Способ воздействия на продуктивные пласты и стенки в скважинах

Способ воздействия на продуктивные пласты и стенки в скважинах

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области добычи жидких или газообразных текучих сред из скважин, а более конкретно к способам воздействия на продуктивные пласты, содержащие, в частности, нефть, газ, воду или растворы, с целью очистки зоны дренажа от кольматантов и создания в ней дополнительных трещин для улучшения притоков пластовых флюидов. Данная технология может также использоваться для очистки внутренней поверхности труб и колонн труб в скважинах от различного рода наслоений, остатков коррозии и окалины.

Известен способ воздействия на пласт [1], включающий создание ударной волны в призабойной зоне скважины путем подъема столба скважинной жидкости из подпакерной зоны в надпакерную струйным насосом с последующим сообщением надпакерной полости с забоем скважины за счет снятия давления с пакера.

К общим недостаткам этого способа можно отнести следующее:

1) сложность его осуществления (установка пакера, струйного насоса, гидроагрегатов для нагнетания жидкости и т.д.);

2) он создает гидроразрыв пласта, но не способен осуществлять его очистку для декольматации флюидоподводящих каналов;

3) недостаточная эффективность и значительные затраты энергии.

Известен способ увеличения нефтегазоотдачи продуктивных пластов в скважинах [2], воздействия на них ударных волн, инициируемых электрогидравлическим путем. Данный способ как наиболее близкий к заявляемому принят нами за прототип.

Основными недостатками прототипа являются:

1) сложность осуществления (необходимость подачи высокого напряжения на забой скважины);

2) малый радиус воздействия;

3) предел глубины по условиям гидростатики, где разрыв жидкости уже невозможен;

4) большой расход электроэнергии.

Задача изобретения состоит в том, чтобы иметь возможность производить с помощью ударных волн не только гидроразрыв породы в окрестности ствола скважины, как это получается в случаях аналога и прототипа, но и одновременно реализовать эффект очистки зоны фильтрации пластовых флюидов в скважину от кольматантов (частиц глины, песка, капельной воды, нерастворимых солей, парафиноотложений и др.).

Отдельная задача - очистка таким способом внутренней поверхности труб в скважинах от различного рода наслоений.

Поставленные задачи решаются тем, что в способе воздействия на продуктивные пласты и стенки в скважине, включающем заполнение скважины или части ее жидкостью и инициирование в ней ударных волн, в интервал вскрытия продуктивного пласта или в колонну труб закачивают глинистую суспензию, концентрацию которой подбирают из условия ее текучести при максимальном содержании твердой фазы, затем оставляют ее в покое до полного набора прочности коагуляционной структуры, после чего инициируют в ней ударную волну и далее процесс повторяют многократно. При этом для приготовления глинистой суспензии используют высококоллоидную глину или глинопорошки типа бентонитов, а для усиления эффекта сжимаемости среды в глинистую суспензию перед закачкой в скважину вводят дисперсную газовую фазу.

Инициирование ударных волн в скважине может производиться различными способами:

- с помощью высоковольтного электроразрядника, спускаемого на кабеле;

- методом порыва диафрагм, установленных на забое;

- микровзрывами мелких зарядов ВВ;

- с помощью устройства, показанного на чертеже, которое названо импульсатором.

Устройство (импульсатор) состоит из системы труб (1), соединенных между собой на конических резьбах, колонна которых спускается в скважину (2). В разъемах колонны установлены шайбы (3), имеющие калиброванные отверстия, проходной диаметр которых на 0,1 мм меньше диаметра рабочих шаров (4). Расстояние (1) между шайбами (3) рассчитывают и выбирают таким образом, чтобы время падения шара (4) после прорыва одной шайбы на следующую в вязкой и тиксотропной среде глинистой суспензии было равно времени полного восстановления структуры этой суспензии. Нижняя шайба заменяется при необходимости крестовиной (5) для возможности подъема рабочего шара (4) из скважины.

Устройство (импульсатор) работает следующим образом. Оно спускается в скважину на колонне труб (разъемной или неразъемной - типа колтюбинга) и устанавливается над зоной перфорации пласта или непосредственно в ней.

После спуска колонны труб (1) до забоя производят закачку в скважину глинистой суспензии на необходимую высоту, затем внутрь колонны труб сбрасывают рабочий шар (4) и ожидают его посадки на верхнюю шайбу (3). После этого с помощью гидроагрегатов создают высокое давление в полости колонны (1). Под действием избыточного давления шар продавливается через калиброванное отверстие в шайбе (3). В момент выброса шара из отверстия возникает скачок давления - ударная волна, которая распространяется вниз и выходит из труб в полость скважины. Шар в это время опускается на следующую по порядку шайбу и процесс генерации импульсов повторяется.

Расстояние между шайбами необходимо рассчитывать таким образом, чтобы за время опускания шара на очередную шайбу структура глинистой суспензии в скважине успела полностью восстановиться (минимально необходимое время составляет 10 минут).

Для продавливания шара через отверстие в шайбе подбирают соответствующий материал шайбы и проводят предварительную тарировку пары, чтобы скачок давления над шаром в момент продавки не превышал 3-4 МПа.

Обоснование возможности реализации предлагаемого способа.

Эффект, положенный в основу данного способа, связан с неакустическим отражением ударных волн от жесткой стенки в среде глинистой суспензии, обладающей тиксотропно-коагуляционной структурой, который экспериментально доказан.

В стендовых условиях экспериментов были получены следующие результаты:

1. При массовом содержании бентонита в воде 6% усиление падающей (прямой) ударной волны (пик давления на фронте волны) в пять раз превышает величину начального инициирующего импульса, который составлял 3,5 МПа.

2. При массовом содержании бентонита в воде 10% и 15% по записям осциллограмм от пьезодатчиков наблюдалось усиление отраженных от жесткой стенки ударных волн. Усиление (пик давления на фронте волны) составляло для 10% суспензии в 8 раз, для 15% суспензии в 12 раз от величины начального инициирующего импульса 3 МПа.

3. При насыщении бентонитовой суспензии газовой фазой с характерным размером пузырьков ⊘≤1 мм эффект усиления амплитуды падающей и отраженной ударных волн возрастал.

4. Опыты также показали линейную зависимость коэффициента усиления ударных волн от степени восстановления тиксотропно-коагуляционной структуры бентонитовой суспензии. При полностью разрушенной структуре эффект усиления исчезает, но появляется и возрастает по мере ее восстановления.

5. В опытах обнаружена прямая зависимость коэффициента усиления ударных волн от концентрации твердой фазы в бентонитовой суспензии. Эффект, заложенный в данном изобретении, заключается в том, что при прочих равных условиях нелинейное поведение среды выражается в усилении амплитуды отраженной ударной волны по отношению к падающей с коэффициентом 1,3-3.

Наглядным примером, доказывающим возможности предлагаемого способа, может служить тот факт, когда после инициирования ударной волны в экспериментальной трубе и ее повторения, после вскрытия внутренней полости было обнаружено отделение суперпрочного по адгезии герметика с поверхности вмонтированных датчиков давления, а также осадок ржавчины и окалины.

Реализация предлагаемого способа в скважинных технологиях

I. Воздействие на продуктивные объекты в разрезе скважины.

В скважину закачивают глинистую суспензию так, чтобы высота ее столба перекрывала интервал перфорации (систему отверстий в обсадной колонне труб для сообщения пласта со скважиной), затем после выдержки суспензии в покое в ней инициируют ударные волны с периодичностью, достаточной для полного восстановления коагуляционной структуры (не менее 10 мин).

Инициирование ударных волн может производиться, например, с помощью гирлянды мелких зарядов ВВ, спускаемых на геофизическом каротажном кабеле, или с помощью специальных устройств, спускаемых на трубах и возбуждающих ударные волны за счет резкого изменения перепада давлений. При этом прямая ударная волна проходит через перфорационные отверстия в пласт и вызывает нарушение сплошности породы, а также раскрывает имеющиеся в ней трещины. Отраженная от стенок труб ударная волна с усиленной амплитудой создает обратный импульс для движения частиц в скважину, вследствие чего происходит очистка флюидопроводящих каналов от закупорки. После проведенной серии воздействий на пласт осадок в скважине вымывается посредством обычной промывки забоя.

II Очистка труб в скважинах.

Для очистки трубных колонн от загрязнений и отложений на внутренней поверхности в скважину также закачивают глинистую суспензию и действуют по вышеизложенной последовательности операций.

Основные преимущества предлагаемого способа в сравнении с аналогами.

1. В аналогах не используется эффект усиления отраженных ударных волн и его возможности для очистки скважин.

2. Простота использования заявляемого способа.

3. Низкая себестоимость и высокая результативность.

4. Экологическая и техническая безопасность.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №973805, кл. Е 21 В 43/26,1982.

2. Авторское свидетельство СССР №636378, кл. Е 21В 43/26,1978 (прототип).

1. Способ воздействия на продуктивные пласты и стенки в скважинах, включающий заполнение скважины или части ее жидкостью и инициирование в ней ударных волн, отличающийся тем, что в интервал вскрытия продуктивного пласта или в колонну труб закачивают глинистую водную суспензию, при массовом содержании в ней твердой фазы 10÷15%, затем оставляют ее в покое до полного набора прочности коагуляционной структуры геля, после чего инициируют в ней многократные скачки давления - ударные волны с периодичностью, достаточной для полного восстановления коагуляционной структуры между скачками давления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для приготовления глинистой водной суспензии используют высококоллоидную глину или глинопорошки типа бентонитов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для усиления эффекта сжимаемости среды в глинистую водную суспензию перед закачкой в скважину вводят дисперсную газовую фазу.