Способ импульсно-струйного воздействия на скважину и продуктивный пласт и устройство для осуществления способа

 

Изобретение предназначено для использования при эксплуатации нефтяных, водозаборных и других скважин. Обеспечивает повышение производительности скважин. Сущность изобретения: по способу подают активную жидкую среду по колонне насосно-компрессорных труб в сопло струйного аппарата. Откачивают струйным аппаратом из пластовой зоны по колонне насосно-компрессорных труб пассивную среду. При этом перед указанными операциями при помощи блокирующей вставки, устанавливаемой в колонне насосно-компрессорных труб, перекрывают каналы подвода обеих сред к струйному аппарату. Приводят пакер в транспортное состояние и посредством гидроимпульсного устройства обрабатывают активной средой прискважинную подпакерную зону с отводом части среды через пакер из скважины на поверхность. После окончания данной обработки приводят пакер в рабочее положение и заменяют блокирующую вставку на депрессивную вставку. Изолируют друг от друга каналы подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату. Откачку пассивной среды производят через систему обратных клапанов, установленных на колонне насосно-компрессорных труб ниже пакера. В качестве гидроимпульсного устройства используют установленный ниже перфорации прискважинной зоны мультипликатор давления с плоскоструйной головкой в нижней части. При обработке их ступенчато поднимают вдоль скважины и обеспечивают генерацию плоских веерных струй с частотой создаваемых импульсов свыше 50 до 300 в минуту и с величиной давления свыше 1,5 до 2,5 величины статического давления в скважине на уровне пласта. На каждом шаге обработки производят дополнительное депрессионное воздействие на пласт посредством импульсно-депрессионного устройства, установленного на поверхности. Депрессионное воздействие реализуют в два режима - обратного гидроудара и резкого открытия предварительно нагруженной давлением скважины. Для реализации способа предусмотрено устройство, узлы которого описаны выше. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретения относятся к области эксплуатации нефтяных, водозаборных и других скважин и могут быть использованы для обработки призабойной зоны пласта с помощью импульсных и скважинных струйных установок с целью повышения производительности скважин и увеличения проницаемости горной породы.

Известен способ воздействия на скважину и продуктивный пласт (см. патент РФ 2107814 С1, МПК Е 21В 43/25, Е 21 В 28/00, 27.03.1998), включающий передачу гидроимпульсов от излучателя гидромолота, установленного на устье, по колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) через ее верхний торец и по столбу жидкости в скважине через его верхний уровень на продуктивный пласт, одновременно с передачей молекулярно-волновых колебаний в скважине повышают давление путем подачи жидкости от насоса с аккумулятором давления, подсоединенных вводом к НКТ на устье скважины, и создают гидравлические удары в столбе жидкости в скважине путем периодического перекрытия ввода насоса излучателем гидромолота при передаче от него молекулярно-волновых колебаний на НКТ и столб жидкости в скважине.

Недостатком такого способа является то, что только часть энергии импульсов будет эффективно использована для воздействия на зону очистки.

Поскольку в НКТ и в пласте имеются различные составляющие, ограничивающие проницаемость призабойной зоны и сечение НКТ, имеется большой спектр резонансных частот указанных составляющих. Например, в трубах - парафины, смолы, металл НКТ, прилипшие частицы породы, в пласте - дополнительно скелет пласта, имеющий различные резонансные частоты, вследствие различной формы и размеров трещин, связующие глиноземы. Вследствие этого только часть энергии импульсов будет эффективно использована для воздействия на зону очистки, поскольку только отдельные из указанных элементов, частоты которых находятся в резонансе с частотой импульсов, будут поглощать эту энергию.

Известно устройство для импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт (см. патент РФ 2130110 С1, МПК Е 21 В 28/00, Е 21 В 43/25, 10.05.1999), работающее по способу, включающему передачу гидроимпульсов от излучателей гидромолота, установленных на устье в распределительной камере. Распределительная камера установлена вертикально и сообщена входным отверстием с насосом и аккумулятором давления и входным отверстием с соединительным трубопроводом, сообщенным на устье скважины с НКТ. При этом в скважине повышают давление путем подачи жидкости от насоса с аккумулятором давления и баком для воды. Оба излучателя в таком способе воздействуют на среду синхронно и создают одну частоту колебаний.

Недостатком такого способа является то, что значительная часть энергии импульсов будет потеряна в процессе передачи ее с поверхности в зону продуктивного пласта.

Известно устройство для осуществления способа импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт (см. патент РФ 2107814 С1, МПК Е 21 В 43/25, Е 21 В 28/00, 27.03.1998), включающее генератор ударных импульсов с ударником и излучателями, насос, имеющие гидравлическую связь с распределительной камерой, соединенной с внутренней полостью скважины, причем излучатель установлен соосно со скользящей посадкой с распределительной камерой, с возможностью перекрытия выходного трубопровода насоса.

Недостатком такого устройства является то, что хотя вследствие повышения давления в призабойной зоне увеличиваются размеры трещин, вследствие чего происходит определенный отрыв частиц, однако при снижении давления размеры трещин приходят в прежнее состояние.

Кроме этого, из-за отдаленности генератора импульсов от зоны очистки, только часть энергии импульсов будет эффективно использована для воздействия на зону очистки.

Известен способ работы насосно-эжекторной скважинной установки, включающий подачу по колонне насосно-компрессорных труб активной жидкой среды, откачку из пластовой зоны пассивной среды, промывку смесью сред прискважинной зоны и подачу смеси сред из скважины на поверхность (см. авт. свид. СССР 1100436, МПК F 04 F 5/02, 1982).

В данном способе совмещены функция промывки скважины и функция откачки из нее среды.

Однако в известном способе недостаточно эффективно используется энергия жидкой активной среды для воздействия на продуктивный пласт в прискважинной зоне, что снижает эффективность работы.

Известен способ работы насосно-эжекторной скважинной импульсной установки (см. патент РФ 2107842 С1, МПК F 04 F 5/54, 27.03.1998), включающий подачу по колонне насосно-компрессорных труб активной жидкой среды в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны по колонне насосно-компрессорных труб пассивной среды, при этом перед указанными операциями при помощи блокирующей вставки, устанавливаемой в колонне насосно-компрессорных труб, перекрывают каналы подвода обеих сред к струйному аппарату, приводят пакер в транспортное состояние и посредством гидроимпульсного устройства обрабатывают активной средой прискважинную подпакерную зону с отводом через пакер части среды из скважины на поверхность, а после окончания данной обработки приводят пакер в рабочее положение и заменяют блокирующую вставку на депрессивную вставку, изолирующую друг от друга каналы подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату, причем откачку пассивной среды производят через систему периферийных обратных клапанов, установленных на колонне насосно-компрессорных труб ниже пакера.

Однако в данном способе работы для обеспечения эффективного использования энергии активной жидкой среды, воздействующей на продуктивный пласт, необходимо создание кавитационного режима в прискважинной подпакерной зоне, что требует выполнения определенных режимных условий, вызывающих появление кавитационных каверн, схлопывание которых вызывает гидравлические удары, воздействие которых помимо отделения кольматирующих частиц может вызвать разрушение элементов конструкции скважины.

Наиболее близким к заявляемому является способ работы насосно-эжекторной скважинной импульсной установки (см. патент РФ 2138696 С1, МПК 6 F 04 F 5/54, 27.09.1999), при котором осуществляют подачу активной жидкой среды по колонне насосно-компрессорных труб в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны по колонне насосно-компрессорных труб пассивной среды, при этом перед указанными операциями при помощи блокирующей вставки, устанавливаемой в колонне насосно-компрессорных труб, перекрывают каналы подвода обеих сред к струйному аппарату, приводят пакер в транспортное состояние и посредством гидроимпульсного устройства обрабатывают активной средой прискважинную подпакерную зону, с отводом через пакер части среды из скважины на поверхность, а после окончания данной обработки приводят пакер в рабочее положение и заменяют блокирующую вставку на депрессивную вставку, изолируя друг от друга каналы подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату, причем откачку пассивной среды производят через систему периферийных обратных клапанов, установленных на колонне насосно-компрессорных труб ниже пакера, в качестве гидроимпульсного устройства используют установленный ниже перфорации прискважинной зоны мультипликатор давления, который при обработке ступенчато или плавно поднимают вдоль скважины и производят обработку с частотой создаваемых импульсов от 40 до 70 в минуту и с величиной давления от 1,5 до 1,7 величины статического давления в скважине на уровне пласта, при этом в качестве активной жидкой среды используют неагрессивные жидкости или растворы с кинематической вязкостью не более 25 мм²/с (25 сСт, сантистокс) и температурой не выше 120^oС.

Недостатком данного способа является разделение импульсного и струйного воздействия во времени, так, сначала производят импульсное воздействие от мультипликатора, а затем устанавливают пакер и производят откачку струйным аппаратом из пластовой зоны по колонне насосно-компрессорных труб пассивной среды.

Устройство для осуществления данного способа (см. патент РФ 2138617 С1, МПК 6 Е 21 В 37/00, 28/00, 1998) содержит источник энергии и состыкованный с ним молекулярно-волновой кавитатор, причем генератор импульсов состоит из пустотелого корпуса и расположенных в нем трубчатого штока с поршнем и клапаном, установленных на штоке с возможностью осевого перемещения, корпус выполнен с днищем, имеющим центральное отверстие и два периферийных с размещенными в последних, в одном - дросселем, а в другом - обратным клапаном, в боковой стенке центральной части корпуса выполнены радиальные каналы, шток установлен в центральном отверстии днища корпуса и снабжен торцевой крышкой с противоположной стороны, перекрывающей его внутренний канал и образующей с корпусом и торцом клапана камеру нагнетания, подключенную к источнику энергии и к внутреннему каналу штока, причем к каналу - посредством радиальных отверстий в его боковой стенке, расположенных с возможностью их перекрытия стенкой клапана при его рабочем движении, а клапан при помощи пружины, размещенной в полости, образованной между стенками клапана и корпуса и подключенной к камере нагнетания, прижат к торцу поршня с образованием в зоне контакта полости, подключенной посредством кольцевой внутренней проточки и радиальных отверстий в стенке поршня к радиальным каналам боковой стенки корпуса, при этом молекулярно-волновой кавитатор выполнен в виде стакана, прикрепленного открытым торцом к корпусу генератора импульсов по периферии его днища, в боковой стенке стакана выполнены радиальные каналы с объединяющей периферийной кольцевой канавкой, а внутренняя полость стакана соединена посредством упомянутых дросселя и обратного клапана с камерой мультипликации генератора импульсов, образованной между торцом поршня и днищем его корпуса. При этом поршень и клапан выполнены в виде втулок, наружная поверхность каждой из которых образована тремя цилиндрическими участками, причем наименьший наружный диаметр поршня со стороны камеры мультипликации выполнен большим, чем аналогичный диаметр клапана со стороны камеры нагнетания.

При этом устройство генерирует прямые тонкие струи, воздействующие на перфорационные отверстия с определенной вероятностью попадания на них и проникновения через них в призабойную зону пласта.

Недостатком данного устройства является низкая точность попадания струй в перфорационные отверстия, а для реализации мультипликационного статического давления необходимость установки пакера для замыкания пространства между обсадной колонной и НКТ в зоне мультипликации.

Задачей изобретения является повышение продуктивности нефтяных и газовых скважин, вводимых в эксплуатацию, повышение приемистости нагнетательных скважин, восстановление и повышение коэффициента продуктивности и начальной проницаемости скважин, при устранении кавитационных режимов разрушающих конструкцию мультипликатора.

Указанная задача решается тем, что в способе импульсно-струйного воздействия на скважину и продуктивный пласт, включающем подачу активной жидкой среды по колонне насосно-компрессорных труб в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны по колонне насосно-компрессорных труб пассивной среды, перед указанными операциями при помощи блокирующей вставки, устанавливаемой в колонне насосно-компрессорных труб, перекрывают каналы подвода обеих сред к струйному аппарату, приводят пакер в транспортное состояние и посредством гидроимпульсного устройства обрабатывают активной средой прискважинную подпакерную зону с отводом части среды через пакер из скважины на поверхность, а после окончания данной обработки приводят пакер в рабочее положение и заменяют блокирующую вставку на депрессивную вставку, изолируя друг от друга каналы подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату, причем откачку пассивной среды производят через систему обратных клапанов, установленных на колонне насосно-компрессорных труб ниже пакера, в качестве гидроимпульсного устройства используют установленный ниже перфорации прискважинной зоны мультипликатор давления с плоскоструйной головкой в нижней части, которые при обработке ступенчато поднимают вдоль скважины и обеспечивают генерацию плоских веерных струй с частотой создаваемых импульсов свыше 50 до 300 в минуту и с величиной давления свыше 1,5 до 2,5 величины статического давления в скважине на уровне пласта, при этом на каждом шаге обработки производят дополнительное депрессионное воздействие на пласт посредством импульсно-депрессионного устройства, установленного на поверхности, причем данное депрессионное воздействие реализуют в два режима - обратного гидроудара и резкого открытия предварительно нагруженной давлением скважины.

Импульсно-струйная скважинная установка для осуществления способа импульсно-струйного воздействия на скважину и продуктивный пласт содержит депрессионно-импульсное устройство, колонну насосно-компрессорных труб со струйным аппаратом и мультипликатором давления с плоскоструйной головкой в нижней части, струйный аппарат выполнен с активным соплом, камерой смешения, диффузором, каналом подвода активной среды от гидроагрегата и каналом подвода пассивной среды из призабойной зоны, блокирующей и депрессивной вставками, под струйным аппаратом последовательно установлены пакер, система обратных клапанов и мультипликатор давления, при этом депрессионно-импульсное устройство установлено на поверхности и состоит из камеры разрядки, в которой установлены с возможностью перемещения и замкового сопряжения плунжер и подпружиненная втулка, причем ход плунжера ограничен попеременно устанавливаемыми фиксаторами, а его перемещение осуществляется посредством гидроцилиндра с подпружиненным поршнем и с возможностью гидравлического замыкания поршневой полости гидрозамком с управлением от гидрораспределителя с подачей от гидронасоса, подключенного к баку, причем камера разрядки имеет дренажный свободный вывод в сливную емкость, а мультипликатор давления состоит из корпуса, в котором соосно расположены имеющие меньшую и большую ступени поршень и подпружиненный клапан, а также центральный полый шток, подпружиненный клапан со стороны большей ступени имеет торцевую коническую поверхность, которая в сочленении с торцевой частью большей ступени поршня образует камеру, имеющую попеременную гидравлическую связь с затрубным пространством посредством полости и радиальных каналов, между центральным полым штоком и корпусом образована камера нагнетания, предназначенная для подвода активной жидкой среды и для усиления возврата подпружиненного клапана, в центральной части корпуса выполнена камера управления для формирования колебательного процесса мультипликации, имеющая постоянную гидравлическую связь с камерой нагнетания через осевой канал, между наружной поверхностью меньшей ступени подпружиненного клапана и внутренней поверхностью корпуса образована камера слива, имеющая постоянную гидравлическую связь через радиальный канал с затрубным пространством, а между наружной поверхностью меньшей ступени поршня и внутренней поверхностью корпуса образована камера мультипликации, имеющая гидравлическую связь с внутренней полостью центрального штока и попеременную гидравлическую связь через радиальные каналы в центральном штоке с камерой нагнетания, причем диаметр меньшей ступени поршня выполнен большим, чем диаметр меньшей ступени подпружиненного клапана, корпус мультипликатора давления связан с плоскоструйной головкой через переходную деталь, а сама плоскоструйная головка состоит из корпуса, поршня, подпружиненного с помощью упругих элементов, при этом поршень имеет возможность осевого перемещения скольжением по наружной поверхности цилиндрической втулки, расположенной на шкворневой части корпуса, причем необходимое усилие затяжки для перемещения поршня регулируется предварительной деформацией упругих элементов через закладную деталь и шайбу посредством гайки и определяется величиной давления в камере мультипликации, откуда жидкая активная среда подается по осевым каналам корпуса плоскоструйной головки и воздействует на кольцевую площадь на торцевой поверхности подпружиненного поршня, который при перемещении открывает расширяющийся радиальный канал по периметру для выхода плоских струй.

На фиг. 1 изображена импульсно-струйная скважинная установка в период гидроимпульсной обработки скважины при помощи мультипликатора давления; на фиг.2 - в период обратного гидроудара ("пролонгированного" волнового воздействия на пласт с поверхности); на фиг. 3 - в период резкого открытия предварительно нагруженной давлением скважины (депрессионной "разрядки" скважины); на фиг.4 - в период откачки среды из скважины; на фиг.5 - мультипликатор давления с плоскоструйной головкой для импульсной обработки.

Импульсно-струйная скважинная установка, предназначенная для реализации описываемого способа работы, содержит депрессионно-импульсное устройство и колонну 1 насосно-комрессорных труб с установленным на ней струйным аппаратом с активным соплом 2, камерой смешения 3, диффузором 4, каналом 5 подвода активной среды от установленного на поверхности гидроагрегата (насоса) 6 и каналом 7 подвода пассивной среды из призабойной зоны. Под струйным аппаратом последовательно установлены пакер 8, система обратных клапанов 11 и мультипликатор давления 9 с расположенной в его нижней части плоскоструйной головкой 10, расположенной перед реализацией способа ниже перфорации прискважинной зоны. Установка также снабжена блокирующей вставкой 12 (фиг. 1). Блокирующая вставка 12 установлена с возможностью замены ее в зависимости от производимой операции на депрессивную вставку 13 (фиг.4). При этом каналы 5 и 7 подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату перекрыты при установке блокирующей вставки 12 стенками последней, а при установке депрессивной вставки 13 указанные каналы открыты, но изолированы друг от друга путем перекрытия поперечного сечения колонны 1 насосно-компрессорных труб стенкой депрессивной вставки 13. На поверхности установлено депрессионно-импульсное устройство, состоящее из подключенной к затрубному пространству 31 камеры разрядки 14 (фиг.4), в которой установлены с возможностью перемещения и замкового сопряжения плунжер 15 и подпружиненная втулка 16 (фиг.2). При этом ход плунжера 15 ограничен попеременно устанавливаемыми фиксаторами 17, на расстоянии а, и 18 на расстоянии b. Плунжер 15 приводится в движение гидроцилиндром 19 с подпружиненным поршнем 20 и с возможностью гидравлического замыкания поршневой полости гидрозамком 21 (фиг.1) с управлением от гидрораспределителя 22 с подачей от гидронасоса 23, подключенного к баку 24. Камера разрядки 14 имеет дренажный свободный гидравлический вывод в сливную емкость 25.

Мультипликатор давления 9 (рис.5) состоит из корпуса 26, в котором соосно расположены поршень 27, имеющий меньшую и большую ступени, подпружиненный клапан 28 также имеющий меньшую и большую ступени и центральный полый шток 29 с наружным диаметром d₁. Клапан 28, со стороны большей ступени, имеет торцевую коническую поверхность, которая в сочленении с торцевой частью большей ступени поршня 27 образует камеру 30, имеющую попеременную гидравлическую связь с затрубным пространством 31 посредством полости 32 и радиальных каналов 33 и 34. Между центральным штоком 29 и корпусом 26 образована камера нагнетания 35, предназначенная для подвода активной жидкой среды и для усиления возврата клапана 28.

В центральной части корпуса 26 выполнена камера управления 36, в которой формируется колебательный процесс мультипликации. Камера управления 36 имеет постоянную гидравлическую связь с камерой нагнетания 35 через осевой канал 37. Между наружной поверхностью меньшей ступени диаметра d₃ клапана 28 и внутренней поверхностью корпуса 26 образована камера слива 38, имеющая постоянную гидравлическую связь через радиальный канал 39 с затрубным пространством 31. Кроме того, у мультипликатора давления 9 выполнены камера мультипликации 40, образованная между наружной поверхностью меньшей ступени с диаметром d₂ поршня 27 и внутренней поверхностью корпуса 26. Камера мультипликации 40 имеет гидравлическую связь с внутренней полостью центрального штока 29 и попеременную гидравлическую связь через радиальные каналы 41 в центральном штоке 29 с камерой нагнетания 35.

Диаметр d₂ меньшей ступени поршня 27, выполнен большим, чем диаметр d₃ меньшей ступени клапана 28. Большая ступень поршня 27 имеет диаметр d₄, так что d₄>d₂>d₃.

Мультипликатор давления 9 связан с плоскоструйной головкой 10 через переходную деталь 42. Плоскоструйная головка 10 состоит из корпуса 43, поршня 44, подпружиненного с помощью упругих элементов 45, например секции тарельчатых пружин. Поршень 44 имеет возможность осевого перемещения скольжением по наружной поверхности цилиндрической втулки 46, расположенной на шкворневой части 47 корпуса 43. Усилие, необходимое для перемещения поршня 44, регулируется предварительной деформацией упругих элементов 45 затяжкой, через закладную деталь 48 и шайбу 49, гайкой 50. После необходимой затяжки гайка 50 жестко стопорится штырем 51. Необходимое усилие затяжки определяется величиной давления мультипликации в камере мультипликации 40. При этом жидкая активная среда подается по осевым каналам 52 корпуса 43 плоскоструйной головки 10, и воздействует на кольцевую площадь на поверхности 53 подпружиненного поршня 44, который при перемещении открывает расширяющийся радиальный канал 54 по периметру поршня 44, через который осуществляется выход плоских струй, которые в совокупности образуют плоское кавитационное радиальное центробежное пульсирующее, с частотой срабатывания мультипликатора, течение.

Способ работы импульсно-струйной скважинной установки реализуется следующим образом.

По колонне 1 насосно-компрессорных труб (НКТ) подают под давлением в насосно-эжекторную установку активную жидкую среду, в качестве которой используют неагрессивные жидкости или растворы с кинематической вязкостью не более 25 мм²/с (25 сантистокс) и температурой не выше 120^oС, например нефть, непредельный керосин, водные растворы кислот (до 8%), кроме HP, солевые растворы и т.п.

Под рабочим давлением активная жидкая среда по колонне 1 поступает в мультипликатор давления 9, установленный ниже перфорации прискважинной зоны. На этом этапе работы установки блокирующая вставка 12, предварительно установленная в струйном аппарате с активным соплом 2, препятствует поступлению среды в канал 5 подвода активной среды и в канал 7 подвода пассивной среды. Одновременно с этим, под действием давления активной среды, закрыт ее проход через систему обратных клапанов 11. При этом пакер 8 приведен в транспортное состояние (не роспакерован) и не препятствует перетеканию среды между подпакерной и надпакерной зонами. Поступившая через колонну НКТ в мультипликатор давления 9 активная жидкая среда попадает в камеру нагнетания 35, а из нее, через осевой канал центрального штока 29 в камеру мультипликации 40, а также через осевой канал 37 в камеру управления 36.

Предварительно напряженные упругие элементы 45 прижимают поршень 44 к части корпуса 43 и обеспечивают кольцевой контакт поршня 44 с частью корпуса 43 и блокируют выход рабочей жидкости наружу. Это вызовет повышение давления в камере 40 и, таким образом, будет создан перепад давления между линией нагнетания и затрубным пространством 31. Давление в камере 40 воздействует на торец поршня 27, а с противоположной стороны то же давление воздействует на торец клапана 28, тем самым, способствуя сопряжению поршня 27 и клапана 28. При этом в образованной полости 30 давление по величине равняется затрубному из-за сообщения этой полости через каналы 33 и 34 с затрубным пространством 31. Так как конструктивно наружный диаметр d₂ торца меньшей ступени поршня 27 выполнен больше наружного диаметра d₃ торца меньшей ступени клапана 28, то при равенстве давлений на данных торцах возникает результирующая сила взвода сопряженных поршня 27 и клапана 28, которая вызывает их движение в сторону камеры нагнетания 35. При определенном их перемещении радиальный канал 33 выйдет в область камеры управления 36 и в полости 30 давление повысится да уровня давления нагнетания, что вызовет расстыковку поршня 27 и клапана 28. После расстыковки клапан 28 будет продолжать двигаться в том же направлении и перекроет отверстия 41 в центральном штоке 29, таким образом, отсекая камеру мультипликации 40 от линии нагнетания. Тогда весь поток жидкости будет поступать в камеру управления 36 через осевой канал 40. Давление нагнетания, воздействуя на торец большей ступени поршня 27, вызовет повышение давления в камере мультипликации 37 до величины определяемой коэффициентом мультипликации k_м (отношением площадей торцов большей и меньшей ступени поршня 27). Таким образом, коэффициент мультипликации k_м = (d₄ ²-d₁ ²)/(d₂ ²-d₁ ²), где d₁ - наружный диаметр центрального полого штока 29; d₂ - наружный диаметр меньшей ступени поршня 27; d₄ - наружный диаметр большей ступени поршня 27.

Коэффициент мультипликации обеспечивают от 1,5 до 2,5. Давление мультипликации, воздействуя на кольцевую площадь поверхности 53 поршня 44, вызовет его перемещение в сторону упругих элементов 45, откроет канал 54 и жидкость с повышенным давлением будет обрабатывать затрубное пространство 31. Когда поршень 27 займет положение, при котором совместятся каналы 33 и 34, давление в камере управления 36 резко упадет и клапан 28 под действием пружины вновь состыкуется с поршнем 27. Камера мультипликации 40 через открывшиеся отверстия 41 гидравлически соединится с линией нагнетания и давление в камере мультипликации 40 также резко упадет. При этом упругие элементы возвратят поршень 44 в исходное положение и соответственно канал 54 будет перекрыт. После стыковки поршня 27 и клапана 28 цикл повторяется, т.е. обеспечивается пульсирующее воздействие активной среды на затрубное пространство 31.

Работу мультипликатора давления 9 и плоскоструйной головки 10 проводят путем прокачивания через них активной жидкой среды в течение 20-30 минут с одним расходом (3-6 л/с), а затем расход постепенно увеличивают примерно в два раза (6-12 л/с). Обработку начинают, установив плоскоструйную головку 10 (ее выходной канал) ниже перфорации прискважинной зоны (примерно на 2 метра), а затем его ступенчато поднимают вдоль скважины и производят обработку с частотой создаваемых импульсов свыше 50 до 300 импульсов в минуту и с величиной давления свыше 1,5 до 2,5 величины статического давления в скважине на уровне пласта. Время работы в зависимости от механических свойств коллектора составляет, как правило, 90-120 минут на 1 метр интервала перфорации.

На каждом шаге обработки производят дополнительное депрессионное воздействие на пласт посредством импульсно-депрессивного устройства, установленного на поверхности, причем данное депрессионное воздействие реализуют в два режима. В первом режиме (обратного гидроудара) устанавливают фиксатор 17 на расстоянии а от торца ступени плунжера 15 (фиг.2). В начальном положении с помощью гидроцилиндра 19 плунжер 15 поджимается к втулке 16 и герметизирует скважину. Далее поршневая полость гидроцилиндра 19 перекрывается гидрозамком 21 и с помощью насосного агрегата 6 производится подъем давления до установленной величины 10...15 МПа. После чего с помощью распределителя 22 гидрозамок 21 выключается, соединяя поршневую полость гидроцилиндра 19 со сливом. Конструктивно соединенные подпружиненный поршень 20 и плунжер 15 под действием соответственно пружины и скважинного давления резко перемещаются на расстояние a, открывая на небольшой промежуток времени скважину. При этом жидкость с большой скоростью начнет перемещаться в образованном зазоре между плунжером 15 и втулкой 16. Втулка 16 под действием собственной пружины и гидравлического давления в скважине также переместится на величину a или несколько больше, (что обеспечивается конструкцией) и резко состыкуется с плунжером 15. Резкое перекрытие потока жидкости из скважины вызовет обратный гидроудар, который будет распространяться в скважину (фиг.2) и будет воздействовать гидростатическим импульсом на призабойную зону.

Второй режим работы импульсно-депрессионного устройства (резкого открытия предварительно нагруженной давлением скважины) связан с перемещением плунжера 15 на расстояние b при установке фиксатора 18 (фиг.3). При этом перемещение втулки 16 ограничивается расстоянием a, например, применением стопорного кольца и, следовательно, поскольку а>b то обеспечивается постоянная открытая связь скважины с камерой 14 и емкостью 25.

Благодаря наличию жидкости в порах скважины создаваемые импульсно-депрессионные нагрузки распространяются в прискважинной зоне пласта. В результате возникают механические нарушения в пористой среде, происходит разупрочнение кальматирующего материала и глинистых включений, от стенок поровых каналов отделяются загрязняющие их частицы, внесенные в поры как на стадии бурения скважины (частицы бурового раствора), так и на стадии эксплуатации скважины (при глушении скважины и других операциях). Во время работы следят за наличием взвешенных частиц в извлекаемой из скважины жидкой среде. По окончании обработки поднимают мультипликатор давления примерно на два метра (см. патент РФ 2130110 С1, МПК Е 21 В 28/00, Е 21 В 43/25, 10.05.1999) выше верхних отверстий перфорации, затем скважину глушат, демонтируют линию нагнетания, монтируют фонтанную арматуру, обратной промывкой поднимают блокирующую вставку 12, фонтанную арматуру демонтируют и устанавливают пакер (приводят его в рабочее положение), а в струйном аппарате устанавливают депрессивную вставку 13, изолируя друг от друга каналы подвода 5 и 7 к струйному аппарату фиг.4). Далее путем прокачки активной среды через струйный аппарат в прискважинной зоне создают депрессию, вызывая приток пассивной жидкой среды из пласта и вымывая, таким образом, из прискважинной зоны взвешенные частицы, причем откачку пассивной среды производят через систему обратных клапанов 11, установленных на колонне 1 насосно-компрессорных труб ниже пакера 8.

Формула изобретения

1. Способ импульсно-струйного воздействия на скважину и продуктивный пласт, включающий подачу активной жидкой среды по колонне насосно-компрессорных труб в сопло струйного аппарата и откачку струйным аппаратом из пластовой зоны по колонне насосно-компрессорных труб пассивной среды, при этом перед указанными операциями при помощи блокирующей вставки, устанавливаемой в колонне насосно-компрессорных труб, перекрывают каналы подвода обеих сред к струйному аппарату, приводят пакер в транспортное состояние и посредством гидроимпульсного устройства обрабатывают активной средой прискважинную подпакерную зону с отводом части среды через пакер из скважины на поверхность, а после окончания данной обработки приводят пакер в рабочее положение и заменяют блокирующую вставку на депрессивную вставку, изолируя друг от друга каналы подвода активной и пассивной сред к струйному аппарату, причем откачку пассивной среды производят через систему обратных клапанов, установленных на колонне насосно-компрессорных труб ниже пакера, в качестве гидроимпульсного устройства используют установленный ниже перфорации прискважинной зоны мультипликатор давления с плоскоструйной головкой в нижней части, которые при обработке ступенчато поднимают вдоль скважины и обеспечивают генерацию плоских веерных струй с частотой создаваемых импульсов свыше 50 до 300 в минуту и с величиной давления свыше 1,5 до 2,5 величины статического давления в скважине на уровне пласта, при этом на каждом шаге обработки производят дополнительное депрессионное воздействие на пласт посредством импульсно-депрессионного устройства, установленного на поверхности, причем данное депрессионное воздействие реализуют в два режима - обратного гидроудара и резкого открытия предварительно нагруженной давлением скважины.

2. Импульсно-струйная скважинная установка, содержит депрессионно-импульсное устройство, колонну насосно-компрессорных труб со струйным аппаратом и мультипликатором давления с плоскоструйной головкой в нижней части, струйный аппарат выполнен с активным соплом, камерой смешения, диффузором, каналом подвода активной среды от гидроагрегата и каналом подвода пассивной среды из призабойной зоны, блокирующей и депрессивной вставками, под струйным аппаратом последовательно установлены пакер, система обратных клапанов и мультипликатор давления, при этом депрессионно-импульсное устройство установлено на поверхности и состоит из камеры разрядки, в которой установлены с возможностью перемещения и замкового сопряжения плунжер и подпружиненная втулка, причем ход плунжера ограничен попеременно устанавливаемыми фиксаторами, а его перемещение осуществляется посредством гидроцилиндра с подпружиненным поршнем и с возможностью гидравлического замыкания поршневой полости гидрозамком с управлением от гидрораспределителя с подачей от гидронасоса, подключенного к баку, причем камера разрядки имеет дренажный свободный вывод в сливную емкость, а мультипликатор давления состоит из корпуса, в котором соосно расположены имеющие меньшую и большую ступени поршень и подпружиненный клапан, а также центральный полый шток, подпружиненный клапан со стороны большей ступени имеет торцевую коническую поверхность, которая в сочленении с торцевой частью большей ступени поршня образует камеру, имеющую попеременную гидравлическую связь с затрубным пространством посредством полости и радиальных каналов, между центральным полым штоком и корпусом образована камера нагнетания, предназначенная для подвода активной жидкой среды и для усиления возврата подпружиненного клапана, в центральной части корпуса выполнена камера управления для формирования колебательного процесса мультипликации, имеющая постоянную гидравлическую связь с камерой нагнетания через осевой канал, между наружной поверхностью меньшей ступени подпружиненного клапана и внутренней поверхностью корпуса образована камера слива, имеющая постоянную гидравлическую связь через радиальный канал с затрубным пространством, а между наружной поверхностью меньшей ступени поршня и внутренней поверхностью корпуса образована камера мультипликации, имеющая гидравлическую связь с внутренней полостью центрального штока и попеременную гидравлическую связь через радиальные каналы в центральном штоке с камерой нагнетания, причем диаметр меньшей ступени поршня выполнен большим, чем диаметр меньшей ступени подпружиненного клапана, корпус мультипликатора давления связан с плоскоструйной головкой через переходную деталь, а сама плоскоструйная головка состоит из корпуса, поршня, подпружиненного с помощью упругих элементов, при этом поршень имеет возможность осевого перемещения скольжением по наружной поверхности цилиндрической втулки, расположенной на шкворневой части корпуса, причем необходимое усилие затяжки для перемещения поршня регулируется предварительной деформацией упругих элементов через закладную деталь и шайбу посредством гайки и определяется величиной давления в камере мультипликации, откуда жидкая активная среда подается по осевым каналам корпуса плоскоструйной головки и воздействует на кольцевую площадь на торцевой поверхности подпружиненного поршня, который при перемещении открывает расширяющийся радиальный канал по периметру для выхода плоских струй.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5