Спосіб глибокого свабирування свердловин і пристрій для його здійснення

1. Спосіб глибокого свабирування свердловин, що містить створення глибокого і тривалого зниження тиску в зоні продуктивного пласта у порівнянні з пластовим тиском, який відрізняється тим, що свердловину, обладнану насосно-компресорними трубами (НКТ), заповнюють робочою рідиною до максимально можливого рівня, до гирла свердловини, але не нижче динамічного рівня свердловини, після чого герметично перекривають фонтанну арматуру на свердловині, а через насосно-компресорні труби здійснюють відкачування рідини із зони колектора впритул до вибою свердловини чи до рівня рівноважного стану, обумовленого припливом рідини в колекторі і продуктивністю відкачування, після чого рідина, розташована між обсадною колоною і ставом насосно-компресорних труб, зависає, створюючи розтягові напруження, обумовлені власною вагою стовпа рідини в міжтрубному просторі, а фонтанну арматуру на гирлі насосно-компресорних труб також герметично перекривають, потім глибокий вакуум, який створився над висячим стовпом рідини у міжтрубному просторі, плавно з'єднують з внутрішньою порожниною насосно-компресорних труб і залишають в такому стані до вирівнювання статичних рівней рідини у затрубному просторі усередині обсадної колони та усередині насосно-компресорних труб за рахунок припливу рідини із колектора після багатократного впливу на колектор затухаючими наддовгими хвилями асиметричної структури, в яких переважають фази розтягу. 2. Спосіб глибокого свабирування свердловин за п. 1, який відрізняється тим, що після відкачування рідини через насосно-компресорні труби, фонтанну арматуру на гирлі насосно-компресорних труб герметично закривають, після чого повністю відкривають фонтанну арматуру на гирлі обсадної колони і залишають в такому стані до вирівнювання статичних рівней рідини у міжтрубному просторі A (54) СПОСІБ ГЛИБОКОГО СВАБИРУВАННЯ СВЕРДЛОВИН І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 30057 Винахід належить до гірничої справи і може бути використаний при видобуванні корисних копалин через свердловини. Відомий спосіб направленого хвильового впливу на гірничі породи на місці залягання (А.С. СРСР № 1030540, Кл. Е21В43/28, 1980 р.). Недоліком способу є те, що в ньому не ставиться і не вирішується завдання створення глибокого розрідження в свердловині та в колекторі за допомогою хвиль. Найбільш близьким технічним вирішенням, обраним в якості прототипу є спосіб підвищення проникності гірничих порід на місці залягання (А.С. СРСР № 1240112, Кл. Е21В43/28, 1983 р.). Спосіб містить розкриття пласта корисних копалин свердловиною, подавання у свердловину рідини. На рідину впливають ударними хвилями з поверхні, передають їх через рідинний хвилевод в свердловині і на відбивачі повертають уздовж пласта. Недоліком способу є генерування і випромінювання у пласт хвиль стиснення, що не вирішує проблему свабирування свердловини, яке полягає в створенні глибокого розрідження в свердловині. Пристрій, що реалізує вищеназваний спосіб, складається з генератора хвиль на поверхні та хвильового відбивача в свердловині, з'єднаних між собою хвилеводом, яким є свердловина, заповнена рідиною. Недоліком відомого пристрою є те, що він не створює розтягових хвиль, які забезпечують розрідження в свердловині. Завданням винаходу є створення глибокого розрідження в свердловині та в колекторі, як результату свабирування, за допомогою як статичних, так і хвильових тисків. Це досягається тим, що забезпечують підвішений стан стовпа рідини в свердловині після відкачування через насосно-компресорні труби підпираючого стовпа рідини, що знаходиться усередині насосно-компресорних труб. Рідина, розташована поміж обсадної колони і ставом насоснокомпресорних труб, зависає, створюючи розтягові напруження, що обумовлені власною вагою стовпа рідини в міжтрубному просторі. Глибокий вакуум, утворившийся над висячим стовпом рідини в міжтрубному просторі плавно з'єднують з внутрішньою порожниною насосно-компресорних труб для створення ефекту швидкопроминаючого хвильового свабирування свердловини в зоні колектора з наступним утворенням падаючим стовпом рідини наддовгої хвилі розтягу, поступово затухаючої в свердловині в зоні колектора і в самому колекторі, забезпечуючи таким чином ефект свабирування (підсосу рідини до свердловини) на відстані до десяти кілометрів від свердловини. Технічна ефективність від реалізації винаходу полягає в утворенні глибокого вакууму в свердловині у вигляді наддовгої хвилі розтягу, що охоплює площину колектора на відстані до десяти кілометрів по радіусу від свердловини. Споживча ефективність від реалізації винаходу полягає у зниженні витрат на видобування за рахунок зменшення кількості свердловин, збільшення дебіта і підвищення коефіцієнта видобування. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що спосіб глибокого свабирування свердловин і колектора включає створення глибокого та тривалого зниження тиску в зоні продуктивного пласта у порівнянні з пластовим тиском. Для цього свердловину, обладнану насоснокомпресорними трубами (НКТ), заповнюють робочою рідиною до максимально можливого рівня, наприклад до гирла свердловини, після чого герметично перекривають фонтанну арматуру на свердловині, а через насосно-компресорні труби здійснюють відкачування рідини із зони колектора впритул до вибою свердловини чи до рівня рівноважного стану, зумовленого припливом рідини в колекторі та продуктивність відкачування, після чого рідина, розташована між обсадною колоною і ставом насосно-компресорних труб, зависає, створюючи розтягові напруження, обумовлені власною вагою стовпа рідини у міжтрубному просторі, а фонтанну арматуру на гирлі насосно-компресорних труб також герметично перекривають, потім глибокий вакуум, який створився над висячим стовпом рідини у міжтрубному просторі плавно з'єднують з внутрішньою порожниною насосно-компресорних труб і залишають в такому стані до вирівнювання статичних рівней рідини у міжтрубному просторі, усередині обсадної колони та усередині насосно-компресорних труб за рахунок припливу рідини з колектора після багатократного впливу на колектор затухаючими наддовгими хвилями асиметричної структури, в яких переважають фази розтягу. Для створення асиметричних хвиль з переважанням хвиль розтягу, усередині насосно-компресорних труб, після відкачування рідини через насосно-компресорні труби, фонтанну арматуру на гирлі насосно-компресорних труб герметично закривають, після чого повністю відкривають фонтанну арматуру на гирлі обсадної колони і залишають у такому стані до вирівнювання статичних рівней рідини у міжтрубному просторі та усередині насосно-компресорних труб за рахунок припливу рідини із колектора. Для створення асиметричних хвиль з переважанням хвиль розтягу, усередині обсадної колони, після відкачування рідини через насосно-компресорні труби фонтанну арматуру на гирлі насоснокомпресорних труб повністю відкривають, після чого повністю відкривають фонтанну арматуру на гирлі обсадної колони і залишають в такому стані до вирівнювання статичних рівней рідини у міжтрубному просторі та усередині насосно-компресорних труб за рахунок припливу рідини з колектора. Для забезпечення режиму нерівномірності навантаження колектора, що забезпечує штучне пороутворення в режимі дилатансії, після відкачування рідини через насосно-компресорні труби, фонтанну арматуру на гирлі обсадної колони повністю відкривають на 1-5 сек, після чого повністю закривають, а через час, що вимірюється не менше однієї хвилини - цикл багаторазово повторюють до вирівнювання статичних рівней рідини в міжтрубному просторі і усередині насосно-компресорних труб за рахунок припливу рідини із колектора. Пристрій, що реалізує спосіб глибокого свабирування свердловин, містить в собі: обсаджену 2 30057 свердловину, насосно-компресорні труби усередині свердловини і засоби відкачування рідини через насосно-компресорні труби (насос, ерліфт), а також фонтанну арматуру на гирлі обсадної колони і насосно-компресорних труб. Відповідно до винаходу, для забезпечення рівномірного градієнта тисків по всьому плоскому перерізу відриву відкачуваємої рідини від висячого стовпа рідини, в зоні відриву відкачуваємої через насосно-компресорні труби рідини від висячого в міжтрубному просторі стовпа рідини, установлюють плаваючий розподілювальний паккер, причому паккер установлюють вище зони колектора, забезпечуючи при цьому центрування насоснокомпресорних труб в обсадній колоні центратором в зоні паккера. Для повороту вектора швидкості хвильового руху рідини на протилежне, при русі хвилі з обсадної колони в насосно-компресорні труби, і навпаки, на вибої свердловини нижче насосно-компресорних труб установлено стандартний фазовий перетворювач, який здійснює поворот фази хвилі на протилежну. Для забезпечення вільного спуску-підйому стандартного фазового перетворювача і зниження витрат енергії при зміні напряму хвильового руху, стандартний перетворювач розташовують в обсадній колоні з зазором, який не перевищує 5% від площі поперечного перерізу внутрішнього діаметра обсадної колони, і прилаштовують до нижнього торця насосно-компресорних труб на плоских, уздовж радіуса, ребрах. Винахід ілюструється кресленням, де на фігурі схематично наведено пристрій для глибокого свабирування свердловин і колектора. Спосіб глибокого свабирування свердловин і колектора здійснюється таким чином. Свердловину, обладнану насосно-компресорними трубами, заповнюють робочою рідиною до максимально можливого рівня, наприклад до гирла свердловини, але не нижче динамічного рівня свердловини, після чого герметично перекривають фонтанну арматуру на обсадній колоні. Через насосно-компресорні труби здійснюють відкачування рідини із зони колектора, впритул до вибою свердловини чи до рівня рівноважного стану, обумовленого припливом рідини в колекторі та продуктивністю відкачування. Після цього рідина, що міститься поміж обсадної колони та ставом насосно-компресорних труб, зависає, створюючи розтягові напруження, які обумовлені власною вагою стовпа рідини у міжтрубному просторі. Фонтанну арматуру на гирлі насосно-компресорних труб також герметично перекривають. Потім глибокий вакуум, що утворився над висячим стовпом рідини у міжтрубному просторі, плавно з'єднують зі зовнішньою порожниною насосно-компресорних труб і залишають у такому стані до вирівнювання статичних рівней рідини у затрубному просторі усередині обсадної колони і усередині насоснокомпресорних труб за рахунок припливу рідини із колектора. Після багаторазового впливу на колектор затухаючими наддовгими хвилями асиметричної структури, в яких переважають фази розтягу, тиски в міжтрубному просторі та усередині насосно-компресорних труб вирівнюються, залишаючись при цьому нижче величини пластового тиску, до здобуття свердловиною свого статистичного рівня. На протязі всього цього періоду рівень рідини в свердловині буде нижче статичного, а тиск – нижче пластового, і тому буде здійснюватися приплив рідини до свердловини. При русі висячого стовпа рідини униз після з'єднання порожнини глибокого вакууму з вибоєм свердловини через насосно-компресорні труби, відбувається поворот напрямку вектора швидкості руху на протилежний напрямок за допомогою фазового перетворювача хвиль, що породжує хвилю розтягу (ежекції) в обсадній колоні. Вибіг стовпа рідини із міжтрубного простору в порожнину насосно-компресорних труб після його повороту на стандартному фазовому перетворювачі хвиль породжує нову хвилю розтягу в зоні колектора, і так далі до повного затухання хвилі. Відкриття фонтанної арматури на гирлі насосно-компресорних труб чи на гирлі обсадної колони дозволяє збільшити у кожному з випадків амплітуду хвильового руху рідини при коливаннях в процесі затухання. Для збільшення нерівномірності навантаження колектора стовп рідини скидають по частинам, відкриваючи фонтанну арматуру на 1-5 сек. через кожну хвилину часу. Пристрій, що реалізує спосіб, містить в собі обсадну колону 1, усередині якої опущено став насосно-компресорних труб 2. Усередині насоснокомпресорних труб 2 змонтовано ерліфтні труби 3. В зоні колектора 4 на нижньому торцю насоснокомпресорних труб 2 змонтовано стандартний фазовий перетворювач хвиль 5 на плоских, уздовж радіуса, пластинах 6. Над колектором 4 уздовж насосно-компресорних труб 2 переміщується плаваючий паккер 7 та центратор 8 насосно-компресорних труб в обсадній колоні. Став насосно-компресорних труб 2 забезпечено гирловинною фонтанною арматурою 9. Фонтанною арматурою 10 забезпечена обсадна колона 1. Став ерліфтних труб 3 містить фонтанну арматуру 11. Поміж виводами на поверхню обсадної колони 1 і насосно-компресорних труб 2 установлена труба 12 з фонтанною арматурою 13. Пристрій працює так. Відкривається фонтанна арматура 10 і міжтрубний простір усередині обсадної колони заповнюється рідиною до гирла свердловини, але не нижче динамічного рівня. Після цього фонтанна арматура 10 закривається і відкривається фонтанна арматура 11 на ерліфтних трубах. У ерліфтні труби 3 надається газ і через насосно-компресорні труби 2 здійснюється відкачування рідини із свердловини. Відкачування здійснюється до відриву рідини на розподілювальному паккері 7. Після цього закривається фонтанна арматура 11 і стовп рідини у міжтрубному просторі обсадної колони зависає, створюючи у верхній частині розрідження, яке дорівнює вазі стовпа рідини. Після цього відкривається найближня до свердловини фонтанна арматура 9, фонтанна арматура 13 та найближня до свердловини фонтанна арматура 10. Розрідження над висячим стовпом рідини після цього передається на вибій свердловини, спричиняючи наддовгу хвилю розрідження в колекторі 4, яка забезпечує свабирування колектора на 3 30057 відстані до десяти кілометрів від свердловини. Стовп рідини із обсадної колони 1, який рухається назустріч розрідженню усередині насосно-компресорних труб, створює у міжтрубному просторі хвилю стиснення, яка на стандартному фазовому перетворювачі хвиль 5 перетворюється у хвилю розтягу. В подальшому здійснюється вибіг рідини із обсадної колони 1 усередину насосно-компресорних труб 2. Після досягнення максимальної амплітуди вибігу усередині насосно-компресорних труб 2 рідина знову направляється униз, створюючи хвилю стиснення, яка на стандартному фазовому перетворювачі хвиль 5 - перетворюється у хвилю розтягу, направляючись у міжтрубний простір усередині обсадної колони. І далі цикл по вторюється до повної утрати енергії стовпом рідини. Далі, до досягнення свердловиною статичного рівня, йде процес свабирування зниженим статичним тиском у свердловині. Варіанти роботи пристрою для глибокого свабирування свердловин передбачає створення повітряної подушки усередині насосно-компресорних труб 2 і обсадної колони 1 шляхом закриття арматури 9 і 10 для забезпечення умов більш тривалого затухання хвилі, але з меншою амплітудою. Передбачено варіант поступового використання енергії висячого стовпа рідини шляхом багаторазового відкриття фонтанної арматури 9, 10 і 13 на короткі проміжки часу (на 1-5 сек). 4 30057 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5