| Формула изобретения 1. Способ обработки продуктивного пласта, включающий циклически чередующиеся операции репрессии на пласт с закачкой в пласт технологических жидкостей и депрессии на пласт с вызовом притока, волновое воздействие упругими колебаниями на обрабатываемую среду гидродинамическим генератором, установленным в скважине напротив продуктивного интервала, отличающийся тем, что регулируют величины и/или скорости создания репрессии и депрессии в циклах с последовательным их возрастанием, проводят управляемое по амплитудно-частотным параметрам регулярное волновое воздействие и одновременно периодически создают в скважинной жидкости гидррударные импульсы давления, при этом осуществляют мониторинг развития в пластовой среде фильтрационных процессов, декольматации и трещинообразования, на основе которого в режиме обратной связи определяют и назначают параметры регулирования, параметры волнового воздействия в последующих циклах репрессии и депрессии и длительность данных циклов по времени. 2. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что регулярное волновое воздействие проводят с согласованием параметров возбуждения генератора колебаний в системе скважина-пласт с фильтрационно- емкостными и упругими параметрами пластовой среды в ее гидродинамической связи со скважиной. 3. Способ по п.1 , отличающийся тем, что при последовательном возрастании величин и/или скоростей создания репрессий и депрессий начальные их минимальные значения определяют и назначают в зависимости от фильтрационно-емкостных параметров пластовой среды. 4. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что мониторинг развития в пластовой среде фильтрационных процессов, декольматации и трещинообразования осуществляют по непрерывной записи и компьютерному анализу регистрируемых изменений забойных перепадов давления и расхода жидкостей. 5. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что при регулировании параметров циклов депрессии и репрессии осуществляют запись и анализ поступающих из пласта сигналов акустической эмиссии или электромагнитных эмиссионных сигналов, их фрактальный анализ в режиме реального времени. 6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в начале реализации способа, а также периодически по ходу циклов репрессии и депрессии осуществляют гидродинамическое тестирование призабойной зоны пласта, результаты которого учитывают при мониторинге развития в пластовой среде фильтрационных процессов, декольматации и трещинообразования. 7. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что при повышении скорости и величины репрессии, по крайней мере в одном из циклов, давление и скорость закачки технологической жидкости доводят до параметров разрыва пласта. 8. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что в конце, по крайней мере одного цикла депрессии, создают циркуляции жидкости в скважине, с выносом потока жидкости на поверхность. 9. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что в качестве технологических жидкостей используют воду, растворы ПАВ, обратные водонефтяные эмульсии, растворы кислот, полимеров, углеводородные растворители, теплоносители. 10. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что, по крайней мере, в одном из циклов репрессии, одновременно с волновым воздействием в обрабатываемую пластовую среду закачивают сжимаемые жидкости с последующим их извлечении при создании импульсных депрессий, при этом в качестве сжимаемых жидкостей используют газожидкостные смеси, водонефтяные эмульсии, пены, химические реагенты. 1 1. Способ по п. 10, отличающийся тем, что сжимаемые жидкости создают непосредственно в процессе обработки в ходе закачки технологических жидкостей в пласт, при этом в качестве вводимого в жидкости газа используют углекислый газ, углеводородные газы, азот, воздух, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания устьевой техники или их смеси или используют газ, образующийся в результате химической реакции реагентной технологической жидкости с породами коллектора пласта. 12. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что при наличии поглощения в качестве технологических жидкостей в пластовую среду закачивают буферные жидкости. 13. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что при управлении амплитудно-частотными параметрами волнового воздействия возбуждают в пласте упругие колебания в диапазоне 0, 1-800 Гц, с параметрами колебательного ускорения и смещения не менее соответственно 0.05 *g и 0.05* < — , где g - величина ускорения свободного падения (м/с2), d - характерный диаметр поровых каналов среды (мкм). 14. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что при управлении амплитудно-частотными параметрами волнового воздействия возбуждают в пласте поличастотные упругие колебания с набором доминантных частот в диапазоне 0,1 - 1800 Гц, при этом в процессе обработки регистрируют сигналы сейсмоакустической эмиссии из пластовой среды, а доминантные частоты поличастотного воздействия определяют на основе анализа сигналов данных излучений. 15. Скважинное оборудование для обработки призабойной зоны пласта, включающее струйный насос, установленный на пакере на колонне труб, гидродинамический генератор колебаний расхода с резонатором- преобразователем, расположенный под пакером и гидравлически связанный с линией нагнетания через переточный канал пакера, отличающееся тем, что оно снабжено гидроударным устройством, выполненным под пакером на линии всасывания струйного насоса, а сообщенный с выходом гидродинамического генератора колебаний расхода резонатор-преобразователь выполнен в виде трубы, снабженной полостью с регулируемой упругостью, и установлен нижним концом на уровне интервала перфорации, при этом на устье скважины на линии нагнетания и выкидной линии размещены датчики регулирования и измерения расходно-напорных параметров. 16. Скважинное оборудование по п. 15, отличающееся тем, что гидроударное устройство выполнено в виде установленного на колонне труб корпуса с впускными каналами, внутри которого размещены с возможностью осевого перемещения, ограниченного упругими элементами, цилиндры с центральными переточными каналами, снабженными запорными элементами в виде шариков с седлами, и боковыми переточными каналами. 17. Скважинное оборудование по п. 15, отличающееся тем, что гидроударное устройство выполнено в виде установленного на колонне труб корпуса с впускными каналами, внутри которого размещен цилиндр с переточными каналами разной площади сечения и поршень, выполненный с возможностью осевого перемещения, ограниченного упругим элементом. 18. Скважинное оборудование по п. 15, отличающееся тем, что резонатор-преобразователь снабжен газовой полостью, выполненной в виде коаксиально расположенной в трубе эластичной оболочки, заполненной инертным газом или воздухом. 19. Скважинное оборудование по п. 15, отличающееся тем, что резонатор-преобразователь выполнен с возможностью установки с упором на забой скважины. 20. Скважинное оборудование по п. 15, отличающееся тем, что под пакером размещены датчики измерения давления, температурных и акустических параметров, связанные с измерительно-аналитической аппаратурой. |
скважинное оборудование для его осуществления.
Область техники
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при проведении интенсификационных работ по повышению продуктивности скважин и регулированию профилей притока и приемистости в условиях недостаточной проницаемости коллекторов, неполного освоения скважин после бурения, объемного загрязнения пор и каналов коллектора различного рода шламами и отложениями смол, парафинов и солей, в частности при обработке карбонатных пластов.
Предшествующий уровень техники
Известны способы обработки продуктивных пластов, основанные на закачках в пласт различных технологических жидкостей - растворителей и преобразователей структуры минерального коллектора пласта, в качестве которых используют растворы, приготовленные на основе различных химических реагентов (Пат.2055983,РФ, МПК Е21В43/27, заявл. 05.07.93, опубл. 10.03.96, пат. 2173383,РФ, МПК Е21В43/27, заявл.02.10.00, опубл. 10.09.01 , пат. 2070963,РФ, МПК Е21В43/27, заявл. 18.09.92, опубл. 27.12.96, пат. 2004783, РФ, МПК Е21В43/27, заявл 18.07.91 , опубл.15.12.93). Эффективность данных способов разработки недостаточна и сильно падает в осложненных условиях при отсутствии развития в призабойной зоне пласта (ПЗП) каналов фильтрации и их блокировании продуктами химической реакции в ходе обработки.
Известны также способы обработки призабойной зоны пласта, в которых для преобразования структуры коллектора, образования новых каналов фильтрации и трещин в горных породах пласта предлагается создавать в скважинной жидкости импульсы давления (Пат. 2191259,РФ, МПК. Е 21 В 43/263, заявл.08.12.00, опубл.20.10.02, пат. 2209960,РФ, МПК Е21В 43/27, заявл. 17.01.01 , опубл. 10.08.03, пат. 2095561.РФ, МПК Е21В43/27,заявл.18.02.97, опубл. 10.1 1.97, пат. 2091570, РФ, МПК. Е 21 В 43/27, заявл. 30.09.96, опубл. 27.08.96, пат. 2065949, РФ, МПК 43/263, заявл.09.09.92, опубл. 27.08.96, пат. США М> 4548252, кл. Е 21 В 43/263). Недостатками данных способов являются низкая эффективность преобразования структуры горных пород пласта в осложненных условиях, обусловленная одноразовостыо и малой управляемостью воздействия. Не достигается очистка поровой среды и образование новых каналов фильтрации в наиболее загрязненных областях ПЗП и пласта, при повышении амплитуды создаваемых импульсов воздействие локализуется по наиболее проницаемым участкам с высокой вероятностью ухода новых каналов-трещин в непроизводительные и обводненные зоны, возникает опасность повреждения элементов конструкции скважины.
Наиболее близким по технической сущности является способ обработки продуктивного пласта, в котором для создания новых трещин и/или развития имеющихся последовательно проводят циклическое репрессионно-депрессионное воздействие с закачками технологической жидкости, например, нефти и/или раствора химреагента, например соляной кислоты, с промывками скважины на стадиях циркуляции или излива. При этом все операции осуществляют при волновом воздействии генератором упругих колебаний, установленным напротив обрабатываемого интервала пласта (Пат j4° 2258803, РФ, МПК. Е 21 В 43/25, Е 21 В 43/27, заявл.14.04.04, опубл. 20.08.05, Б.И. З).
Осуществляемые в данном способе операции циклического репрессионно-депрессионного воздействия, в сочетании с закачкой технологических жидкостей при одновременном волновом воздействии упругими колебаниями, позволяют повысить эффективность воздействия на пласт по очистке существующих каналов фильтрации, развитию существующих трещин, их промывке с выносом загрязнений и продуктов реакции на поверхность.
Однако эффективность направленного преобразования горной среды коллектора пласта в ПЗП для обеспечения свободной фильтрации в ПЗП с достижением высокого коэффициентов охвата как по толщине, так и по простиранию пласта, недостаточна высока. Недостаточно эффективно используются регулятивные функции волнового воздействия упругими колебаниями. Очистка поровых каналов и трещин в коллекторе ПЗП интенсифицируется в основном в областях уже существующих фильтрационных потоков, а эффективность развития новой трещиноватости мала. При отсутствии элементов управления воздействие локализуется по наиболее «ослабленным» зонам структуры пластовых пород, инициируется в первую очередь очистка, раскрытие и развитие уже существующих трещин, что часто повышает анизотропию фильтрационных потоков и уход технологических жидкостей - реагентов в непроизводительные зоны по высокопроницаемым каналам. Этот недостаток особенно явно проявляется при обработках скважин, вскрывающих карбонатные пласты порово-трещиноватого сложения.
Известно также скважинное оборудование для обработки призабойной зоны пласта (Пат. 2175718, РФ, МПК Е 21В 43/25,заявл. -28.04.97, опубл. 27.04.99, Б.И. N°12), включающее струйный насос с корпусом, установленный на пакере на колонне труб, с проходным каналом через пакер, фильтр-муфту с клапаном- реле и регулятором расхода, а также гидродинамический излучатель - автоколебательный низкочастотный генератор колебаний расхода, установленный под пакером на конце труб на уровне интервала перфорации.
Данное оборудование обеспечивает постоянную периодическую работу в определенном гидродинамическом режиме одновременно струйного насоса и гидродинамического генератора, позволяет осуществлять воздействие через скважины упругими колебаниями на продуктивную пластовую среду в условиях достаточно глубокой депрессии на пласт, производить закачку в пласт реагентных жидкостей. Однако эффективность воздействия по созданию новой трещиноватости и развитию новых каналов фильтрации с охватом всей толщины и объема пласта, особенно в условиях пониженной проницаемости и неоднородности пластов, недостаточна.
Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача повышения эффективности воздействия и направленного преобразования горной среды ПЗП и пласта, за счет создания наиболее благоприятных условий для передачи энергии упругих колебаний в пласт, для развития сети глубоких трещин и каналов фильтрации по полному объему пласта, с инициированием процессов очистки и трещинообразования в пониженных по проницаемости областях и при интенсификации в них также процессов реагентного преобразования среды, увеличение охвата эффективным воздействием и по толщине и по простиранию пласта, расширение функциональных возможностей способа и устройства.
Поставленная задача решается тем, что в способе обработки продуктивного пласта, включающем циклически чередующиеся операции репрессии на пласт с закачкой в пласт технологических жидкостей и депрессии на пласт с вызовом притока, волновое воздействие упругими колебаниями на обрабатываемую среду гидродинамическим генератором, установленным в скважине напротив продуктивного интервала, согласно изобретению, регулируют величины и/или скорости создания репрессии и депрессии в циклах с последовательным их возрастанием, проводят управляемое по амплитудно-частотным параметрам регулярное волновое воздействие и одновременно периодически создают в скважинной жидкости гидроударные импульсы давления, при этом осуществляют мониторинг развития в пластовой среде фильтрационных процессов, декольматации и трещинообразования, на основе которого в режиме обратной связи определяют и назначают параметры регулирования, параметры волнового воздействия в последующих циклах репрессии и депрессии и длительность данных циклов по времени.
При этом в оптимальном варианте изобретения целесообразно:
- регулярное волновое воздействие проводить с согласованием параметров возбуждения генератора колебаний в системе скважина-пласт с фильтрационно-емкостными и упругими параметрами пластовой среды в ее гидродинамической связи со скважиной;
- при последовательном возрастании величин и/или скоростей создания репрессий и депрессий начальные их минимальные значения определять и назначать в зависимости от фильтрационно-емкостных параметров пластовой среды;
- мониторинг развития в пластовой среде фильтрационных процессов, декольматации и трещинообразования осуществлять по непрерывной записи и компьютерному анализу регистрируемых изменений забойных перепадов давления и расхода жидкостей;
- при регулировании параметров циклов депрессии и репрессии осуществлять запись и анализ поступающих из пласта сигналов акустической эмиссии или электромагнитных эмиссионных сигналов, их фрактальный анализ в режиме реального времени; - в начале реализации способа, а также периодически по ходу циклов репрессии и депрессии осуществлять гидродинамическое тестирование призабойной зоны пласта, результаты которого учитывать при мониторинге развития в пластовой среде фильтрационных процессов, декольматации и трещинообразования;
- при повышении скорости и величины репрессии, по крайней мере в одном из циклов, давление и скорость закачки технологической жидкости доводить до параметров разрыва пласта;
- в конце, по крайней мере одного цикла депрессии, создавать циркуляцию жидкости в скважине, с выносом потока жидкости на поверхность.
- в качестве технологических жидкостей использовать воду, растворы ПАВ, обратные водонефтяные эмульсии, растворы кислот, полимеров, углеводородные растворители, теплоносители.
- в одном из циклов репрессии, одновременно с волновым воздействием в обрабатываемую пластовую среду закачивать сжимаемые жидкости с последующим их извлечении при создании импульсных депрессий, при этом в качестве сжимаемых жидкостей использовать газожидкостные смеси, водонефтяные эмульсии, пены, химические реагенты;
- сжимаемые жидкости создавать непосредственно в процессе обработки в ходе закачки технологических жидкостей в пласт, при этом в качестве вводимого в жидкости газа использовать углекислый газ, углеводородные газы, азот, воздух, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания устьевой техники или их смеси или использовать газ, образующийся в результате химической реакции реагентной технологической жидкости с породами коллектора пласта;
- при наличии поглощения в качестве технологических жидкостей в пластовую среду закачивать буферные жидкости;
- при управлении амплитудно-частотными параметрами волнового воздействия возбуждать в пласте упругие колебания в диапазоне 0,1-800 Гц, с параметрами колебательного ускорения и смещения не менее соответственно 0.05*g и 0.05* d - , где g -величина ускорения свободного падения ( м/с ), d - характерный диаметр поровых каналов среды (мкм), - при управлении амплитудно-частотными параметрами волнового воздействия возбуждать в пласте поличастотные упругие колебания с набором доминантных частот в диапазоне 0, 1 - 1800 Гц, при этом в процессе обработки регистрировать сигналы сейсмоакустической эмиссии из пластовой среды, а доминантные частоты поличастотного воздействия определять на основе анализа сигналов данных излучений.
Поставленная задача решается также тем, что известное скважинное оборудование, включающее струйный насос, установленный на пакере на колонне труб, гидродинамический генератор колебаний расхода с резонатором-преобразователем, расположенный под пакером и гидравлически связанный с линией нагнетания через переточный канал пакера, согласно изобретению, снабжено гидроударным устройством, выполненным под пакером на линии всасывания струйного насоса, а сообщенный с выходом гидродинамического генератора колебаний расхода резонатор-преобразователь выполнен в виде трубы, снабженной полостью с регулируемой упругостью, и установлен нижним концом на уровне интервала перфорации, при этом на устье скважины на линии нагнетания и выкидной линии размещены датчики регулирования и измерения расходно-напорных параметров.
В оптимальном варианте гидроударное устройство может быть выполнено в виде установленного на колонне труб корпуса с впускными каналами, внутри которого размещены, с возможностью осевого перемещения, ограниченного упругими элементами, цилиндры с центральными переточными каналами, снабженными запорными элементами в виде шариков с седлами, и боковыми переточными каналами. Также гидроударное устройство может быть выполнено в виде установленного на колонне труб корпуса с впускными каналами, внутри которого размещен цилиндр с переточными каналами разной площади сечения и поршень, выполненный с возможностью осевого перемещения, ограниченного упругим элементом.
Также в оптимальном варианте целесообразно резонатор- преобразователь снабжать газовой полостью, выполненной в виде коаксиально расположенной в трубе эластичной оболочки, заполненной инертным газом или воздухом.
Резонатор-преобразователь может быть выполнен с возможностью установки с упором на забой скважины.
Под пакером могут быть размещены датчики измерения давления, температурных и акустических параметров, связанные с измерительно- аналитической аппаратурой.
Вышеуказанные отличительные от прототипов признаки предложенного способа и оборудования определяют возникновение нового качества обработки среды призабойных, а также межскважинных зон пластов, связанного не только с организацией эффективной очистки проницаемых каналов фильтрации пластовой среды от различного рода привнесенных и естественных загрязнений, но и с образованием добавочных каналов-трещин, с увеличением охвата пласта данным воздействием по толщине и по простиранию пластов для обеспечения наилучшего притока нефти к скважинам, а в определенных условиях и для повышения отдачи запасов нефти в залежи.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.
На всех этапах разработки залежей нефтяных месторождений фильтрационное состояние продуктивной геологической среды в призабойных зонах и между скважинами непрерывно изменяется. Сам процесс добычи углеводородов, - бурение скважин, извлечение нефти из подземных пластов, закачка больших объемов вытесняющего агента вызывают сильные возмущения данного состояния горной среды пластов и отклонения его от естественного состояния. Отрицательные изменения происходят во времени и в процессах бурения скважин, под влиянием буровых жидкостей и изменения полей напряжений при выемке породы, и в процессах дальнейшей эксплуатации при загрязнении каналов проницаемости привнесенными механическими, илистыми частицами, парафинами, смолами, продуктами окислительной полимеризации нефти.
В осложненных условиях разработки серьезные проблемы связаны с неполным освоением скважин, когда в работу подключаются лишь наиболее проницаемые слои пропластки вскрытой толщины пласта, или трещины в карбонатных пластах.
Для обеспечения достаточно высоких показателей притока нефти, на всех этапах эксплуатации скважин, начиная с их освоения после бурения, проводят обработки пластовой среды в их призабойных зонах.
Проведение циклически чередующихся операций репрессии на пласт с закачкой в пласт технологических жидкостей и депрессии на пласт с вызовом притока, одновременно с волновым воздействием упругими колебаниями на обрабатываемую среду позволяет в ходе обработок осуществлять очистку поровых каналов с развитием новых каналов фильтрации в пористой среде. Однако в ходе обработки может происходить неравномерная по вскрытой толщине и по простиранию пласта очистка среды ПЗП с преимущественной очисткой наиболее проницаемых каналов и трещин, возникновение анизотропии фильтрационных потоков и уход технологических жидкостей в непроизводительные зоны пласта.
Согласно предлагаемому изобретению для обеспечения нового качества обработки, производят регулирование величины и/или скорости создания репрессии и депрессии в циклах с начала обработки, при этом их начальные величины выбирают в зависимости от конкретных геолого- физических условий минимальные, а далее, в ходе последующих циклов - с последовательным возрастанием, проводят управляемое по амплитудно- частотным параметрам регулярное волновое воздействие.
В этих условиях одновременно периодически создаваемые гидроударные импульсы давления на забое обеспечивают синергетический эффект направленного изменения структуры трещиновато-пористой среды коллектора и ее проницаемости - в заданной кольцеобразной зоне вокруг скважины, одновременно с ее насыщением технологической жидкостью и процессами повышения и сброса давления в поровых каналах, по толщине пласта происходит добавочное растрескивание среды, обеспечивается наиболее эффективная очистка данной кольцевой области с выносом кольматантов и продуктов реакции в скважину. При ограничении градиентов давления и скоростей фильтрации с назначением надлежащего времени создания цикла и при управлении амплитудно-частотными параметрами волнового воздействия происходит равномерное насыщение кольцевой области вокруг скважины технологической жидкостью с достижением полного охвата вскрытой толщины пласта, поскольку в данных условиях одновременно с процессами очистки и растрескивания происходит выравнивание скоростей фильтрации в зонах различной проницаемости.
Таким образом, в кольцевой области по всей толщине пласта инициируются качественно новые процессы очистки, изменения проницаемости одновременно с равномерным насыщением. В следующем цикле обработки происходит увеличение градиентов давления, а поскольку внедрение технологической жидкости происходит уже с увеличением радиуса фильтрации, то квадратично возрастает площадь фильтрации и вышеописанные, качественно новые процессы эффективного насыщения и растрескивания, вновь реализуются. В результате производится последовательная очистка и благоприятные фильтрационные изменения структуры возрастающих по радиусу кольцеобразных областей ПЗП вокруг скважины с извлечением из трещин и пор структуры горных пород пласта жидких, газообразных и твердых естественных кольматантов и продуктов реакции с увеличением в каждом последующем цикле площади фильтрации и радиуса обработки. Достигается одновременно и высокий охват продуктивного пласта по толщине и существенная глубина воздействия.
Обязательным условием достижения данных новых эффектов является непрерывный, осуществляемый в реальном времени мониторинг развития в пластовой среде фильтрационных процессов и трещинообразования. Постоянно производится запись и компьютерный анализ динамических перепадов давления и расходов технологических жидкостей, который позволяет в каждом цикле определять и назначать в режиме обратной связи с достигаемыми фильтрационными изменениями, параметры регулирования и - управления, которые обеспечивают достижение описанных, качественно новых результатов.
В оптимальном варианте управляемое но амплитудно-частотным параметрам регулярное волновое воздействие проводят с согласованием параметров возбуждения генератором колебаний в системе скважины с фильтрационно-емкостными и упругими параметрами пластовой среды в ее гидродинамической связи со скважиной. Режим работы гидродинамического генератора с возбуждением колебаний расхода жидкости и давления в системе скважины - в объеме скважинной жидкости в колонне под пакером, гидравлически связанной через перфорационные каналы и поровые каналы и трещины с насыщенной пластовой средой, во многом определяется не только упругостью заполняющей данный скважинный объем жидкой среды, но и упругоемкостыо каналов фильтрации и упругостью насыщенной среды в ПЗП. При изменении расходно-напорных параметров в линии подачи рабочей жидкости в конкретных условиях забоя скважины возможно достижение резонансного режима возбуждения, когда колебания расхода и давления на выходе гидродинамического генератора и в гидравлических каналах, связывающих скважинную жидкость с вмещающей средой, происходят синхронно, с существенным увеличением эффективности излучения волновой энергии в пласт и достижением в обрабатываемой среде необходимых значений порогово-энергетических параметров, обеспечивающих заявляемые результаты. Для расширения диапазона регулирования и достижения резонансного режима возбуждения предлагается регулирование упругости скважинной среды с введением заполненных газом полостей в резонатор-преобразователь, соединенный с выходом гидродинамического генератора.
Также для обеспечения максимального результата при осуществлении волнового воздействия возбуждают в пласте полйчастотные упругие колебания с набором доминантных частот в диапазоне 0,1 - 1800 Гц, которые определяют на основе регистрации и анализа сигналов сейсмоакустической эмиссии из пластовой среды. При этом фильтрационные процессы, декольматация и трещинообразование инициируются по всем основным уровням структурной иерархии горной среды и преобразование среды происходит с максимальной интенсивностью.
Поскольку заявленный способ реализуется при работе заявленного оборудования, то описание работы и осуществления способа приведено при изложении описания работы скважинного оборудования.
Предложенное оборудование позволяет осуществлять через скважины циклически чередующиеся операции репрессии на пласт с закачкой в пласт технологических жидкостей и депрессии на пласт с вызовом притока. При этом одновременно с регулярным волновым воздействием на пластовую среду упругими колебаниями, периодически создаются на интервале пласта в скважинной жидкости гидроударные импульсы давления. Оборудование содержит новые элементы, позволяющие осуществлять согласно способу управление расходно- напорными характеристиками работы гидродинамического генератора для согласования амплитудно-частотных параметров возбуждаемых колебаний с параметрами упругости скважинных и пластовых систем, управление и регулирование величин скорости и длительности создания репрессии и депрессии в циклах, а также параметров создания гидроударных импульсов с начала обработки, при этом все начальные величины выбирать и задавать в зависимости от конкретных геолого-физических условий минимальными, а далее - в ходе последующих циклов с последовательным возрастанием.
Краткое описание чертежей
Преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются оптимальными вариантами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг. 1 изображает рабочие элементы оборудования в системе обвязки скважины и продольный разрез его подземной части, устанавливаемой на спускаемых в скважины трубах.
Фиг. 2 изображает продольный разрез оптимального варианта выполнения гидроударного устройства.
Фиг. 3 представляет диаграммы забойного давления и температуры. Фиг. 4 представляет диаграммы шумометрии, получаемые программно-управляющим комплексом на этапах реализации способа.
Фиг. 5 представляет результаты дебитометрии скважины, полученные до и после осуществления способа.
Лучший вариант осуществления изобретения. Скважинное оборудование для осуществления заявленного способа обработки продуктивного пласта (фиг. 1) состоит из спускаемых в скважину на лифтовой колонне труб 1 струйного насоса 2, пакера с якорем 3, гидроударного устройства 4, гидродинамического генератора 5, с резонатором-преобразователем 6, снабженным газовой полостью 7, и устьевых компонент. Через пакер и гидроударное устройство проведена центральная трубка 8, связывающая линию подачи рабочей жидкости по трубам 1 с гидродинамическим генератором 5. В системе обвязки устья скважины с насосными агрегатами выделены выкидная линия 9 рабочей жидкости из межтрубного пространства скважины, линия питания 10, подключенная к спускаемой лифтовой колонне труб 1 . На выкидной линии 9 и линии питания 10 установлены пьезоэлектрический датчик 1 1 , тензометрические датчики 12, 13 и датчик расхода 14, подключенные к станции сбора данных и управления 15 с измерительно-аналитическим комплексом 16.
Корпус гидроударного устройства 4 (фиг. 2), установленный на центральной трубке 8, включает кольцевую проточную линию всасывания струйного насоса 17. В ней выполнены впускные каналы 18, переточные каналы 19, 20 и динамические запорные элементы: шарики 21 с седлами- втулками 22, подпружиненные упругими элементами 23.
Способ осуществляют следующим образом.
На выбранной для осуществления обработки скважине производят предварительные работы по подготовке к проведению воздействия на продуктивный пласт, планируют территорию для расстановки техники, насосных агрегатов и прокладки коммуникаций. Проверяют техническое состояние скважины, уточняют геолого-физические характеристики вскрытого интервала пласта, его емкостные и фильтрационные параметры, профили притока, интервалы поступления воды, отбирают пробы продукции скважины, геофизическими методами определяют приемистость продуктивного пласта и ее зависимость от давления нагнетания, уточняют последние текущие сведения по режиму работы скважины и ее конструкции, в случае необходимости производят промывки скважины и дополнительную перфорацию продуктивного пласта. Производят все необходимые по регламенту работы, выбирают и подготавливают необходимые рабочие жидкости и химические агенты, оснащают устье скважины требуемой техникой, компьютерными измерительными и аналитическими комплексами.
Используя известные или полученные с помощью лабораторных исследований упруго-емкостные параметры пластовой среды, определяют режимные параметры колебательного смещения и ускорения для эффективного управления параметрами виброволнового воздействия и создания ударных импульсов с целью очистки пористых сред ПЗП скважин и образования в ней микротрещин.
- В скважину на насосно-компрессорных трубах 1 спускают сборку из струйного насоса 2, пакера с якорем 3 с центральной трубкой через пакер 8 и через установленное на трубе под ним гидроударное устройство 4 на вход гидродинамического генератора упругих колебаний 5 с резонатором преобразователем 6, с привязкой его нижнего конца к уровню продуктивного интервала пласта. В сборку добавляют необходимые измерительные датчики и приборы 1 1- 14 с проводкой кабелей по трубам на устье к станции сбора данных и управления 15 и к измерительно- аналитическому комплексу 16, при необходимости устанавливают автономные глубинные приборы, например, глубинный манометр- термометр. На устье скважины затрубные задвижки линии нагнетания рабочей жидкости в спускаемые трубы и выкидной линии ее излива по межтрубному пространству скважины могут быть снабжены автоматизированными регуляторами и измерителями расхода и давления. Выкидная линия 9 и питания 10 обвязываются с насосными агрегатами, от них прокладывают выкидные трубопроводы в технологические емкости с рабочей жидкостью. При необходимости в линию питания жидкости в НКТ 10 вставляют специальный патрубок с газовым эжектором, с газовой линией, подключенной к источнику подачи газа, например к системе выхода выхлопных газов штатной насосной техники.
С использованием имеющихся геолого-промысловых данных по скважине и параметров устьевой техники по специальным компьютерным программам определяются необходимые оптимальные геометрические параметры рабочих узлов скважинного струйного насоса, гидродинамического генератора и устьевого эжектора и осуществляется настройка данных узлов при их сборке перед спуском в скважину.
При этом для обеспечения согласования параметров возбуждения генератора колебаний в системе скважины с упругими параме трами пластовой среды с учетом свойств пластовой среды и параметров ее гидравлической связи со скважиной рассчитываются режимные давления газа в полостях гидродинамического генератора и резонатора преобразователя, определяются рабочие диапазоны регулирования расходно-напорных характеристик подачи рабочей жидкости, обеспечивающие резонансные режимы возбуждения колебаний и достижение требуемых энергетических параметров колебательного смещения и ускорения в заданных зонах вокруг скважины. Производится соответствующая подготовка узлов генератора и резонатора перед спуском в скважину.
С использованием формул Щелкачева В.Н. [ Щелкачев В.Н., Лапук Б.Б. Подземная гидравлика. - М.-Л.: Гостоптехиздат, 1949, - 525с] по имеющимся данным о плотности и сжимаемости технологической жидкости, глубине залегания пласта, пористости, проницаемости, пьезопроводности пластовой среды осуществляется компьютерный расчет режима создания перепада забойного давления для достижения минимального радиуса воздействия применительно к заданию периода времени репрессии на пласт в начальном цикле обработки скважины.
Далее с включением насосных агрегатов производят закачку технологической жидкости в НКТ по линии 10. Осуществляется начальный цикл внедрения технологической жидкости в пласт. Поступающая с устья скважины технологическая жидкость, протекая через центральную трубку пакера 8 на гидродинамический генератор 5, внедряется через перфорационные каналы в пласт. Заданный начальный уровень репрессии при этом, согласно полученным расчетным данным, создается через измерительно-аналитический комплекс 16 и станцию сбора данных и управления 15 на датчиках регулирования 1 1 -13 на линии нагнетания 10 и выкидной линии 9. При этом определенная (достаточно большая) часть расхода жидкости, проходя через генератор с резонатором- преобразователем 6, поступает на вход устройства для создания гидроударных импульсов давления 4 и далее через камеру смешения струйного насоса 2 - по межтрубному пространству на устье скважины. Автоматически измерительно-аналитическим комплексом задается такой напорно-расходный режим прокачки жидкости через генератор 5 и резонатор-преобразователь 6, который попадает в диапазон согласования колебаний генератора и жидкости в системе скважина-пласт.
На интервале пласта в скважинной жидкости генерируются регулярные колебания расхода и давления с эффективной передачей волновой энергии в пластовую среду.
При протекании расхода жидкости через гидроударное устройство 4 (фиг. 2) при определенном увеличении расхода через кольцевую проточную линию 17 происходит, при попадании шариков 21 в седла- втулки 22, скачкообразное запирание в каналах 19 потока поступающей через впускные каналы 18 жидкости, с образованием обратного гидроудара в межтрубном объеме жидкости под пакером. Затем при перемещении седел-втулок 22 в сторону сжатия пружин 23 открываются боковые переточные каналы 20, происходит выравнивание давления в каналах и под действием пружин 23 седла-втулки отбрасывают шарики 21 в исходное положение. Данные процессы периодически повторяются, создаются поступающие в пластовую среду гидроударные импульсы.
Происходит фильтрационное внедрение технологической жидкости с растрескиванием среды по всему вскрытому интервалу пласта. По истечении периода времени создания репрессии по команде станции сбора данных и управления 15 и измерительно-аналитического комплекса 16 производится смена режима работы - происходит необходимое изменение расходно-напорных параметров в линии нагнетания 10 и выкидной линии 9, обеспечивающее включение в работу струйного насоса 2, и режим заданной репрессии сменяется режимом создания депрессии на пласт. При этом возникает обратный поток жидкости в скважину из пластовой среды. Происходит очистка перфорационных каналов и трещин по всему интервалу пласта. Вытекающая из пласта жидкость поступает в приемные отверстия 18 гидроударного устройства 4 и далее через пакер 3 - в камеру смешения струйного насоса 2, где смешиваясь с сопловой жидкостью, приобретает необходимое давление для подъема на устье скважины в выкидную линию 9. Возможность регулирования расхода через центральную трубку 8, проходящую на гидродинамический генератор через пакер 3, позволяет осуществлять при создании регулируемой депрессии также функционирование гидродинамического генератора 5 и гидроударного устройства 4 в рабочем режиме. Резко возрастает качество фильтрационного преобразования среды.
Осуществляется мониторинг развития в пластовой среде фильтрационных процессов и трещинообразования, согласно сигналам с датчиков, их компьютерной обработке в режиме обратной связи задаются и аналогичным образом осуществляются режимы репрессии и депрессии в последующих циклах реализации способа, причем всегда выбирается такой режим создания репрессии и закачки, что забойное давление при своем повышении достигает определенной локальной величины, определяемой текущими фильтрационными свойствами пласта.
При этом с изменением текущих фильтрационных характеристик и упругоемкости пластовой среды вблизи скважины с работой программно- управляющего комплекса производится постоянная корректировка диапазона регулирования напорно-расходных характеристик протекания жидкости по линии закачки 10 и выкидной линии 9 с осуществлением сигнального управления через измерительные датчики и приборы 1 1 ,12, 13 на устье. Поддерживается согласование режима возбуждения генератора 5 с колебаниями рабочей жидкости в скважине при ее втекании или извлечении из пластовой среды.
При вызове притока, при включении в работу струйного насоса 2, внедренная технологическая жидкость извлекается с повышенным выходом загрязнений из ПЗП и выносится на устье скважины в желобные емкости. После каждого цикла обработки оценивается приемистость скважины. Обработка прекращается при достижении проектных показателей или при достижении стабилизации изменений приемистости в ходе циклов обработки.
Пример осуществления способа.
Для проведения операций способа по обработки ПЗП коллектора пласта выбрана добывающая скважина, вскрывающая в интервале глубин 1597,0 - 1609,0м пласт D3_fm, представленный продуктивными мелкотрещиноватыми пористо-кавернозными разностями, залегающими среди плотных кристаллических известняков фаменского яруса, пористостью 10%, средней проницаемостью - 0,02 мкм 2 . Текущий забой 1592 м. Текущий дебит жидкости 2,3 м 3 /сут, обводненность продукции 22,5%, динамический уровень 1 145м, пластовое давление 13,7 МПа. Плотность пластовой нефти 91 1 кг/м 3 , газовый фактор - 13 м 3 /т. Модуль всестороннего сжатия Е* 10 "4 =4,263 МПа, коэффициент Пуассона σ =0,26.
Скважина обсажена эксплуатационной колонной 146мм с толщиной стенок 7,75мм.
После проведения подготовительных работ, промывки, отбивки забоя, шаблонирования колонны спустили на колонне насосно- компрессорных труб диаметром 73 мм (2,5") компоновку с оборудованием технологического комплекса НЛП «ОИЛ-ИНЖИНИРИНГ» последовательно: патрубок с глубинным манометром-термометром, узел с гидродинамическим генератором колебаний ГД2В-20 с резонатором- преобразователем, в котором газовая полость заполнена азотом, узел с гидроударным устройством, пакерный узел (пакер ПРО-ЯМО-ЯГ +1 труба НКТ). С привязкой по радиоактивному каротажу и локатору муфт установили конец резонатора-преобразователя на глубине 1603 м.
Обвязали устье скважины с двумя насосными агрегатами СИН-31.
Сменили объем жидкости в скважине на нефть.
К колонне скважины подключили измерительно-аналитический комплекс «НПП ОЙЛ-ИНЖИИСИРИНГ» для регистрации записи и анализа устьевых давлений и расходов в линиях нагнетания и излива (тензодатчики ЛХ-412, ЛХ-417, расходомер Сова-ЗТ), забойного давления и температуры (КСА А/7), а также акустических сигналов из пласта по обсадной колонне, представленный тензодатчиками ЛХ-410, датчиком КСА А/7, пьезоэлектрическими преобразователями типа ДН-3-М1 и ДН-4-М1 и АР48, ВШВ-ООЗ-МЗ и ЛТР22, устройствами предварительного усиления сигналов, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) Е-330, компьютером на базе процессора Intel Pentium-M, оснащенным специальным программным обеспечением. На устьевой арматуре установили автоматизированные датчики регулирования расходов ASCO, КПТ (15кч 892п1 М). Начинается реализация способа по инициированию развития в пластовой среде внутренних процессов очистки, разупрочнения структуры пористой среды и трещинообразования по полному объему пласта.
Для этого одновременно с репрессионно-депрессионными изменениями забойного давления необходимо создание в среде упругих колебаний с частотно-энергетическим режимом, который определяется заданием колебательного ускорения ξ и колебательного смещения ξ .
При этом режимные параметры колебательного ускорения и смещения для достижения эффектов воздействия по методике авторов изобретений оцениваются как: = 0,3g и ξ = 0,2ά , g - величина ускорения свободного падения, d - характерный диаметр поровых каналов среды, который оценивают по коэффициентам проницаемости к и пористости т с использованием ормул Ф.И. Котяхова:. d 0,643494 * 10- м .
Здесь подставляется значение коэффициента проницаемости к в единицах мкм 2 .
При этом необходимый для реализации способа частотный диапазон колебательного воздействия определяется по методике авто ов по соотношениям колебательного ускорения и смещения
условия минимума интенсивности колебаний как (80 - 350) Гц:
Для обеспечения согласованной работы генератора в резонансном режиме, с использованием известных данных о свойствах рабочей жидкости, пористой среды пласта, используемого для наполнения полостей генератора и резонатора газа, с учетом полученного частотного диапазона колебательного воздействия рассчитываются по компьютерной программе «РЕЖИМ-авто-S» режимные давления газа в газовых полостях резонатора-преобразователя и гидродинамического генератора, которое равно 2,5 МПа. Расчетный диапазон регулирования расходов и давлений закачки рабочей жидкости на устье (9,0 - 15.0) дм 3 /с (в том числе для расхода (2,2 - 4,0) дм /с ) и (1 1 ,0 - 20.0) МПа (режимный перепад давления на генераторе 7,0 - 1 1 ,0) МПа). Эти данные учтены при подготовке оборудования перед спуском при заправке полостей рабочим газом, также они используются программно-управляющим комплексом в процессе автоматизированного управления режимом осуществления способа.
Начинается осуществление первого цикла обработки. Сначала производилась прокачка рабочей жидкости - воды через трубы в режиме циркуляции через желобную емкость с расходом 9-12 дм 3 /с при давлении 9-12. МПа в течение 20-40 мин, затем осуществлялся цикл репрессии на пласт с соответственным регулированием расхода на устьевом датчике линии излива с закачкой воды в пласт, в течение 5-10 мин с последующим открытием затрубья для излива и включением прокачки жидкости по круговой циркуляции с расходом 9-15 дм /с в течение 10-20 мин. Циклы закачка - излив повторялись. Одновременно по записям сигналов АЭ из пласта в дискретные моменты времени с работой компьютера измерительно-аналитического комплекса осуществлялся контроль изменения состояния пластовой среды. На фиг. 3 представлены диаграммы забойного давления и температуры, а на фиг. 4 - диаграммы шумометрии, получаемые программно-управляющим комплексом на этапах реализации способа.
На одном из этапов к устьевой арматуре через смеситель подключили два кислотных агрегата для параллельной работы. Приемные шланги насосных агрегатов установили в технологическую емкость объемом 30м , заполненную нефтью. От затрубной задвижки проложили выкидную линию в технологическую емкость. Произвели закачку . и задавку в пласт последовательно соляной кислоты (24-28% концентрации) и нефтекислотной эмульсии (50%). Закачали в пласт 2м соляной кислоты
+ 2м нефтекислотной эмульсии. Произвели закачку в пласт последовательно 8м 3 нефтекислотной эмульсии, 1м 3 соляной кислоты, 6м 3 нефтекислотной эмульсии, 1м соляной кислоты. Затем продавили в пласт 13м нефти.
Произвели завершающие работы по извлечению глубинного оборудования и пуску скважины в эксплуатацию. Провели геофизические исследования. На фиг. 5 представлены результаты дебитометрии скважины, полученные до и после осуществления способа.
Промышленная применимость
Использование предлагаемого изобретения позволяет существенно повысить эффективность и рентабельность обработок скважин за счет оптимизации последовательности операций при осуществлении технологического процесса, повышения качества операций очистки, более полного разупрочнения и растрескивании горной среды, сокращения энерго- и трудозатрат, сроков ввода скважин в эксплуатацию, увеличения межремонтного периода эксплуатации скважины, оптимизации расходов химреагентов, повышения производительности и условий труда.
Next Patent: PROCESS AND PLANT FOR REPROCESSING RUBBER-CONTAINING WASTE