способ очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта, включающий размещение гидроимпульсного устройства на колонне труб в зоне продуктивного пласта с образованием межтрубного пространства, нагнетание промывочной жидкости в скважину насосным агрегатом, гидроимпульсное воздействие преобразованным нисходящим потоком промывочной жидкости при прямой промывке скважины, удаление кольматанта нисходящим потоком при обратной промывке скважины, отличающийся тем, что нагнетание промывочной жидкости при прямой и обратной промывках скважины выполняют с круговой циркуляцией промывочной жидкости через насосный агрегат, гидроимпульсное воздействие на пласт выполняют преобразованием нисходящего потока в полости труб в восходящий пульсирующий поток в межтрубном пространстве, удаление кольматанта из пласта выполняют многократным чередованием гидроударного и мгновенного депрессионного воздействия на зону продуктивного пласта, ограничение амплитуды гидроударного воздействия выполняют регулировкой устройства на устье перед спуском в скважину, продолжительность депрессионного воздействия на зону продуктивного пласта регулируют изменением расхода промывочной жидкости.

2. Устройство для очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта, содержащее полый корпус, подпружиненные втулку и тарельчатый клапан с осевым каналом, коническую посадочную поверхность, толкатель с верхним выступом и цилиндрическими поверхностями меньшего и большего диаметров, отличающееся тем, что снабжено концентратором с осевым каналом и гайкой, корпус снабжен кольцевым выступом с осевым каналом, втулка снабжена поперечиной с осевым каналом, коническая посадочная поверхность выполнена в осевом канале кольцевого выступа, толкатель цилиндрическими поверхностями меньшего и большего диаметров размещен в осевом канале поперечины и осевом канале тарельчатого клапана с возможностью телескопического взаимодействия, верхний кольцевой выступ толкателя взаимодействует с верхней частью поперечины, поперечина взаимодействует с кольцевым выступом корпуса, гайка размещена на цилиндрической поверхности большого диаметра толкателя с возможностью фиксированного перемещения, втулка и тарельчатый клапан подпружинены одной пружиной, пружина торцовыми поверхностями взаимодействует с гайкой и тарельчатым клапаном, концентратор соединен с корпусом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к методам-способам повышения дебитов добывающих скважин на нефтяных месторождениях.

Известен "Способ обработки призабойной зоны пласта" (патент РФ № 2168620 МПК Е21В 43/25, 28/00, 43/27, опубл. 20.02.2007 Бюлл. № 5) предусматривающий установку на колонне труб в интервале обрабатываемого пласта гидравлического вибратора, вибрационное воздействие на пласт прямой промывкой для восстановления приемистости пласта, закачку активной жидкости в пласт, выдержка на реагирование, вибрационное воздействие на пласт перемещением гидравлического вибратора с нижнего интервала вверх с шагом 1-2 м.

Недостатком известного способа является возможность только репрессионного воздействия на обрабатываемый пласт.

Более близким по технической сущности к предлагаемому является "Способ очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта и устройство для его осуществления" (патент РФ № 2055976, МПК Е21В 21/08, опубл. 20.06.2000 Бюлл. № 17) предусматривающий спуск в скважину гидравлического пульсатора, выполнение двух циклов прямых промывок с малым расходом промывочной жидкости и установкой ванны из активной жидкости в конце второго цикла, гидроимпульсную обработку пласта большим расходом активной жидкости, удаление отмытого кольматанта стационарной обратной промывкой или гидроимпульсным воздействием созданием перепада давления между затрубным и трубным пространствами. Недостатком известного способа является недостаточная эффективность способа из-за необходимости применения наземного управления процессом сообщения затрубного пространства в зоне продуктивного пласта с полостью труб и соответственного увеличения времени продвижения волны разряжения от устья скважины до призабойной зоны скважины.

Цель - повышение эффективности способа за счет автоматического комплексного репрессионно-депрессионного воздействия на обрабатываемый пласт при обратной промывке скважины.

Известно устройство "Устройство для обработки призабойной зоны скважины" (см. авт. св. № 794199, МКИ³ Е21В 43/18, 26.12.78 г.) включающее корпус с каналами, концентрично установленные в нем дифференциональную втулку и подпружиненные дифференциональный поршень и обратный клапан.

Это устройство имеет следующие недостатки:

- наличие большого количества уплотнений разных типоразмеров требует постоянной ревизии и замены при износе;

- устройство требует тщательной взаимофиксации составляющих его деталей;

- установочные пружины работают на растяжение, что неконструктивно;

- наличие уплотнений и возвратной пружины на дифференциональной втулке снижают скорость сообщения затрубного пространства с полостью труб.

Более близким по технической сущности к предлагаемому является "Устройство для обработки призабойной зоны скважины" (патент № 2162145 Е21В 43/25, 28/00 опубл. Бюлл. № 2 от 20.01.2001 г.) содержащее полый корпус с выхлопными каналами, подпружиненную втулку, подпружиненный тарельчатый обратный клапан с осевым каналом, толкатель.

Недостатками данного устройства являются:

- наличие отдельной пружины, оказывающей сопротивление движению втулки вверх и снижающий скорость открытия выхлопных окон корпуса,

- наличие в седле клапана осевого и продольного каналов.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение возможности комплексного многократного гидроударного и мгновенного депрессионного воздействия на призабойную зону скважины при обратной промывке скважины. Для мгновенного депрессионного воздействия на призабойную зону скважины осуществляется мгновенное сообщение полости труб с межтрубным пространством в зоне продуктивного пласта.

Технический результат при решении поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом способе очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта применяется устройство автоматического репрессионно-депрессионного воздействия. Нагнетанием промывочной жидкости в полость колонны труб при закрытой задвижке на выкидной линии из скважины производится закачка активной жидкости в призабойную зону скважины в импульсном режиме. Нагнетанием промывочной жидкости в межтрубное пространство при обратной промывке производят комплексное многократное гидроударное и мгновенное депрессионное воздействие на призабойную зону скважины. В связи с тем, что рост давления в призабойной зоне пласта при нагнетании промывочной жидкости в межтрубное пространство скважины происходит медленнее чем сброс давления при мгновенном сообщении полости труб с призабойной зоной скважины, на кольматирующую частицу действует сила, многократно повторяющаяся и перемещающая ее в ствол скважины. Происходит движение кольматирующих частиц в ствол скважины и вынос их потоком жидкости через полость труб на поверхность.

Для этой цели предлагаемое устройство снабжено концентратором с осевым каналом и гайкой, полый корпус снабжен кольцевым выступом с конической поверхностью в осевом канале, втулка снабжена поперечиной с осевым каналом взаимодействующей с кольцевым выступом корпуса, втулка и тарельчатый клапан с осевым каналом подпружинены одной пружиной, толкатель с верхним выступом и цилиндрическими поверхностями меньшего и большего диаметров размещен в осевом канале поперечины и осевом канале тарельчатого клапана с возможностью телескопического взаимодействия, гайка размещена на цилиндрической поверхности большого диаметра толкателя с возможностью фиксированного перемещения, пружина торцовыми поверхностями взаимодействует с гайкой и тарельчатым клапаном, концентратор соединен с корпусом.

На Фиг.1 изображено устройство для для очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта (далее устройство).

Устройство содержит концентратор 1 с осевым каналом 2. К концентратору 1 снизу крепится полый корпус 3 с кольцевым выступом 4. В осевом канале кольцевого выступа 4 выполнена коническая поверхность 5.

В корпусе 3 над кольцевым выступом 4 выполнены радиальные сливные окна 6 и размещена втулка 7 с возможностью продольного перемещения. Втулка 7 с цилиндрической поверхностью 8 и поверхностью 9 снабжена поперечиной 10, в которой выполнен осевой канал 11. В осевом канале 11 поперечины 10 с возможностью продольного перемещения размещен толкатель 12, с верхним кольцевым выступом 13 и цилиндрическими поверхностями меньшего 14 и большего 15 диаметров, кольцевыми упорами верхним 16 и нижним 17.

С конической поверхностью 5 корпуса 3 взаимодействует тарельчатый клапан 18 (далее по тексту "клапан 18") с осевым каналом 19 и торцовой поверхностью 20. Между клапаном 18 и нижним кольцевым упором 17 толкателя 12 размещена пружина 21.

Способ очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта при прямой промывке осуществляется следующим образом. Устройство присоединяют к колонне лифтовых труб и спускают на необходимую глубину.

Промывочная жидкость из полости лифтовых труб (на Фиг.1 не показаны) через осевой канал 2 концентратора 1 заполняет полость корпуса 3.

Сливные окна 6 корпуса 3 перекрыты цилиндрической поверхностью 8 втулки 7, которая поперечиной 10 с помощью верхнего кольцевого выступа 13 толкателя 12 усилием пружины 21 прижата к кольцевому выступу 4 корпуса 3. Коническая поверхность 5 корпуса 3 закрыта подпружиненным клапаном 18. Поэтому выход промывочной жидкости в затрубное пространство скважины невозможен и в полости корпуса 3 повышается давление жидкости. С повышением давления промывочной жидкости в полости корпуса 3, сила действующая на торцовую поверхность 20 клапана 18 растет и при некотором давлении преодолевает силу пружины 21 и перемещает клапан 18 вниз. Между клапаном 18 и конической поверхностью 5 корпуса 3 образуется зазор, через который поток жидкости из полости корпуса 3 устремляется в затрубное пространство. Давление в полости корпуса 3 уменьшается и клапан 18, преодолевая сопротивление потока жидкости усилием пружины 21 возвращается в исходное закрытое положение. При продолжении закачки промывочной жидкости циклы повышения давления и сброса жидкости повторяются с определенной периодичностью. При закачке промывочной жидкости в полость труб (прямая промывка) происходит преобразование нисходящего потока жидкости в полости труб в пульсирующий поток в затрубном пространстве т.е производится гидроимпульсное воздействие на продуктивный пласт.

Способ очистки нефтегазовой скважины в зоне продуктивного пласта при обратной промывке осуществляется следующим образом.

Устройство находится в исходном положение. Концентратор 1 разделяет межтрубное пространство скважины на области выше и ниже места установки концентратора 1 с возможностью их сообщения. Сливные окна 6 корпуса 3 перекрыты цилиндрической поверхностью 8 втулки 7, коническая поверхность 5 корпуса 3 закрыта подпружиненным клапаном 18. Закачка промывочной жидкости в затрубное пространство и невозможность ее поступления в полость корпуса 3 способствует росту давления жидкости в затрубном пространстве. Давлением промывочной жидкости клапан 18 прижимается к конической поверхности 5 корпуса 3 с силой пропорциональной ее величине. Подпружиненный толкатель 12 имеет возможность продольного перемещения вверх в осевом канале 19 клапана 18 и осевом канале 11 поперечины 10, но удерживается в нижнем положении силой пружины 21. Давление промывочной жидкости в затрубном пространстве, действуя на толкатель 12 передает на пружину 21 усилие, прямо пропорциональное площади сечения цилиндрической поверхности большего диаметра и величине избыточного давления между затрубным пространством и полостью корпуса 3. При определенном значении избыточного давления сила действующая на нижнюю торцовую поверхность толкателя 12, преодолевая сопротивление пружины 21, перемещает толкатель 12 вверх. При движении толкателя 12 верхний кольцевой выступ 13 перемещается вверх от поперечины 10 втулки 7. Одиночное продольное движение толкателя 12 вверх продолжается до контакта кольцевого выступа 16 толкателя 12 с нижней частью поперечины 10 втулки 7. С ростом давления жидкости движение толкателя 12 вверх происходит вместе со втулкой 7, которая перемещается вдоль сливных окон 6 корпуса 3. При этом верхний кольцевой выступ 13 находится на неизменном расстоянии от поперечины 10 втулки 7. Движение втулки 7 вдоль сливных окон 6 вверх происходит медленно пропорционально росту давлению промывочной жидкости в затрубном пространстве до тех пор, пока нижняя часть цилиндрической поверхности 8 втулки 7 на мгновение откроют при перемещении сливные окна 6 корпуса 3. Давление промывочной жидкости воздействует на дополнительную поверхность 9 втулки 7, мгновенно перемещающая втулку 7 вверх, не встречая никакого сопротивления своему движению, мгновенно открывая сливные окна 6 корпуса 3. Промывочная жидкость из затрубного пространства устремляется в полость корпуса 3 и лифтовые трубы, резко снижая давление в затрубном пространстве ограниченное концентратором 1. После сброса давления в затрубном пространстве усилием пружины 21 толкатель 12 верхним кольцевым выступом 13 захватывает втулку 7 за поперечину 10 и перемещает втулку 7 вниз до упора в кольцевой выступ 5. При этом перекрываются сливные окна 6 корпуса 3. При обратной промывке циклы роста и мгновенного сброса давления жидкости в затрубном пространстве повторяются с определенной периодичностью, обеспечивая многократное гидроимпульсное и мгновенное депрессионное воздействие на продуктивный пласт и вынос кольматанта из зоны продуктивного пласта потоком жидкости через полость лифтовых труб на поверхность.

Многократное репресионно-депрессионное воздействие при обратной промывке скважины способствует удалению продуктов реакции активной жидкости на поверхность и последующему более глубокому проникновению активной жидкости в продуктивный пласт.