Способ абразивной перфорации нефтяных, газовых и геотехнологических скважин

 

Изобретение относится к горной технике, к добыче жидких или газовых текучих сред из буровых скважин и, более конкретно, к технологии перфорирования скважин. Оно может быть использовано для увеличения или восстановления дебита эксплуатируемых нефтяных, газовых и геотехнологических скважин. Обеспечивает создание технологии абразивной перфорации, обладающей большой производительностью, способностью образования глубоких отверстий в стенке скважин и для глубоких скважин. Способ включает доставку абразива и текучей среды в скважину, их смешивание, формирование струи текучей среды с абразивом и направление ее на стенки скважины. В скважину доставляют предварительно заправленные в отдельных емкостях абразив и сжатый газ. Емкость для абразива связана с емкостью для газа. Подачу газа осуществляют под давлением, в 1,5-3 раза превышающим гидростатическое давление в скважине. Осуществляют смешивание сжатого газа с абразивом и разгоняют полученную смесь в сопле до трансзвуковых скоростей. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной технике, к добыче жидких или газовых текучих сред из буровых скважин, более конкретно к технологии перфорирования скважин, и может быть использовано для увеличения или восстановления дебита эксплуатируемых нефтяных, газовых и геотехнологических скважин.

Известен способ абразивной перфорации нефтяных, газовых и геотехнологических скважин, включающий доставку абразива и текучей среды в скважину, формирование струи с абразивом и направление ее на стенки скважины (1).

Способ включает спуск в скважину насосно-компрессорных труб (НКТ), нагнетание в НКТ гидроабразивной смеси, приготовленной на поверхности, формирование и направление плоской струи гидроабразива на стенку колонны.

Из-за наличия высокого скважинного давления на глубине перфорации, значительных потерь мощности на прокачку гидроабразивной смеси не удается получить достаточно мощную струю, что приводит к увеличению цикла обработки, повышению трудоемкости способа.

Кроме того, по тем же причинам способ позволяет получить лишь неглубокие отверстия в стенке скважины. Все это обуславливает недостаточную эффективность способа перфорации.

Техническим результатом изобретения является создание способа абразивной перфорации, обладающего большой производительностью, способностью образования глубоких отверстий в стенке скважины пород и для глубоких скважин. Это позволило бы обеспечить максимальное восстановление дебита скважин на длительный срок, и, таким образом, повысить эффективность способа абразивной перфорации.

Необходимый технический результат достигается тем, что в способе абразивной перфорации нефтяных, газовых и геотехнологических скважин, включающем доставку абразива и текучей среды в скважину, их смешивание, формирование струи текучей среды с абразивом и направление ее на стенки скважин, в скважину доставляют предварительно заправленные в отдельных емкостях абразив и сжатый газ, причем емкость для абразива связана с емкостью для газа, подачу газа осуществляют под давлением, в 1,5-3 раза превышающим гидростатическое давление в скважине, осуществляют при этом смешивание сжатого газа с абразивом и разгоняют полученную смесь в сопле до трансзвуковых скоростей.

Кроме того, в начале подачи сжатого газа производят прокалывание стенки скважины механическим пробойником, после чего струю газа с абразивом направляют в полученное отверстие.

Возможно пробивание стенки скважины с помощью кумулятивного заряда в начале подачи сжатого газа.

Более того, в качестве абразива целесообразно использовать порошок электрокорунда AL2 03 с размером частиц 250 - 800 мкм.

Использование способа в соответствии с изобретением позволяет повысить эффект обработки скважин за счет пробивки отверстий большей глубины в более прочном грунте, в том числе и для глубоких (3-5 км) скважин. Кроме того, сокращается трудоемкость перфорирования, снижаются материальные затраты, что приводит к повышению эффективности способа.

Изобретение поясняется чертежами, на которых: фиг. 1 показан продольный разрез скважины с расположенным в ней устройством для реализации способа; фиг. 2 - узел 1 фиг. 2.

Сведения, подтверждающие осуществимость изобретения Изобретение осуществляют следующим образом. На поверхности земли в отдельные емкости заправляют рабочее тело - текучую среду и абразив - порошок электрокорунда. В качестве текучей среды используется газ - воздух или азот. Заправку газа в емкость осуществляют с помощью компрессора высокого давления. Так, при обработке скважин глубиной 3-5 км давление сжатого в емкости газа может составить 1000 атм, для того чтобы давление сжатого газа в 1,5-3 раза превышало давление в скважине на глубине обработки.

В другую емкость заправляют порошок электрокорунда с размерами частиц 250-800 мкм.

После чего производят доставку емкостей с сжатым газом и абразивом в скважину. Для этого емкости с помощью каротажного подъемника на кабеле опускают на глубину обработки. На требуемой глубине емкости фиксируют относительно стенок обсадной колонны.

Для производства отверстия в стенке скважины осуществляют подачу сжатого газа на стенку скважины с помощью сопла, осуществляя формирование струи. В процессе подачи сжатого газа в его струю подают абразив, где и происходит его смешивание с газом. Поскольку давление в емкости в 1,5-3 раза превышает скважинное давление, то смесь газа с абразивом устремляется через сопло с большой скоростью на стенку скважины. Профилированное сопло позволяет получить в таких условиях трансзвуковую скорость истечения.

Благодаря высокой кинетической энергии, приобретаемой абразивом с газом, происходит мощное воздействие струи на стенку скважины, приводящее к образованию перфорационных отверстий. Разрушенную породу этой же струей удаляют из перфорационного отверстия.

После использования запаса сжатого воздуха емкости поднимаются на поверхность, заправляют сжатым газом и абразивом. Далее производят новый спуск емкостей в скважину для пробивки следующего отверстия.

Для большей эффективности процесса необходимо газоабразивную струю направлять на горную породу, не затрачивая ее на пробивание обсадной трубы. Поэтому целесообразно производить прокалывание стенки скважины (обсадной колонны), например, механическим пробойником, после чего газоабразивную струю направлять в полученное отверстие. Возможно пробивание стенки скважины с помощью кумулятивного заряда взрывчатого вещества.

В случае использования кумулятивного заряда (КЗ) его размещают на корпусе перед соплом, герметично закрывая его.

При подаче сжатого газа в сопло инициируют взрыв КЗ, в результате чего прожигается отверстие в обсадной колонне, в которое и направляется газоабразивная струя.

Срабатывание механического пробойника может быть осуществлено от запасенного сжатого газа. После чего пробойник удаляют из стенки скважины и в полученное отверстие подают газоабразивную струю.

Способ осуществляют с помощью устройства для газоабразивной перфорации, представленного на фиг. 1, 2.

Скважинный снаряд 1 на каротажном кабеле 2 спускают в скважину с обсадной колонной 3. Снаряд 1 содержит в верхней части емкость для газа 4, а в нижней части - емкость для абразива 5 (абразивного порошка), связанную конструктивно с емкостью для газа 4. Емкость для газа 4 снабжена заправочно-сбросным клапаном 6 и пусковым электроклапаном 7. Емкость для абразива 5 снабжена узлом смешивания газа и абразива 8, сообщенного с магистралью подачи сжатого газа к профилированному соплу 9, установленному в нижней части снаряда. Сопло 9 выполнено выдвигающимся при подаче сжатого воздуха.

Снаряд 1 снабжен выдвигающимися фиксаторами для закрепления его в скважине (на чертеже не показано).

При срабатывании пускового электроклапана 7 сжатый воздух поступает в магистраль подачи газа к соплу. При этом происходит смешивание сжатого газа с абразивом. Газоабразивная смесь 10 подается к соплу 9, где благодаря плавному профилю происходит безударное ускорение ее до трансзвуковой скорости.

Выходя из сопла, газоабразивная смесь воздействует на горную породу, разрушая ее. Разрушенная порода удаляется из отверстия 12 с отработанной струей 11.

Использование предлагаемого способа перфорации по сравнению с существующим гидроабразивным способом позволяет: - повысить кинетическую энергию струи и за счет этого повысить скорость разрушения породы и дальнобойность струи (а следовательно, и проникновение в пласт) в 3-10 раз; - повысить производительность; - снизить затраты и трудоемкость работ за счет снижения количества абразивного порошка, применения наиболее эффективных абразивов; - значительно повысить эффективность обработки скважин за счет более полного и длительного работающего восстановления дебита скважин; - повысить экологичность процесса обработки скважин.

Формула изобретения

1. Способ абразивной перфорации нефтяных, газовых и геотехнологических скважин, включающий доставку абразива и текучей среды в скважину, их смешивание, формирование струи текучей среды с абразивом, направление ее на стенки скважин, отличающийся тем, что в скважину доставляют предварительно заправленные в отдельных емкостях абразивов и сжатый газ, причем емкость для абразива связана с емкостью для газа, подачу газа осуществляют под давлением, в 1,5-3 раза превышающим гидростатическое давление в скважине, осуществляют при этом смешивание сжатого газа с абразивом и разгоняют полученную смесь в сопле до трансзвуковых скоростей.

2. Способ абразивной перфорации нефтяных, газовых и геотехнологических скважин по п.1, отличающийся тем, что в начале подачи сжатого газа производят прокалывание стенки скважины механическим пробойником, после чего струю газа с абразивом направляют в полученное отверстие.

3. Способ абразивной перфорации нефтяных газовых и геотехнологических скважин по п.1, отличающийся тем, что в начале подачи сжатого газа пробивают стенку скважины автономным кумулятивным зарядом, после чего струю газа с абразивом направляют в полученное отверстие.

4. Способ абразивной перфорации нефтяных, газовых и геотехнологических скважин по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве абразива используют порошок электрокорунда AL2 03 с размером частиц 250-800 мкм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2