способ перфорации и обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ перфорации и обработки призабойной зоны скважины, включающий перфорацию скважины корпусным кумулятивным перфоратором и имплозийное воздействие на призабойную зону скважины непосредственно в момент окончания перфорации скважины с отбором скважинной жидкости в имплозийную камеру напротив сформированных при перфорации отверстий, отличающийся тем, что объемы имплозийной камеры и корпуса принимают в соотношении (3-12):1 соответственно, при этом отбор скважинной жидкости увеличивают ступенчато.

2. Устройство для перфорации и обработки призабойной зоны скважины, включающее полый корпус с заглушенными отверстиями, размещенные в нем кумулятивные заряды, детонирующий шнур, взрывной патрон, электропривод, соединяющий взрывной патрон через кабельную головку с бронированным кабелем, и имплозийную камеру, внутренняя полость которой соединена с внутренней полостью корпуса, отличающееся тем, что соотношение объемов имплозийной камеры и корпуса составляет (3-12):1 соответственно.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной имплозийной камерой, при этом одна из имплозийных камер размещена сверху, а другая снизу от корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при перфорации и обработке призабойной зоны при освоении скважины.

Известен способ имплозийного воздействия на призабойную зону скважины [1]

Известный способ предназначен для очистки призабойной зоны скважины от кольматирующих элементов, однако его эффективность невелика вследствие того, что имплозийное воздействие проводят спустя длительное время после перфорации, и, кроме того, места отбора скважинной жидкости не расположены напротив перфорационных отверстий.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ перфорации и обработки призабойной зоны скважины, включающий кумулятивную перфорацию скважины корпусным кумулятивным перфоратором и имплозийное воздействие на призабойную зону скважины непосредственно в момент окончания перфорации скважин с отбором скважинной жидкости в имплозийную камеру напротив сформированных при перфорации отверстий [2]

Известный способ не обладает высокой эффективностью вследствие недостаточного влияния имплозийного эффекта на очистку призабойной зоны скважины.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки призабойной зоны от кольматирующих элементов и ускорения освоения скважины.

Это достигается тем, что в способе перфорации и обработки призабойной зоны скважины, включающем перфорацию скважины корпусным кумулятивным перфоратором и имплозийное воздействие на призабойную зону скважины непосредственно в момент окончания перфорации скважины с отбором скважинной жидкости в имплозийную камеру напротив сформированных при перфорации отверстий, объемы имплозийной камеры и корпуса принимают в соотношении (3-12):1 соответственно, при этом отбор скважинной жидкости увеличивают ступенчато.

Известно устройство для обработки призабойной зоны методом имплозии, включающее металлический корпус со стравливающими отверстиями, снабженный сменным штуцером и стеклянной пробкой.

Известное устройство не позволяет совмещать перфорацию с имплозией и вследствие этого не обладает высокой эффективностью очистки призабойной зоны скважины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для перфорации и обработки призабойной зоны скважины, включающее полый корпус с заглушенными отверстиями, размещенные в нем кумулятивные заряды, детонирующий шнур, взрывной патрон. электропровод, соединяющий взрывной патрон через кабельную головку с бронированным кабелем, и имплозийную камеру, внутренняя полость которой соединена с внутренней полостью корпуса [3]

Известное устройство не обеспечивает достаточной степени очистки призабойной зоны.

Целью изобретения в части устройства является повышение эффективности очистки призабойной зоны от кольматирующий элементов и ускорения освоения скважины.

Это достигается тем, что в устройстве для перфорации и обработки призабойной зоны скважины, включающем полый корпус с заглушенными отверстиями, размещенные в нем кумулятивные заряды, детонирующий шнур, взрывной патрон, электропровод, соединяющий взрывной патрон через кабельную головку с бронированным кабелем, и имплозийную камеру, внутренняя полость которой соединена с внутренней полостью корпуса, соотношение объемов имплозийной камеры и корпуса составляет (3-12):1 соответственно.

Полость имплозийной камеры может быть отделена от полости корпуса разрушаемой при имплозийном воздействии мембраной. Кроме того, устройство может быть снабжено дополнительной имплозийной камерой, при этом одна из имплозийных камер размещена сверху, а другая снизу от корпуса.

В результате работы устройства создается ударная депрессия. Давление в сформированных перфорационных отверстиях стремится принять значение, близкое давлению в имплозийной камере, т.е. близкое к атмосферному. Перепад давлений в пласте и на забое скважины формирует интенсивный поток жидкости из призабойной зоны в скважину и далее в имплозийную камеру. Поток, проходя через перфорационные отверстия, очищает их от кольматирующих элементов. Поскольку имплозийное воздействие осуществляют непосредственно после перфорации и поскольку отбор скважинной жидкости при имплозии происходит через отверстия перфораторов, в которых располагают кумулятивные заряды, т.е. строго напротив перфорационных отверстий, то эффект от имплозийного воздействия оказывается максимальным. Экспериментально были определены оптимальные отношения объемов перфоратора и имплозийной камеры. Наличие мембраны, отделяющей полость корпуса перфоратора от имплозийной камеры, способствует меньшему заполнению имплозийной камеры продуктами сгорания и усилению эффекта очистки от кольматирующих элементов. Наличие двух имплозийных камер усиливает эффект от имплозии и одновременно снижает воздействие на подвеску устройства, возникающую за счет реактивного воздействия при вхождении струй скважинной жидкости в имплозийную камеру.

На чертеже представлено устройство для перфорации и обработки призабойной зоны скважины.

Устройство включает корпус 1 с отверстиями 2, закрытыми заглушками 3, напротив которых размещены кумулятивные заряды 4 с проходящим по ним детонирующим шнуром 5, соединенным с взрывным патроном 6 и далее через электропровод 7 и кабельную головку 8 с бронированным кабелем 9. Полость корпуса 1 сообщается с имплозийной камерой 10, в которой может размещаться мембрана 11. Устройство размещают в скважине 12, имеющей обсадную колонну 13 и цементное кольцо 14, напротив продуктивного пласта 15, которым формируются перфорационные отверстия 16.

Между корпусом 1 и кабельной головкой 8 может размещаться другая имплозийная камера (на чертеже не показана).

Соотношение объемов имплозийной камеры и корпуса составляет (3-12):1 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

На бронированном (каротажном) кабеле 9 устройство опускают в скважину 12 на глубину продуктивного пласта 15, подают напряжение через каротажный кабель 9 и электропровод 7 на взрывной патрон 6, который взрывается. Вместе с ним взрывается детонирующий шнур 5 и кумулятивные заряды 4. Создается направленная струя, состоящая из расплавленного металла и газообразных продуктов взрыва. Струя движется с чрезвычайно высокой скоростью и имеет большую пробивную силу. Струя на своем пути разрушает заглушки 3 в отверстиях 2 и формирует отверстия в обсадной колонне 13, цементном кольце 14 и образует перфорационные отверстия 16 в продуктивном пласте 16. Продолжительность воздействия составляет доли секунды. По окончании перфорации отверстия 2 оказываются открытыми, и в них устремляется скважинная жидкость, которая проходит внутри корпуса 1 в имплозийную камеру 10. В этот момент давление в имплозийной камере 10 незначительно отличается от атмосферного несмотря на некоторое проникновение газообразных продуктов взрыва в имплозийную камеру 10. На забое скважины 12 создается разрежение и из перфорационных отверстий внутрь корпуса 1 и имплозийной камеры 10 поступает жидкость с частицами, кольматирующими призабойную зону скважины. Поскольку переход от перфорации к имплозиции происходит мгновенно, устройство не успевает изменить своего положения в скважине 12 и отбор жидкости при имплозии происходит через отверстия 2 корпуса 1, расположенные прямо против перфорационных отверстий 16.

Наличие мембраны 11 снижает заполняемость имплозийной камеры 10 газообразными продуктами горения кумулятивных зарядов 4 и увеличивает эффективность обработки. Мембрану 11 подбирают опытным путем по величине давления ее разрушения. Мембрана должна разрушаться при давлении имплозийного воздействия. Для каждой скважины этот показатель индивидуален и определяется глубиной скважины, плотностью жидкости глушения и другими показателями. Соотношение объемов имплозийной камеры 10 и корпуса 1, соответствующее (3-12):1 определено экспериментально как наиболее оптимальное для наиболее эффективной обработки призабойной зоны скважины 12.

Пример. Выполняют перфорацию и обработку призабойной зоны скважины глубиной 1700 м. Для составления устройства используют стандартный кумулятивный перфоратор марки ПК-103, формирующий 10 перфорационных отверстий 16 одновременно. В качестве взрывчатого вещества кумулятивных зарядов 4 используют гексаген. Время горения кумулятивного заряда 4 составляет 50 миллисекунд. Вес одного кумулятивного заряда 4 составляет 22 г. Диаметр перфорационных отверстий 4 составляет 6-8 мм, глубина 10-18 мм.

От перфоратора ПК-103 отвинчивают нижнюю крышку и присоединяют часть трубы от колонны насосно-компрессорных труб, заглушенную снизу, выполняющую роль имплозийной камеры. Длина перфоратора составляет величину порядка 1 м, трубу подбирают длиной от 3 до 12 м. После проведения стандартной перфорации скважины 12 из каждого перфорационного отверстия извлекается порядка 30-50 г загрязнений.

При проведении перфорации и обработки призабойной зоны подают напряжение на перфоратор, выполняют перфорацию, а вслед за ней осуществляется имплозия скважины за счет поступления скважинной жидкости внутрь перфоратора и трубы. Устройство извлекают на поверхность вместе с отобранными загрязнениями.

Применение мембраны, вваренной в трубку, позволяет снизить заполнение трубы продуктами горения кумулятивных зарядов 4 и увеличить эффективность очистки.

Перфоратор ПК-103 может быть отделен от кабельной головки, и между ними может быть размещена труба длиной от 3 до 12 м. Такое расположение имплозийных камер снижает нагрузку в виде рывка на каротажный кабель подвески и увеличивает эффективность имплозийного воздействия.

Применение предложенного способа и устройства позволит проводить перфорацию и очистку призабойной зоны с высокой эффективностью.