устройство для обработки и восстановления продуктивности пласта

Формула изобретения

Устройство для обработки и восстановления продуктивности пласта, включающее рабочую трубу, образующую с эксплуатационной колонной затрубное пространство, пакер, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, работающий на энергии жидкости, поступающей из рабочей трубы, струйный насос с камерой всасывания, сообщенной с подпакерной зоной, с выходом, сообщенным с затрубным пространством, и камерой, разделенной клапаном на две части, одна из которых гидравлически соединена с рабочей трубой, а другая с подпакерной зоной, регулируемый дифференциальный клапан, срабатывающий на определенный перепад давления, который возникает между зоной, гидравлически связанной с рабочей трубой, и подпакерной зоной, отличающееся тем, что в верхней части корпуса струйного насоса выполнен канал, сообщенный с верхним и нижним рядами сквозных отверстий, перекрытых в исходном положении кольцевой втулкой, при этом рабочая труба сообщается с подпакерной зоной скважины, а кольцевая втулка снабжена сверху посадочным седлом под сбрасываемый с устья скважины шар и закреплена в корпусе струйного насоса срезным элементом, причем в рабочем положении кольцевая втулка имеет возможность ограниченного осевого перемещения вниз до взаимодействия с внутренним кольцевым выступом корпуса и открытия верхнего и нижнего рядов сквозных каналов корпуса струйного насоса, при этом рабочая труба через верхний ряд сквозных отверстий сообщается с соплом струйного насоса, а приемная камера струйного насоса через нижний ряд сквозных отверстий и дифференциальный клапан сообщается с подпакерной зоной, причем в многопластовой скважине снизу к корпусу струйного насоса закрепляют хвостовик, оснащенный снаружи дополнительным пакером.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для обработки призабойной зоны пласта и восстановления продуктивности пласта в процессе эксплуатации скважины.

Известно устройство для освоения и обработки скважины (авторское свидетельство SU № 1339236, МПК Е21В 43/27, опубл. в бюл. № 35 от 23. 09.1987 г.), включающее корпус с осевым каналом и седлом под бросовый клапан, пакер, установленный на корпусе над седлом, струйный насос, смесительная камера которого сообщается с осевым каналом корпуса, и запорный элемент, при этом на наружной поверхности диффузора струйного насоса выполнен обводной канал, связывающий полость над запорным элементом со смесительной камерой, при этом запорный элемент выполнен в виде шарового обратного клапана и поршня, установленных в обводном канале с возможностью осевого перемещения и перекрытия диффузора.

Недостатками устройства являются:

- во-первых, низкая надежность работы, связанная с вероятностью заклинивания поршня в надпоршневой полости в процессе работы;

- во-вторых, малая эффективность очистки призабойной зоны из-за ограниченности характеристик создаваемых волн давления и недостаточной управляемости процессом;

- в-третьих, устройство не позволяет поочередно обработать несколько пластов, в случае если скважина многопластовая (два и более продуктивных пласта).

Наиболее близким по технической сущности является устройство для обработки призабойной зоны пласта и освоения скважины (патент RU № 2098616, МПК Е21В 43/25, Е21В 43/27, E21B 28/00, опубл. в бюл. № 34 от 10.12.1997 г.), включающее рабочую трубу, образующую с эксплуатационной колонной затрубное пространство, пакер, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, работающий на энергии жидкости, поступающей из рабочей трубы, струйный насос с камерой всасывания, сообщенной с подпакерной зоной, с выходом, сообщенным с затрубным пространством, и камерой, разделенной клапаном на две части, одна из которых гидравлически соединена с рабочей трубой, а другая с подпакерной зоной, при этом вместо клапана, предотвращающего переток жидкости из рабочей трубы в подпакерную зону, установлен дифференциальный клапан, срабатывающий на определенный перепад давления, который возникает между зоной, гидравлически связанной с рабочей трубой, и подпакерной зоной, при этом дифференциальный клапан выполнен в виде установленного в цилиндре подпружиненного поршня со сквозным каналом, в котором размещен подпружиненный запорный элемент, причем дифференциальный клапан выполнен регулируемым, при этом по крайней мере одна из частей камеры снабжена перегородкой с установленным в ней дроссельным элементом, причем часть камеры, сообщенной с подпакерной зоной, снабжена обратным клапаном.

Недостатками данного устройства является:

- во-первых, низкая эффективность работы, связанная с тем, что устройство не позволяет предварительно перед очисткой призабойной зоны пласта закачать в пласт химический реагент (например, кислоту) и оставить скважину на реакцию;

- во-вторых, не позволяет поочередно обработать несколько пластов, в случае если скважина многопластовая (два и более продуктивных пласта);

- в-третьих, низкая надежность работы устройства, связанная с нестабильным срабатыванием дифференциального клапана при резком перепаде давления.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности обработки пласта и восстановление его продуктивности, а также повышение надежности работы устройства с возможностью поочередной обработки каждого из продуктивных пластов в многопластовой скважине.

Поставленная техническая задача решается устройством для обработки и восстановления продуктивности пласта, включающим рабочую трубу, образующую с эксплуатационной колонной затрубное пространство, пакер, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, работающий на энергии жидкости, поступающей из рабочей трубы, струйный насос с камерой всасывания, сообщенной с подпакерной зоной, с выходом, сообщенным с затрубным пространством, и камерой, разделенной клапаном на две части, одна из которых гидравлически соединена с рабочей трубой, а другая - с подпакерной зоной, регулируемый дифференциальный клапан, срабатывающий на определенный перепад давления, который возникает между зоной, гидравлически связанной с рабочей трубой, и подпакерной зоной.

Новым является то, что в верхней части корпуса струйного насоса выполнен канал, сообщенный с верхним и нижним рядами сквозных отверстий, перекрытых в исходном положении кольцевой втулкой, при этом рабочая труба сообщается с подпакерной зоной скважины, а кольцевая втулка снабжена сверху посадочным седлом под сбрасываемый с устья скважины шар и закреплена в корпусе струйного насоса срезным элементом, причем в рабочем положении кольцевая втулка имеет возможность ограниченного осевого перемещения вниз до взаимодействия с внутренним кольцевым выступом корпуса и открытия верхнего и нижнего рядов сквозных каналов корпуса струйного насоса, при этом рабочая труба через верхний ряд сквозных отверстий сообщается с соплом струйного насоса, а приемная камера струйного насоса через нижний ряд сквозных отверстий и дифференциальный клапан сообщается с подпакерной зоной, причем в многопластовой скважине снизу к корпусу струйного насоса закрепляют хвостовик, оснащенный снаружи дополнительным пакером.

На фиг.1 изображена схема устройства для обработки и восстановления продуктивности пласта для однопластовой скважины.

На фиг.2 изображена схема устройства для обработки и восстановления продуктивности пласта для многопластовой скважины.

Устройство для обработки и восстановления продуктивности пласта состоит из рабочей трубы 1 (см. фиг.1), например, колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), струйного насоса 2, включающего сопло 3, камеру смешения 4, диффузор 5. Пакер 6 установлен на наружной поверхности корпуса струйного насоса 2 и разделяет выход диффузора 5 с приемной камерой 7 струйного насоса 2.

Камера 8 разделена на две части дифференциальным клапаном 9 с пружиной 10 и сообщена сверху с рабочей трубой 1 каналом 11, а снизу сообщена с подпакерной зоной 12 каналом 13.

В верхней части корпуса струйного насоса 2 выполнены канал 14, сообщенный с верхним 15 и нижним 16 рядами сквозных отверстий перекрытых кольцевой втулкой 17, поэтому рабочая труба 1 сообщается только с подпакерной зоной 13.

Кольцевая втулка 17 снабжена сверху посадочным седлом 18 под сбрасываемый с устья скважины шар 19 и закреплена в корпусе струйного насоса 2 срезным элементом 20.

Кольцевая втулка 17 имеет возможность ограниченного осевого перемещения вниз до взаимодействия с внутренним кольцевым выступом 21 корпуса струнного насоса 2 и открытия верхнего 15 и нижнего 16 рядов сквозных каналов корпуса струйного насоса 2.

Рабочая труба 1 через верхний ряд сквозных отверстий 15 сообщается с соплом 3 струйного насоса 2. Приемная камера 7 струйного насоса 2 через нижний ряд сквозных отверстий 16 и дифференциальный клапан 9 сообщается с подпакерной зоной 13.

Кольцевая втулка 17 имеет сквозные радиальные каналы 22, перекрытые герметично корпусом струйного насоса 2 в исходном положении с возможностью их гидравлического сообщения с нижним рядом сквозных отверстий 16 корпуса струйного насоса 2.

В многопластовой скважине (см. фиг.2) снизу к корпусу струйного насоса 2 закрепляют хвостовик 23 с дополнительным пакером 24 для того, чтобы отсечь продуктивный пласт 25 (см. фиг.1 и 2) сверху и снизу.

Устройство работает следующим образом.

После извлечения эксплуатационного оборудования из скважины на колонне рабочих труб 1, например, колонне насосно-компрессорных труб диаметром 73 мм спускают в скважину предлагаемой устройство.

Производят обработку продуктивного пласта 25. Для этого в зависимости от того, сколько пластов в скважине, т.е. скважина однопластовая (см. фиг.1) или многопластовая производят компоновку устройства хвостовиком 23 (см. фиг.2) и дополнительным пакером 24 для индивидуального отсечения сверху и снизу продуктивного пласта 25 в случае многопластовой скважины. Спускают и устанавливают предложенное устройство напротив продуктивного пласта 25 (см. фиг.1 и 2), подлежащего обработке и очистке.

Производят обработку пласта 25 любым известным химическим реагентом, например, с применением 25% соляной ингибированной кислоты, выпускаемой фирмой «НИИНЕФТЕПРОМХИМ» по ТУ 2458-264-05765670-99 г.Чебоксары, Российская Федерация.

Для этого с помощью насосного агрегата (на фиг.1 и 2 не показано) по рабочим трубам 1 (см. фиг.1) через канал 11 и камеру 8 дифференциального клапана 9, отжимая пружину 10 через канал 13 в подпакерную зону 12, а затем через перфорационные отверстия эксплуатационной колонны производят закачку 25% соляной ингибированной кислоты в продуктивный пласт 25. После закачки расчетного объема, например в объеме 2,5 м³, 25% соляной ингибированной кислоты в продуктивный пласт 25 прекращают ее подачу в скважину и оставляют скважину на реагирование.

По прошествии определенного времени на реакцию, например, 12 часов в колонну рабочих труб 1 сбрасывают шар 19 (см. фиг.2), который садится на посадочное седло 18 кольцевой втулки 17.

В колонну рабочих труб 1 заполняют технологической жидкостью и создают в ней избыточное давление, достаточное для разрушения срезного элемента 20, например 6,0 МПа, при этом кольцевая втулка 17 перемещается вниз до взаимодействия с внутренним кольцевым выступом 21 корпуса струнного насоса 2, при этом происходит гидравлическое сообщение верхнего ряда сквозных каналов 15 корпуса струйного насоса 2 с внутренним пространством рабочих труб 1, а нижнего ряда сквозных каналов 16 корпуса струйного насоса 2 посредством канала 11, камеры 8, дифференциального клапана 9 с подпакерной зоной 12, при этом шар 19 находится в посадочном седле 18 кольцевой втулки 17.

Далее производят очистку продуктивного пласта от продуктов реагирования в призабойной зоне продуктивного пласта 25. Для этого технологическую жидкость (жидкость промывки), в качестве которой используют, например, пресную воду с добавлением 0,1-0,2% поверхностно-активного вещества МЛ 81 Б в расчетном объеме, например, 1,5 (полтора) объема скважины подают в колонну рабочих труб 1.

Жидкость промывки, достигнув струйного насоса 2 (см. фиг.1 и 2), через верхний ряд сквозных каналов 15 и канал 14 попадает в сопло 3 струйного насоса 2, далее в камеру смешения 4 и через диффузор 5 попадает в затрубное пространство 26 скважины, что сопровождается снижением давления в подпакерной зоне 12.

В результате продукты реакции из продуктивного пласта 25 попадают из подпакерной зоны 12 через канал 13 в приемную камеру 7 струйного насоса 2, откуда продукты реакции (грязь, шлам и прочее) всасываются в камеру смешения 4, где происходит их смешивание с потоком жидкости промывки и далее продукты реакции, смешанные в потоке промывочной жидкости через диффузор 5, попадают в затрубное пространство 26, по которому поднимаются и сливаются в специальную емкость, например желобную емкость или амбар (на фигурах 1 и 2 не показано), при этом снижение давления может происходить до тех пор, пока не установится баланс между притоком жидкости в скважину и ее откачки из скважины струйным насосом 2 (см. фиг.1 и 2) по затрубному пространству 26.

Если в процессе работы струйного насоса 2 перепад давления, определяемый как разность давления в колонне рабочих труб 1 и давления в подпакерной зоне 12, превышает определенное значение, то произойдет открытие дифференциального клапана 9, так промывочная жидкость из колонны рабочих труб 1 будет перетекать из верхнего ряда сквозных отверстий 15 через канал 14 в нижний ряд сквозных отверстий 16 и далее через канал 11 в камеру 8 и через открывшийся дифференциальный клапан 9 в подпакерную зону 12.

При этом к забою скважины начнет распространяться ударная волна с давлением, равным давлению в рабочей трубе 1. После выравнивания давления в колонне рабочей трубы 1 и подпакерной зоне 12, произойдет закрытие дифференциального клапана 9 и описанный выше процесс повторяется.

Дифференциальный клапан 9 выполнен шариковым, а величина его закрытия-открытия регулируется жесткостью его пружины 10, поэтому значение перепада давления, при котором срабатывает дифференциальный клапан 9, можно задавать заранее, перед спуском устройства в скважину, исходя из конкретных условий при очистке скважин, что обеспечивает гарантированное срабатывание дифференциального клапана и повышает надежность работы устройства в целом.

Работа устройства будет сопровождаться срабатыванием дифференциального клапана 9, а значит, гидроударным воздействием на призабойную зону пласта, до тех пор, пока будет создаваться необходимый перепад давления.

По окончании очистки продуктивного пласта 25 промывкой технологической жидкостью от продуктов реагирования, т.е. израсходования технологической жидкости, в полуторократном объеме скважины, как указано выше, работы останавливают, восстанавливается продуктивность пласта 25. Далее извлекают рабочую колонну труб 1 с предлагаемым устройством из скважины. После чего в скважину спускают эксплуатационное оборудование и продолжают ее дальнейшую эксплуатацию.

Предложенное устройство позволяет повысить эффективность обработки пласта и восстановить продуктивность пласта, так как позволяет предварительно перед очисткой призабойной зоны пласта закачать в пласт химический реагент (например, кислоту) и оставить скважину на реакцию с последующей очисткой от продуктов реакции, грязи, шлама и прочего. Кроме того, в многопластовой скважине устройство позволяет произвести поочередную обработку и очистку каждого из продуктивных пластов.