способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления
Классы МПК: | E21B43/25 способы возбуждения скважин E21B37/08 чистка забойных сетчатых или гравийных фильтров на месте установки |
Автор(ы): | Меламед Ю.А. |
Патентообладатель(и): | Меламед Юрий Александрович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-08-28 публикация патента:
27.08.2003 |
Устройство для импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин включает колонну труб, вибратор, состоящий из генератора колебаний давления жидкости с входным соплом и диффузором. Угол раскрытия диффузора более 15o. Внутренний диаметр ствола превышает не менее чем в 4 раза внутренний диаметр входного сопла. Имеется выходное устройство. Входное сопло сообщено с колонной труб и диффузором, а выходное устройство - со стволом и затрубным пространством. Устройство снабжено размещенным над вибратором струйным насосом, состоящим из сопла, приемной камеры, камеры смешения, рабочей камеры и диффузора. Вход сопла струйного насоса сообщен с колонной труб. Камера смешения через обратный клапан и приемную камеру - с затрубным пространством, а его диффузор - с входным соплом вибратора. На входе приемной камеры установлен фильтр. При осуществлении способа предварительно определяют статическое давление внутри колонны труб над входным соплом вибратора. В затрубном пространстве также определяют статическое давление жидкости. Затем задают расход рабочего агента и сечение выходного устройства для поддержания значения коэффициента кавитации
в пределах 0,1
0,5. Подбирая различные вибраторы с соответствующими значениями площадей сечений входного сопла, определяют необходимое давление и расход рабочего агента и сравнивают с параметрами насоса, принимая во внимание гидравлические сопротивления в колонне труб. Для их снижения в скважину подают меньшее количество рабочего агента Дополняют рабочий агент жидкостью из скважины, подавая ее в вибратор. Количество подаваемой жидкости в вибратор регулируют путем изменения ее удельного веса. Повышается эффективность обработки продуктивных пластов и фильтров скважин путем обеспечения оптимальных параметров работы вибраторов в режиме периодически срывной кавитации, снижаются гидравлические сопротивления в колонне труб и уменьшаются энергозатраты. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/964.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211035/247.gif)
Формула изобретения
1. Способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин путем подачи насосом потока рабочего агента через размещенную в скважине колонну труб и преобразование указанного потока в импульсный поток и механические колебания вибратора, состоящего из работающего в режиме периодически срывной кавитации генератора колебаний давления жидкости в виде трубки Вентури с входным соплом и диффузором, ствола и выходного устройства, отличающийся тем, что предварительно определяют статические давления рабочего агента внутри колонны труб над входным соплом и жидкостей в затрубном пространстве, задают расход рабочего агента Q и сечение выходного устройства для поддержания значения коэффициента кавитации![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/964.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211320/2211320-5t.gif)
P1ст =
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/947.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211015/8226.gif)
P2ст =
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/947.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211015/8226.gif)
где P1ст - статическое давление над входным соплом;
Р2ст - статическое давление в затрубном пространстве;
Р1дин - гидродинамические сопротивления перед входным соплом;
Р2дин - гидродинамические сопротивления перед и после выходного устройства (сумма гидродинамических сопротивлений движения потока в выходном устройстве и в затрубном пространстве);
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/947.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/947.gif)
H1 - уровень жидкости в колонне труб;
Н2 - уровень жидкости в затрубном пространстве. 2. Способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно к рабочему агенту в вибратор подают жидкость из затрубного пространства. 3. Способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин по п. 1, отличающийся тем, что количество подаваемой жидкости в вибратор регулируют путем изменения ее удельного веса. 4. Способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин по п. 1, отличающийся тем, что в случае проявления пластового давления определяют значение дебита D и пластового давления по статическому давлению в затрубном пространстве и при численном значении расхода рабочего агента Q, большем значения дебита D, подачу рабочего агента производят циклически, останавливая подачу рабочего агента по достижении значения коэффициента кавитации
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/964.gif)
Описание изобретения к патенту
Предложения относятся к импульсной обработке продуктивных пластов и фильтров скважин. Известны работающие в режиме периодически срывной кавитации генераторы колебаний давления жидкости в виде трубки Вентури с входным соплом и диффузором [1]. Известен способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин путем подачи насосом потока рабочего агента через размещенную в скважине колонну труб и преобразование указанного потока в импульсный поток и механические колебания вибратора, состоящего из работающего в режиме периодически срывной кавитации генератора колебаний давления жидкости в виде трубки Вентури с входным соплом и диффузором, ствола и выходного устройства [2, 3]. Известно устройство для импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин, включающее колонну труб, вибратор, состоящий из генератора колебаний давления жидкости с входным соплом и диффузором с углом раскрытия более 15o, ствола, внутренний диаметр которого превышает не менее чем в 4 раза внутренний диаметр входного сопла, и выходного устройства, причем входное сопло сообщено с колонной труб и диффузором, а выходное устройство - со стволом и затрубным пространством [2, 3]. Однако известный способ и устройство имеют следующие недостатки. При проведении импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин не учитывают возможность создания различных статических давлений жидкостей в подводящем трубопроводе и затрубном пространстве, что не позволяет, во многих случаях, обеспечить оптимальные режимы работы вибраторов в режиме периодически срывной кавитации. При обработке пластов и фильтров на относительно больших глубинах требуемое обеспечение высокого давления перед входом в вибратор вызывает необходимость подачи большого количества жидкого рабочего агента. Это в свою очередь приводит к росту гидравлических сопротивлений в подводящем трубопроводе и соответствующему повышению затрат мощности, и даже к отказу от обработки из-за невозможности обеспечить нужные режимы работы насоса. Предлагаемое техническое решение направлено на повышение эффективности обработки продуктивных пластов и фильтров скважин за счет обеспечения оптимальных параметров работы вибраторов в режиме периодически срывной кавитации, снижение гидравлических сопротивлений в колонне труб и связанного с ними уменьшение энергозатрат, а также уменьшение обводненности продуктивных пластов. Указанный результат достигается за счет того, что в способе импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин путем подачи насосом потока жидкого рабочего агента через размещенную в скважине колонну труб и преобразование указанного потока в импульсный поток и механические колебания вибратора, состоящего из работающего в режиме периодически срывной кавитации генератора колебаний давления жидкости в виде трубки Вентури с входным соплом и диффузором, ствола и выходного устройства, предварительно определяют статические давления рабочего агента внутри колонны труб над входным соплом и жидкостей в затрубном пространстве, задают расход потока рабочего агента Q и сечение выходного устройства для поддержания значения коэффициента кавитации![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/964.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211320/2211320-2t.gif)
P1ст=Y1
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211015/8226.gif)
P2ст=Y2
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211015/8226.gif)
где P1ст - статическое давление над входным соплом;
Y2ст - статическое давление в затрубном пространстве;
Р1дин - гидродинамические сопротивления перед входным соплом;
Р2дин - гидродинамические сопротивления перед и после выходного устройства (сумма гидродинамических сопротивлений движения потока в выходном устройстве и в затрубном пространстве;
Y1 - удельный вес рабочего агента, подаваемого по колонне труб к вибратору;
Y2 - удельный вес жидкости, находящейся в затрубном пространстве;
H1 - уровень жидкости в колонне труб;
Н2 - уровень жидкости в затрубном пространстве. Дополнительно к рабочему агенту в вибратор подают жидкость из затрубного пространства. Количество подаваемой жидкости в вибратор регулируют путем изменения ее удельного веса. Определяют значение дебита D и пластового давления по статическому давлению в затрубном пространстве, и при численном значении расхода рабочего агента Q, большем значения дебита D, подачу рабочего агента производят циклически, останавливая подачу рабочего агента при достижении значения коэффициента кавитации
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/964.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/947.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/947.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/964.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211035/247.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/947.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211320/2211320-3t.gif)
где Рпл - статическое (пластовое) давление в затрубном пространстве до начала подачи рабочего агента;
Fзп - площадь сечения затрубного пространства скважины выше статического уровня;
t - время с начала подачи жидкости в рассматриваемом цикле работ. При этом подачу рабочего агента можно производить циклически, останавливая подачу рабочего агента при достижении коэффициента кавитации
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211006/964.gif)
![способ импульсной обработки продуктивных пластов и фильтров скважин и устройство для его осуществления, патент № 2211320](/images/patents/259/2211320/2211320-4t.gif)
где P1ст, Р2ст, и Р1дин, Р2дин - соответственно статические давления над входным соплом и в затрубном пространстве и гидродинамические сопротивления перед входным соплом, перед и после выходного устройства (сумма гидродинамических сопротивлений движения потока в выходном устройстве и в затрубном пространстве). По сумме значений P1ст+Р1дин определяют необходимое количество рабочего агента Q. При этом манометр насоса 19 будет фиксировать давление, равное сумме Р1дин (перепад давлений на входном сопле) плюс сумма гидравлических сопротивлений движения потока от насоса до входа в вибратор (без Р1дин). Чтобы снизить эти сопротивления, над вибратором 2 размещен струйный насос 8 с соплом 9, приемной камерой 10, камерой смешения 11, рабочей камерой 12 и диффузором 13. Камера смешения 11 сообщена с затрубным пространством 7 через обратные клапаны 14, приемную камеру 10 и фильтр 15. Поток рабочего агента разгоняется в сопле 9, вокруг него снижается давление и из затрубного пространства в камеру смешения 11 поступает жидкость, которая смешивается с рабочим агентом и из диффузора 13 направляется во входное сопло 3 вибратора 2. Учитывая высокое пульсирующее подпорное давление для струйного насоса 8 со стороны вибратора 2, и для исключения возможности в связи с этим поступления рабочего агента в затрубное пространство, перед камерой смешения установлены обратные клапаны 14. При этом жидкость из затрубного пространства 7 в приемную камеру 10 поступает через фильтр 15, который постоянно очищается под действием знакопеременных импульсов, генерируемых вибратором. Таким образом, данные технические решения позволят:
- Повысить эффективность обработки продуктивных пластов и фильтров скважин за счет обеспечения оптимальных параметров работы вибраторов в режиме периодически срывной кавитации. - Обеспечить снижение гидравлических сопротивлений в колонне труб и связанное с ними уменьшение энергозатрат, а также расширить область эффективного применения вибраторов по глубинам скважин. Источники информации
1. Пилипенко В. В. Кавитационные автоколебания. - Киев: Наукова думка, 1989. 2. Меламед Ю.А, Гидроимпульсная технология: большие возможности и широкий спектр применения. "Разведка и охрана недр". - М.: Недра, 6, 1993, с. 19. 3. Патент РФ 2070286, МКИ Е 21 В 43/26, 1997.
Класс E21B43/25 способы возбуждения скважин
Класс E21B37/08 чистка забойных сетчатых или гравийных фильтров на месте установки