Установка для гидродинамического воздействия на пласт

 

Изобретение относится к области нефтегазодобычи и предназначено для воздействия на призабойную зону скважины и пласт гидродинамическими волновыми колебаниями различной частоты и силы с одновременной закачкой в пласт большого объема химических растворов из затрубного пространства скважины. Для этого спускают в скважину установку, содержащую в насосной камере штанговый насос. Всасывающая полость насоса связана радиальным каналом распределения с затрубным пространством, нагнетательная его полость продольным каналом распределителя - с зоной нагнетания ниже пакера, герметичная полость сообщена с нагнетательной полостью через подпружиненный обратный клапан, с зоной нагнетания - через подпружиненный выпускной клапан. В герметичной полости последовательно по ходу движения потока установлены перед выпускным клапаном завихритель и осевой сужающий канал. Химический раствор подают в затрубное пространство, а из него в зону нагнетания в виде гидравлических импульсов давления. Имеется гидрозатвор в виде перепускного подпружиненного клапана для сообщения затрубного пространства с зоной нагнетания. Технический результат - обеспечение возможности закачки из затрубного пространства скважины в продуктивный пласт химических растворов и создание гидравлических импульсов с большим перепадом давления. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области нефтегазодобычи и предназначено для воздействия на призабойную зону скважины и пласт гидродинамическими волновыми колебаниями различной частоты и силы с одновременной закачкой в пласт большего объема химических растворов (растворы ПАВ плюс присадки, раствор HCl плюс присадки и т.д.) из затрубного пространства скважины.

Установка может эффективно применяться: в скважинах после бурения в процессе освоения (для промывки призабойной зоны); в скважинах, оборудованных штанговым глубинным насосом (ШГН) и переводимых из добывающих в нагнетательные; в скважинах, в которых произошло снижение производительности из-за кольматации призабойной зоны (для разрушения кольматационной корки).

Известна установка для гидродинамического воздействия на пласт, содержащая гидродинамический генератор импульсов, установленный в скважине и сообщенный колонной насосно-компрессорных труб с насосом, установленным на поверхности, при этом генератор импульсов имеет ускоритель движения потока жидкости), выполненный в виде завихрителя и осевого сужающего канала (1).

Известная установка позволяет осуществлять гидродинамическое воздействие на продуктивный пласт, но для ее функционирования требуется наличие поверхностного насосного оборудования, не входящего в состав ШГН.

Известная установка не позволяет генерировать гидравлические импульсы (удары) с большим перепадом давления.

Известна установка для гидродинамического воздействия на пласт, содержащая насосную камеру с размещенным в ней штанговым глубинным насосом, распределитель с радиальным и продольным каналами, сообщающими соответственно всасывающую полость штангового глубинного насоса с затрубным пространством скважины выше пакера и нагнетательную полость упомянутого штангового глубинного насоса с зоной нагнетания (2).

Эта известная установка выбрана в качестве ближайшего аналога, т.к. имеет наибольшее количество признаков, сходных с признаками заявленного изобретения.

К недостаткам ближайшего аналога следует отнести невозможность закачки в пласт химических растворов и создания гидравлических импульсов (ударов) с большим перепадом давления.

Техническим результатом, реализуемым предлагаемой установкой, является обеспечение возможности закачки из затрубного пространства скважины в продуктивный пласт химических растворов и создания гидравлических импульсов (ударов) с большим перепадом давления.

Технический результат достигается тем, что установка для гидродинамического воздействия на пласт, содержащая насосную камеру с размещенным в ней штанговым глубинным насосом, распределитель с радиальным и продольным каналами, сообщающими соответственно всасывающую полость штангового глубинного насоса с затрубным пространством скважины выше пакера и нагнетательную полость упомянутого штангового глубинного насоса с зоной нагнетания, согласно изобретению снабжена герметичной полостью для накопления избыточного давления, ускорителем движения потока жидкости и гидрозатвором, при этом герметичная полость сообщена с нагнетательной полостью через подпружиненный обратный клапан и с зоной нагнетания, которая расположена ниже пакера, через подпружиненный выпускной клапан, ускоритель движения потока жидкости выполнен в виде завихрителя и осевого сужающего канала, а гидрозатвор - в виде подпружиненного перепускного клапана для сообщения затрубного пространства скважины выше пакера с зоной нагнетания, которая расположена ниже пакера.

В предпочтительном варианте реализации изобретения целесообразно, чтобы завихритель был выполнен в виде крыльчатки и расположен с осевым сужающим каналом последовательно по ходу движения потока жидкости в герметичной полости перед входом в подпружиненный выпускной клапан.

Для регулирования частоты гидравлических импульсов желательно, чтобы подпружиненный выпускной клапан был выполнен с возможностью регулировки усилия прижатия его запорного органа - шара к седлу.

Герметичная полость может быть выполнена с возможностью изменения объема путем изменения количества насосно-компрессорных труб, ее образующих, что позволяет задавать гидравлические импульсы с определенным перепадом давления.

На чертеже показана установка, продольный разрез.

Установка для гидродинамического воздействия на пласт содержит насосную камеру 1 с размещенным в ней штанговым глубинным насосом 2, который колонной штанг 3 связан со станком-качалкой (не показано) на поверхности. Верхняя часть насосной камеры 1 соединена с колонной насосно-компрессорных труб 4, спущенной в скважину. К нижней части насосной камеры 1 присоединен распределитель 5 с радиальным и продольным каналами 6, 7.

Герметичная полость 8 верхним концом присоединена к распределителю 5. Всасывающая полость 9 штангового глубинного насоса 2 сообщена с затрубным пространством 10 скважины выше пакера 11 радиальным каналом 6. Нагнетательная полость 12 упомянутого штангового насоса 2 сообщена с зоной нагнетания 13, которая расположена ниже пакера 11.

Герметичная полость 8 предназначена для накопления избыточного давления и сообщена с нагнетательной полостью 12 через подпружиненный обратный клапан 14 и продольный канал 7, а с зоной нагнетания 13 - через подпружиненный выпускной клапан 15. Ускоритель движения потока жидкости выполнен в виде завихрителя 16 и осевого сужающего канала 17. При этом завихритель 16 и осевой сужающий канал 17 расположены последоватенльно по ходу движения потока нагнетаемой жидкости в герметичной полости 8 перед входом в подпружиненный выпускной клапан 15.

Гидрозатвор выполнен в виде подпружиненного перепускного клапана 18 для сообщения затрубного пространства 10 скважины выше пакера 11 с зоной нагнетания 13. Подпружиненный перепускной клапан 18 настроен на определенное давление и может быть использован для прокачивания в зону нагнетания 13 жидкости по затрубному пространству 10, минуя штанговый глубинный насос 2, герметичную полость 8. Ниже пакера 11 установка имеет патрубок 19 с радиальными каналами для выпуска жидкости в зону нагнетания 13 и хвостовик 20 для взаимодействия с забоем скважины. Герметичная полость 8 образована из нескольких свинченных между собой насосно-компрессорных труб и, следовательно, может иметь различный объем. Подпружиненный выпускной клапан 15 выполнен с возможностью регулировки усилия прижатия его запорного органа - шара к седлу, например, путем предварительного сжатия пружины поджимной втулкой.

Установка работает следующим образом.

После ее сборки и спуска в скважину при взаимодействии хвостовика 20 с забоем герметизируют пакером 11 зону нагнетания (призабойную зону скважины). Обвязывают устье скважины арматурой, обеспечивающей герметизацию трубного (нагнетательной полости штангового глубинного насоса) и затрубного пространств скважины. Подают в затрубное пространство 10 через боковой отвод химический раствор (раствор ПАВ плюс присадки, раствор HCl плюс присадки и т.д.). Перекрывают задвижки. Включают станок-качалку в работу и осуществляют процесс закачки химического раствора в продуктивный пласт. При этом жидкость (химический раствор) попадает во всасывающую полость 9 штангового глубинного насоса 2 и далее через его систему клапанов в нагнетательную полость 12. Затем через подпружиненный обратный клапан 14 она попадает в герметичную полость 8, в которой повышается давление и которая служит гидроаккумулятором. При определенном избыточном давлении срабатывает подпружиненный выпускной клапан 15, шаровой затвор отходит от седла и поток жидкости устремляется через завихритель (крыльчатку) 16, получая при этом вращательное движение. Это приводит к образованию газовых пузырьков над завихрителем 16, а жидкость отбрасывается к стенкам, закручивается с образованием воронки и с ускорением проходит по осевому сужающему каналу 17 через открытый в этом момент выпускной клапан 15 и выходит через боковые каналы патрубка 19 в призабойную зону - зону нагнетания 13, где создает импульс давления, воздействующий на продуктивный пласт. После падения давления в герметичной полости 8 происходит закрытие выпускного клапана 15 и процесс повторяется в виде серии гидравлических импульсов. В интервале перфорации возникают перепады давления от 0,2 до 1,0 МПа, воздействующие на поверхностные, капиллярные и другие свойства жидкости и пород, слагающих пласт, что позволяет разрушить кольматационные отложения, промыть и очистить призабойную зону в глубь продуктивного пласта и тем самым улучшить его фильтрационные характеристики. Частота импульсов давления задается поджатием пружины, воздействующей на шаровой запорный орган выпускного клапана 15, и регулируется в пределах от 6 до 12 Гц. Величина импульса давления задается объемом герметичной полости 8, т.е. количеством свинченных между собой насосно-компрессорных труб.

Использование изобретения позволяет обеспечить возможность закачки из затрубного пространства скважины в продуктивный пласт химических растворов и создание гидравлических импульсов с большим перепадом давления и использованием стандартного штангового насоса в составе установки.

Источники информации 1. Патент RU N 2073090, E 21 В 43/25, 1997.

2. Попов А.А. Ударные воздействия на призабойную зону скважин. Москва, Недра, 1990, с. 66.

Формула изобретения

1. Установка для гидродинамического воздействия на пласт, содержащая насосную камеру с размещенным в ней штанговым глубинным насосом, распределитель с радиальным и продольным каналами, сообщающими соответственно всасывающую полость штангового глубинного насоса с затрубным пространством скважины выше пакера и нагнетательную полость упомянутого штангового глубинного насоса с зоной нагнетания, отличающаяся тем, что она снабжена герметичной полостью для накопления избыточного давления, ускорителем потока движения жидкости и гидрозатвором, при этом герметичная полость сообщена с нагнетательной полостью через подпружиненный обратный клапан и с зоной нагнетания, которая расположена ниже пакера, через подпружиненный выпускной клапан, ускоритель движения потока жидкости выполнен в виде завихрителя и осевого сужающего канала, а гидрозатвор - в виде подпружиненного перепускного клапана для сообщения затрубного пространства скважины выше пакера с зоной нагнетания, которая расположена ниже пакера.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что завихритель и осевой сужающий канал расположены последовательно по ходу движения потока жидкости в герметичной полости перед входом в подпружиненный выпускной клапан.

3. Установка по одному из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что завихритель выполнен в виде крыльчатки.

4. Установка по одному из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что подпружиненный выпускной клапан выполнен с возможностью регулировки усилия прижатия его запорного органа - шара к седлу.

5. Установка по одному из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что герметичная полость выполнена с возможностью изменения объема путем изменения количества насосно-компрессорных труб ее образующих.

РИСУНКИ

Рисунок 1