Способ волнового воздействия на продуктивный пласт

Способ волнового воздействия на продуктивный пласт

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к отраслям добывающей промышленности, связанным с добычей флюида из скважин в процессе разработки залежи с применением погружных штанговых насосов, и может быть использовано для повышения нефтеотдачи пластов при эксплуатации нефтяных скважин.

Известны способы повышения нефтеотдачи путем волнового воздействия на продуктивный пласт, например, по патенту РФ №2075596 (МПК Е21В 43/25, 28/00, 43/16, опубл. 20.03.1997) и по патенту US №6015010 (МПК 7 Е21В 43/25, опубл. 10.09.1997). В данных способах используются динамические эффекты, связанные с работой погружных штанговых насосов. Реализация известных способов основывается на общем принципе, заключающемся в следующем. В обсаженную скважину на насосно-компрессорных трубах (НКТ) устанавливают цилиндр с размещенным внутри него плунжером, связанным тягой с приводом возвратно-поступательного перемещения. При движении плунжера вверх происходит всасывание жидкости в подплунжерную полость и сжатие ее в надплунжерной полости. Перед подходом плунжера к крайнему верхнему положению по гидравлическому каналу производится сброс находящейся под повышенным давлением жидкости из надплунжерной полости в подплунжерную. Образовавшаяся при этом ударная волна передается на пласт, вызывая в нем упругие колебания.

Существенным недостатком указанных способов являются ударно-динамические нагрузки на тягу и привод, обусловленные действием отраженной волны, возникающей после создания импульса давления жидкости в подплунжерной полости и передаваемой на плунжер. Наличие ударно-динамических нагрузок приводит к разрушению тяги и нарушению работоспособности привода. На практике это вынуждает снижать энергетический потенциал волновых воздействий.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту является способ эксплуатации скважин по патенту РФ №2136851 (МПК Е21В 43/00, опубл. 10.09.1999). В данном способе при возвратно-поступательном движении плунжера насоса под действием внешнего, расположенного на устье скважины привода, например станка-качалки, происходит изменение амплитудных значений действующего на забой скважины усилия, преобразуемого в упругие колебания пласта, обеспечивающие увеличение нефтеотдачи.

Недостатком известного способа так же, как и способов по патентам РФ №2075596 и US №6015010, является невысокая мощность создаваемых упругих колебаний, ограниченная конструктивной прочностью устройств для их реализации вследствие возникновения ударно-динамических нагрузок на тягу и привод.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в повышении мощности волнового воздействия на продуктивный пласт за счет исключения ударно-динамических нагрузок на оборудование для его осуществления.

Поставленная задача решается тем, что в способе волнового воздействия на продуктивный пласт, включающем установку в заполненной жидкостью скважине связанного с внешним приводом посредством тяги плунжерного штангового насоса, создание в скважине изолированных камер, периодическое изменение давления в отдельных камерах при возвратно-поступательном перемещении плунжера и последующее периодическое сообщение между собой камер с различным давлением жидкости, периодическое сообщение между собой камер с различным давлением жидкости осуществляют после полного снятия нагрузки на привод возвратно-поступательного движения плунжера.

Сообщение камер с различным давлением жидкости между собой после полного снятия нагрузки на привод позволяет существенно повысить мощность волнового воздействия на продуктивный пласт, используя широко применяемое в практике нефтедобычи оборудование. При этом исключаются ударно-динамические воздействия на оборудование, возникающие при создании гидравлического импульса.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где приведен график 1 перемещения h плунжера за время t_ц цикла. Графики 2 и 3 показывают характер изменения усилия R в тяге в сечении на уровне устья скважины также в течение времени цикла соответственно для известных и предлагаемого способов.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В обсаженную скважину на насосно-компрессорных трубах (НКТ) устанавливают цилиндр, внутри которого с возможностью осевого перемещения размещен плунжер, связанный тягой с приводом возвратно-поступательного движения, образуя изолированные камеры.

Скважину заполняют жидкостью. При движении плунжера вверх под действием привода давление в отдельных камерах изменяется. Плунжер после достижения крайнего верхнего положения начинает двигаться вниз под действием собственного веса и веса тяги в жидкости, при этом происходит полное снятие нагрузки на привод возвратно-поступательного движения плунжера. При дальнейшем движении плунжера вниз сообщают между собой камеры с различным давлением жидкости.

Прилагаемые графики иллюстрируют процессы, происходящие при реализации данного способа.

В крайнем нижнем положении плунжера усилие R в тяге равно весу плунжера и тяги в жидкости. При начале движения плунжера вверх усилие R возрастает на вес кольцевого столба жидкости в НКТ над плунжером и силы трения в парах плунжер-цилиндр и тяга-НКТ, а далее возрастает за счет повышения давления в надплунжерной камере. Это усилие преодолевается силой тяги привода.

В известных способах волнового воздействия этот процесс прерывается в точке 5 (график 2) хода, соответствующей моменту впуска высоконапорной жидкости из надплунжерной камеры в подплунжерную, когда в последней образуется ударная волна, передаваемая на продуктивный пласт. Одновременно возникает отраженная волна, действующая на плунжер и тягу вверх. За счет этого усилие в тяге резко снижается, а затем скачкообразно увеличивается до значения R_max при изменении направления движения отраженной волны после достижения устья скважины. В реальных условиях время действия этого двойного импульса составляет доли секунды и совершается до подхода плунжера к крайнему верхнему положению. Поэтому тяга в верхнем сечении и привод полностью воспринимают эти ударно-импульсные воздействия, что отрицательно сказывается на их долговечности.

В предлагаемом способе (график 3) процесс движения плунжера до крайнего верхнего положения не сопровождается сообщением камер с различным давлением и, следовательно, появлением ударных волн. После прохода плунжером крайнего верхнего положения (точка 4 графика 1) плунжер начинает двигаться вниз под действием собственного веса и веса тяги в жидкости и усилие R в тяге снижается. Этому способствуют еще и силы трения. Только при подходе плунжера к положению, соответствующему точке 6 графика 3, происходит сообщение камер с различным давлением и возникновение импульсов прямой и отраженной волн, но их действие на тягу значительно ниже, чем при ходе плунжера вверх, а на привод это усилие вообще не передается благодаря наличию гибкой связи тяги с приводом.

В известных способах для снижения указанных выше динамических воздействий приходится не полностью использовать технические возможности привода по допускаемому тяговому усилию и снижать срок эксплуатации верхних секций насосных штанг, используемых в качестве тяги.

Использование предлагаемого способа позволит максимально повысить мощность волнового воздействия на продуктивный пласт при сохранении работоспособности и повышении долговечности используемого оборудования.

Способ волнового воздействия на продуктивный пласт, включающий установку в заполненной жидкостью скважине связанного с внешним приводом посредством тяги плунжерного штангового насоса, создание в скважине изолированных камер, периодическое изменение давления в отдельных камерах при возвратно-поступательном перемещении плунжера и последующее периодическое сообщение между собой камер с различным давлением жидкости, отличающийся тем, что плунжерный штанговый насос связывают с внешним приводом гибкой тягой, а периодическое сообщение между собой камер с различным давлением жидкости осуществляют после полного снятия нагрузки на привод возвратно-поступательного движения плунжера, для чего камеры с различным давлением жидкости сообщают между собой после достижения плунжером крайнего верхнего положения при его движении вниз под действием собственного веса, когда усилие в тяге резко снижено.