Способ и устройство воздействия на нефтенасыщенные пласты и призабойную зону горизонтальной скважины

Группа изобретений относится к области нефтяной и газовой промышленности для интенсификации притока нефти. Способ включает доставку и размещение в горизонтальном окончании скважины устройства, оснащенного накопительным блоком электроэнергии, излучателем с двумя электродами, которые замыкаются по команде оператора калиброванной металлической проволокой, что приводит к ее взрыву и образованию направленной, точечной ударной волны высокого давления, распространяющейся радиально от заданных точек горизонтального ствола скважины с целью увеличения проницаемости призабойной зоны рабочих участков горизонтального ствола. Технический результат заключается в повышении эффективности эксплуатации наклонно направленной скважины с горизонтальным окончанием. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности для интенсификации притока нефти, природного газа, угольного газа - метана и сланцевого газа с помощью инициируемых физических полей устройством со сжигаемой калиброванной металлической проволокой, размещенным в горизонтальном окончании вертикально-наклонной скважины.

В нефтегазовой промышленности в нынешнем столетии резко усложнились конструкции скважин, которых все больше становится наклонно направленных с горизонтальным окончанием, что позволяет увеличить зону дренирования продуктивного пласта. Считается, что скважина с горизонтальным окончанием может иметь большую поверхность контакта с пластом породы, что увеличивает коэффициент извлекаемости углеводородов из скважины и ее приемистости. Строительство, освоение, эксплуатация и интенсификация притока углеводородов в таких скважинах существенно отличаются от технологии добычи углеводородов через вертикальные скважины, в этой связи методы, применяемые для интенсификации в вертикальных скважинах, в подавляющем большинстве не пригодны для горизонтальных скважин.

Например, кислотная обработка горизонтальной скважины позволяет проникнуть глубоко в пласт на участке только в несколько метров, однако положительная часть интервала останется забита механическими примесями или буровым раствором, другими отложениями, возникающими в процессе бурения, освоения и эксплуатации.

Из уровня техники известны способы воздействия физическими полями на призабойную зону вертикальных скважин путем создания депрессионно-репрессионных импульсов давления (Патенты RU 2276722 C1 (2006 г.); RU 2310059 C1 (2007 г.); RU 2373386 C1 (2009 г.). Однако эти способы невозможно использовать в горизонтальном окончании скважины в силу габаритных размеров устройств, конструктивных особенностей и специфики доставки аппаратуры в горизонтальный ствол скважины.

Из уровня техники известны способы интенсификации притока углеводородов с помощью различных вариантов гидроразрыва пласта (ГРП) (Патент RU 2278955, кл. Е21В 43/16, Е21В 43/27 (2006 г.); Патент №2442886 (2012 г.) Однако эти предлагаемые способы весьма сложны, высокозатратны, нуждаются в значительной предварительной подготовке мероприятия и скважины, обусловлены жесткими требованиями к выбору скважин под гидроразрыв пласта (ГРП), связанными с геолого-техническими особенностями залежи, расположением скважин на местности и могут быть успешными при соблюдении всех технических и технологических требований (толщина пласта, значительная удаленность от водонефтяного контакта (ВНК) и газонефтяного контакта (ГНК), значительный раздел пластов, специфика подбора жидкости разрыва и жидкости глушения, анизотропия пласта, достоверная информация о проницаемости), что в промысловой практике зачастую не соблюдается, либо информация для построения дизайна воздействия не достаточная. Зачастую мероприятия по проведению гидроразрыва пласта (ГРП) приводят к прорыву пластовых вод и преждевременному обводнению скважины.

Известно, что уже при бурении горизонтальных окончаний происходит нарушение коллекторских свойств призабойной зоны пласта:

- вторжение в пласт части бурового раствора;

- вторжение в пласт фильтрации бурового раствора;

- вторжение в пласт фильтрации цемента;

- разрушение перфорации и уплотнение материнской породы;

- мехпримеси в жидкости заканчивания или жидкости глушения, проникающие в пласт или забивающие перфорацию;

- вторжение в пласт жидкости глушения или заканчивания скважины:

- закупоривание пласта природными глинами;

- отложение парафинов и асфальтенов в пласте или в перфорации;

- отложение солей в пласте или перфорации;

- образование или закачка эмульсий в пласте;

- закачка растворителей с механическими примесями;

Все это приводит к снижению проницаемости призабойной зоны и, следовательно, продуктивности, зачастую более чем на 60% от проектной, а в тяжелых случаях, при большой глубине повреждений, к полному прекращению добычи из скважины.

Предлагаемый способ интенсификации притока углеводородов в горизонтальное окончание скважины позволяет не только адресно декольматировать (очищать) рабочие интервалы хвостовика, но и вовлекать в работу ранее пропущенные слабодренированные застойные зоны и пропластки, что позволяет максимально эффективно, экологически безупречно эксплуатировать скважину, не прибегая к гидроразрыву пласта (ГРП), кислотным ваннам на всех стадиях эксплуатации, начиная с освоения. При снижении дебита скважины в ходе эксплуатации предлагаемый способ позволяет неоднократно повторять процесс стимуляции до тех пор, пока эксплуатация скважины будет экономически выгодной.

Указанные результаты достигаются при осуществлении способа воздействия на нефтенасыщенные пласты и призабойную зону горизонтальной скважины, включающего погружение в скважину устройства для генерации импульсов, выполненного с возможностью взрывного образования плазмы, характеризующегося тем, что устройство погружают последовательно: вначале в вертикальную часть скважины, а затем при помощи средства доставки в горизонтальную, причем средство доставки выполняют с возможностью передачи усилия, необходимого для перемещения устройства по горизонтальной части скважины, при этом, когда устройство генерации импульсов погружают в горизонтальном направлении, одновременно контролируют усилие в точке соединения средства доставки и устройства генерации импульсов, а также расположение устройства относительно продольной оси скважины при помощи центратора, после того как устройство достигает намеченной точки, его активируют с образованием ряда последовательных колебаний, радиально распространяющихся от скважины вглубь пласта.

Кроме того, предлагается устройство для воздействия на нефтенасыщенные пласты и призабойную зону горизонтальных скважин для реализации вышеуказанного способа. Данное устройство включает корпус, излучатель, характеризующееся тем, что корпус выполнен двухмодульным, модули соединены между собой, причем в первом модуле размещены блок заряда конденсаторов, соединенный с оборудованием, размещенным на устье скважины с возможностью передачи данных и зарядки конденсаторов при помощи средства доставки, и датчик, контролирующий усилие, возникающее в месте соединения средства доставки с устройством, при этом во втором модуле расположены соединенные между собой блок конденсаторов, излучатель и блок подачи активного вещества, причем на корпусе второго модуля установлен с возможностью обеспечения совпадения продольной оси устройства и продольной оси скважины центратор, расположенный после блока подачи активного вещества.

Указанные результаты достигаются при осуществлении способа воздействия на продуктивные пласты углеводородов через горизонтальное окончание наклонно направленной скважины, включающего погружение в горизонтальное окончание устройства, генерирующего периодические, направленные, короткие импульсы за счет взрыва калиброванной металлической проволоки, образования плазмы и ударной волны высокого давления и содержащего блок накопительных конденсаторов, размещенных в металлическом контейнере круглой формы, внешним диаметром 42…60 мм, соединенных с контрольным модулем и оборудованием на устье скважины с возможностью передачи данных заряда и разряда накопительных конденсаторов с целью инициирования последовательных упругих колебаний в заданных точках горизонтального окончания. Количество импульсов и шаг по горизонтали излучателя определяется геолого-техническими характеристиками и геофизическими параметрами скважины.

Предложенное техническое решение поясняется следующими иллюстрациями:

Фиг. 1. Горизонтальная скважина с прибором, где 1 - агрегат с емкостью для сбора скважинной жидкости; 2 - эксплуатационная колонна, Д=146 мм; 3 - трубы НКТ, Д=73 мм; 4 - воронка НКТ; 5 - хвостовик, Д=102 мм; 6 - гибкая труба; 7 - геофизический кабель; 8 - переводник с мандрелью и обратным циркуляционным клапаном; 9 - кабельная головка; 10 - геофизический прибор; 11 - автономный прибор; 12 - подъемник ПКС 5Т; 13 - азотно-компрессорная станция.

Фиг. 2. Схема скважинного генератора плазменно-импульсного воздействия, где 14 - кабельный наконечник НКБ-3-36; 15 - блок управления и телеметрии; 16 - блок накопителей энергии; 17 - излучатель; 18 - корпус податчика; 19 - центратор.

Фиг. 3. Принципиальная схема спецподъемника, где 20 - транспортное средство (шасси); 21 - барабан; 22 - гибкая труба; 23 - привод барабана, 24 - устьевой податчик; 25 - привод устьевого податчика; 26 - противовыбросовое оборудование; 27 - фонтанная арматура скважины; 28 - герметизирующее устройство; 29 - кабина оператора с системой управления.

Способ реализуется следующим образом: погружают в горизонтальное окончание скважины, на гибкой трубе типа колтюбинг устройство, генерирующее периодические направленные короткие импульсы за счет взрыва калиброванной проволоки, приводящего к образованию плазмы и направленной радиально ударной волны высокого давления. Устройство при этом содержит блок накопительных конденсаторов, размещенных в металлическом контейнере круглой формы, соединенных с контрольным модулем и оборудованием на устье скважины с возможностью передачи данных заряда и разряда накопительных конденсаторов для активации указанного устройства для создания ряда последовательных упругих колебаний в заданных точках горизонтального окончания.

При реализации способа возникает необходимость, в отличие от работы на вертикальной скважине, не просто опускать устройство, а проталкивать его вперед с определенным усилием. Для этого используется технология «гибкая труба» типа колтюбинга, заключающаяся в погружении в скважину гибких насосно-компрессорных труб, намотанных на барабан, установленный на специализированное автомобильное шасси. Гибкая труба с помощью специального наконечника и шарнира у головки устройства закрепляет устройство, оборудованное центратором, проталкивает его в горизонтальный ствол скважины на заданную глубину, при этом, во избежание аварии, осевое усилие контролируется датчиком давления с передачей информации на контрольный модуль. Рабочие интервалы горизонтального окончания предварительно определяются геофизической аппаратурой с выставлением меток на экране контрольного модуля.

При достижении заданных точек в горизонтальном окончании по команде оператора происходит разряд батареи конденсаторов через калиброванную проволоку, замыкающую электроды, что приводит к образованию периодических импульсов высокого давления, которые не только декольматируют призабойную зону, но и увеличивают проницаемость в ранее пропущенных застойных зонах, что позволяет максимально эффективно извлекать углеводороды из продуктивной залежи по всему рабочему интервалу горизонтального окончания.

Для эффективного применения указанного способа скважина должна отвечать следующим требованиям:

- компоновка горизонтального окончания должна быть с минимальным внутренним диаметром не менее 75 мм;

- обсадная колонна должна быть герметичной:

- проводится прямая промывка скважины с добавлением, в случае необходимости, в промывочную жидкость деструктора;

- фонтанная аппаратура должна иметь проходные сечения не менее 75 мм;

Проходные отверстия 75 мм позволяют проводить в скважину спуск необходимого технологического оборудования.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, описание изобретения следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

1. Способ воздействия на нефтенасыщенные пласты и призабойную зону горизонтальной скважины, включающий погружение в скважину устройства для генерации импульсов, выполненного с возможностью взрывного образования плазмы, характеризующийся тем, что устройство погружают последовательно: вначале в вертикальную часть скважины, а затем при помощи средства доставки в горизонтальную, причем средство доставки выполняют с возможностью передачи усилия, необходимого для перемещения устройства по горизонтальной части скважины, при этом, когда устройство генерации импульсов погружают в горизонтальном направлении, одновременно контролируют усилие в точке соединения средства доставки и устройства генерации импульсов, а также расположение устройства относительно продольной оси скважины при помощи центратора, после того как устройство достигает намеченной точки, его активируют с образованием ряда последовательных колебаний, радиально распространяющихся от скважины вглубь пласта.

2. Устройство для воздействия на нефтенасыщенные пласты и призабойную зону горизонтальных скважин для реализации способа по п.1, содержащее корпус, излучатель, характеризующееся тем, что корпус выполнен двухмодульным, модули соединены между собой, причем в первом модуле размещены блок заряда конденсаторов, соединенный с оборудованием, размещенным на устье скважины с возможностью передачи данных и зарядки конденсаторов при помощи средства доставки, и датчик, контролирующий усилие, возникающее в месте соединения средства доставки с устройством, при этом во втором модуле расположены соединенные между собой блок конденсаторов, излучатель и блок подачи активного вещества, причем на корпусе второго модуля установлен с возможностью обеспечения совпадения продольной оси устройства и продольной оси скважины центратор, расположенный после блока подачи активного вещества.