоне частот 22-42 кГц, обработку осуществляют в течение 0,5-1,0 ч на каждый погонный метр перфорации путем циклического пометрового перемещения излучателя, причем устройство, выполненное в виде стержня, содержит пакет элементов акустического излучателя в герметизирующей изоляции, устройство выполнено в виде сборки пакетов пьезокерамических модулей, собранных на сборочном стержне и установленных в герметизирующую изоляцию из нефтестойкого акустического прозрачного материала, модули вмонтированы в перфорированный защитный кожух имеющий отношение площади перфорации к площади кожуха, например из стали, от 5:1 до 10:1, кожух снабжен конусом-обтекателем, под защитным кожухом размещен сборный стержень излучателя, с мощностью излучения 0,05-2,5 кВт в диапазоне частот 22-42 кГц.

Кроме того, в частном случае, привязка в зоне интервала перфорации, где размещается акустический преобразователь-излучатель, может осуществляться к произвольной точке обводненного пропластка.

Уточнение обводненного участка перфорации и привязка по глубине для точного размещения излучателя выполняется стандартными общеизвестными методами, например методами электрокаротажа. Перед размещением излучателя скважину глушат солевым раствором для выравнивания пластового и забойного давлений, что является обязательным условием решения поставленной задачи. Размещение излучателя-преобразователя осуществляется на кабеле-троссе 2 (фиг. 1), например, вместо геофизического прибора, что при выполнении излучателя в виде стержня, позволяет упростить технологию, в частности не осуществлять подъем насосно-компрессорных труб 1. После размещения излучателя на необходимой глубине и заданной отметке осуществляется акустическое воздействие, при этом диапазон частот ультразвукового воздействия и мощность обусловлены в своей нижней границе (мощность 0,05 кВт, частота 22 кГц) (поз.20) границей скважины, в своей верхней границе (2,5 кВт, 42 кГц) (также поз.20) появлением кавитационных явлений, которые гасят ультразвуковые излучения и не позволяют эффективно воздействовать на ПЗП. Как показано на диаграмме направленности излучения (фиг.2) в запредельных границах эффект распространения ультразвуковых колебаний и следовательно блокирование воды, отсутствует, последнее подтверждается экспериментальными данными приведенными ниже. При обработке скважины по времени менее 0,5 ч эффект блокирования воды отсутствует ввиду невозможности образования стабильной структуры, при времени обработки более часа технический эффект блокирования воды не возрастает, а в ряде случаев, связанных со свойствами обрабатываемой среды, наблюдаются явления деструкции и снижения эффекта блокирования воды.

Установленным на заданной отметке излучателем поз.7 (фиг.1) обрабатывается участок скважины в течение заданного времени, затем излучатель перемещается и обрабатывается следующий участок обводненного пропластка заданное время и т.д. до окончания обработки всего обводненного пропластка в зоне перфорации 5 нефтяного пропластка 4.

Способ реализуется на устройстве, длина активной части излучателя которого обусловлена в нижней границе 1 м минимальными размерами сборки пакетов пьезокерамических модулей, выполненных, например, из стандартных пьезокерамических шайб изготовленных из материала ПКР-78 в количестве 8-10 шайб в каждом модуле при числе модулей 9-11 в сборке для обеспечения эффекта действия по частоте и мощности, в верхней границе конструктивной жесткостью излучателя и технологическими ограничениями погружения излучателя в скважину. Устройство включает излучатель (поз.7), выполненный в виде стержня, с соотношением наружного диаметра к длине от 1:20 до 1:30, кабель-трос (поз. 2), генератор сигналов в ультразвуковом диапазоне, усилитель сигналов при необходимости и комплекса стандартной измерительной аппаратуры (последние на чертежах не показаны). Параметры излучателя обусловлены требованием осуществления способа для получения требуемого технического результата.

Пример конкретной реализации способа и устройства.

На фиг.3 показан акустический излучатель-преобразователь 7, выполненный в виде пьезокерамических модулей 11 на сборочном стеpжне 13 в защитном перфорированном корпусе 16, при этом герметизирующая изоляция (12) системы может быть выполнена, например, из любого герметика, который является маслонефтестойким и его плотность близка плотности флюидов.

Корпус изготавливается из металлической трубы. Площадь перфорации при этом относится к неперфорированной поверхности в отношении от 5:1 до 10:1 для стальных металлических труб, причем нижняя граница отношения обуславливается пропускающей способностью в отношении ультразвуковых частот принятых параметров, верхняя граница конструктивной прочностью стали.

Внутри корпуса размещен несущий стержень 13, на который последовательно через промежуточные втулки 18 надеты пьезокерамические модули 11, которые стянуты с помощью гайки 19. Корпусную сборку ограничивают стандартным геофизическим разъемом 14, а снизу конусом-обтекателем 17 для беспрепятственного погружения в скважину излучателя.

Между модулями проложены провода, которые заканчиваются геофизическим разъемом 14.

Под защитным корпусом 16 все пьезомодули, соединительные провода и втулки покрываются нефтестойким акустическим прозрачным материалом.

Защитный корпус удерживается на излучателе навинчивающимся на стержне 13 снизу конусом-обтекателем 17, а сверху навинчивающейся на геофизический разъем 14 шайбой 20.

Способ реализован в Тюменской обл. в г.Когалым в НГДУ "Дружбанефть" на месторождении "Дружное", результаты которой представлены в таблице.

Как видно из данных таблицы, по сравнению с известным решением способ и устройство для его реализации позволяют достигнуть поставленную техническую задачу блокирование отбора воды при нефтедобыче с одновременным увеличением дебита нефти в отдельной скважине при постоянстве параметров воздействия и повышении технологичности ограничения отбора воды, кроме того, устраняются факторы экологического загрязнения окружающей среды при осуществлении способа, так как снижается количество отсепарированной воды, требующей утилизации.

Анализ, проведенный заявителем по известному ему уровню техники, показал, что предлагаемое изобретение, обладающее новизной и промышленной применимостью, отвечает в отношении совокупности его существенных признаков требованию критерия "изобретательский уровень", так как из уровня техники не выявляется влияние предписываемых предложенным изобретением преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками выполнение операций в определенной последовательности в ультразвуковом диапазоне вибрационных воздействий определенных параметров на достижение технического результата: из уровня техники не известен механизм достижения технического результата, раскрытый в материалах заявки.