Пристрій для обробки привибійної зони продуктивного пласта

1. Пристрій для обробки привибійної зони продуктивного пласта, що містить колону герметичних насосно-компресорних труб, зверху над якою розташований генератор пдроудару, встановлений з можливістю передачі дії всередину колони, а в нижній частині якої встановлений пристрій, резервуар із робочою рідиною, насос, вхід якого сполучений Із резервуаром, а вихід із порожниною колони, засіб герметизації свердловини, засіб герметизації верхньої частини колони, який відрізняється тим, що містить засіб для сполучення порожнини свердловини з резервуаром, а відхилювальний пристрій виконаний у вигляді порожнистого тіла обертання з по довжніми наскрізними пазами на бічній поверхні, довжина яких дорівнює величині проекції на вертикальну вісь свердловини мінімальної відстані між двома близько розташованими щілинами перфорації, а всередині нижньої частини тіла обертання встановлено конічний відбивач. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що тіло обертання являє собою гіперболічний параболоїд, радіус кривизни якого забезпечує фокусування акустичних хвиль у глибині щілин перфорації. 3. Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що тіло обертання являє собою циліндр. 4. Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що конічний відбивач встановлений із можливістю регулювання зазору між внутрішньою бічною поверхнею т т а обертання і конусом відбивача. 5 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що резервуар містить вимірювальний засіб, встановлений із можливістю відображення в ньому рівня робочої рідини. Є. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що внутрішня бічна поверхня наскрізних подовжніх пазів розташована під гострим кутом до бічної поверхні тіла обертання таким чином, щоб отвір паза на зовнішній поверхні тіла обертання був меншим за отвір паза на його внутрішній поверхні Корисна модель відноситься до гірничовидобувної промисловості, а саме до галузі видобування текучих рідких або газоподібних середовищ через свердловини, і може бути використана для підвищення проникності колекторів при обробці привибійних зон продуктивних пластів, зокрема, складених Із щільних малопроникних теригенних прничних порід, непроникність яких викликана релаксацією напруг навколо свердловиини. Для обробки колекторів у теригенних прничних породах найчастіше застосовують пристрої, які викликають гідророзрив пласта [1]. Пристрій містить засіб для створення тиску, тобто, насос для нагнітання робочої рідини або піни під високим статичним тиском у свердловину, що пробурена через продуктивний пласт, та засіб герметизації свердловини Щілини перфорації, попередньо утворені в свердловині, під дією високого тиску стають своєрідними концентраторами напруг, у яких по лініях найменшого опору, утворених тріщинами, відбувається розрив гірничної породи, розширення і розвиток тріщин у пласті. Пристрій простий і нескладний в експлуатації, але для інтенсіфікації добичі з дуже щільних теригенних порід пристрій неефективний. Висока щільність і низька проникність порід викликають необхідність створення надвисоких навантажувальних тисків, що вже само по собі викликає технічні труднощі як наприклад, необхідність ущільнення вузлів пристрою, додаткового зміцнення експлуатаційної колони та цементного кільця свердловини і т. ін. Крім того, трапляється, що надмірний тиск призводить до порушень гірничотехнічних і прничогеологічних умов розробки родовища, відновити які потім неможливо ніякими відомими способами і засобами. Після такої обробки робоча свердло =3 ЗГ 5G7 вина може зовсім вийти із складу діючих Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, є пристрій обробки лривибійної зони продуктивного пласта [2] Відомий пристрій містить колону герметичних НКТ, над якою розташовано генератор пдроудару, встановлений з можливістю передачі впливу останнього всередину колони, а в нижній її частини встановлено відхилювапьний пристрій У нижній частині колони НКТ перед відхилювань ним пристроєм встановлено дросель, за допомогою якого регулюють витрати робочої рідини, що подається у свердловину Пристрій містить також резервуар із робочою рідиною, нассе, входом сполучений із резервуаром, а виходом з порожниною колони, засіб герметизаціґ свердловини і засіб герметизації верхньої частини колони Недоліком відомого пристрою є неможливість здійснення спрямованої ударної дії і впливу звукових хвиль на зони, у яких концентрується напруга, що виникла при перерозподілі гірського тиску, тобто на зони рівноваги, що врівноважують гірський тиск Відхилювавльний пристрій відхиляє і розділяє безупинну силову хвилю на дискретні імпульси завдяки спеціально передбаченим подовжнім пазам на його поверхні Цим він посилює нерівномірність навантаження, що тільки знижує вплив статичного і ударного навантаження і для досягення у свердловині тиску, вищого за поротовий, викликає необхідність ще більшого підняття тиску До того ж, пристрій при експлуатації потребує великих трудовитрат, які викликані тривалістю дії на продуктивний пласт для досягенння бажаного збільшення його продуктивності, і трудовитрати ці не завжди виправдані, тому що можуть призвести до негативного результату - до руйнації свердловини Крім того, проходження пдроудару через дросельний отвір несприятливо позначається на працездатності пристрою, веде до перевантажень, викликає розгерметизацію і обриви НКТ При створенні пристрою спирались на відомий факт, що існуючий на глибинах в сформованих напластуваннях прничних порід тиск, так званий прничний тиск, при проведенні прничних виробок перерозподіляється, і поблизу контура пробуреної свердловини утворюються одиничні зони рівноваги, у котрих концентруються напруження, які вріноважують перерозподілений прничний тиск навколо зазначеної гірської виробки У основу корисної моделі поставлена задача розробити пристрій для обробки привибійної зони продуктивного пласта, у якому шляхом удосконалення відхилювального пристрою досягають можливості концентрувати акустичний вплив у щілинах перфорації, впливаючи на зони рівноваги, що врівноважують прничний тиск, турбулізувати потік робочої рідини в МІСЦІ розташування відхилювального пристрою, створюючи кавітаційні процеси, і тільки потім утворювати додаткову силову дію, яка розширює, доповнює і закріплює ефект, досягнутий впливом звукового імпульсу і кавітації Така ПОСЛІДОВНІСТЬ впливу акустичної, кавітаційної та силової дії на зони рівноваги дозволяє знизити робочий тиск, створюваний пристроєм, що необхідний для трпциноутворення Зниження робочого тиску, відсутність звужень у пристрої підвищують його надійність t працездатність Невисокий навантажувальний статичний тиск дає можливість використовувати пристрій як для реконструкції старих, недіючих, закольматованих свердловин, що не піддаються відновленню ніякими відомими засобами, так і для підвищення продуктивності нових працюючих свердловин із зниженим дебітом Пристрій складається з нескладного, широковживаного, некоштовного обладнання та потребує невеликих трудовитрат по його обслуговуванню Поставлена задача вирішена тим, що пристрій для обробки привибійної зони продуктивного пласта, що містить колону герметичних насоснокомпресорних труб, зверху над якою розташований з можливістю передачі дії всередину колони генератор пдроудару, а на нижньому КІНЦІ встановлений вщхилюеальний пристрій, резервуар із робочою рідиною, насос, вхід якого з'єднаний із резервуаром, а вихід із порожниною колони, засіб герметизації саердловини, засіб герметизації верхньої частини колони, відповідно до корисної моделі додатково містить засіб для поєднання порожнини свердловини з резервуаром, а відхилювальний пристрій виконаний у вигляді порожнистого тіла обертання з подовжніми наскрізними пазами на бічній поверхні, довжина яких дорівнює величині проекції на вертикальну вісь свердловини мінімальної відстані між двома близько розташованими щілинами перфорації, при цьому всередині порожнини в нижній частині тіла обертання встановлено конічний відбивач Конічний відбивач відповідно до корисної моделі може буїи поєднаний із тілом обертання нерухомо, а може бути встановлений у ньому з можливістю регулювання зазору між внутрішньою бічною поверхнею тіла обертання і конусом відбивача Таке регулювання зазора дозволяє змінювати кут відхилювання гідроакустичного імпульсу, пристосовуючи вщхилювальний пристрій до зони перфорації свердловини, що підлягає обробці Відповідно до корисної моделі резервуар пристрою містить вимірювальний засіб, встановлений із можливістю відображення рівня робочої рідини в ньому Тіло обертання відповідно до корисної моделі може бути виконане у вигляді циліндра або порожнистого гіперболічного параболоїда, радіус кривизни якого забезпечує фокусування акустичних хвиль у глибині щілин перфорації і залежить від глибини від глибини перебування зони перфорації у свердловині, міцності характеристик оброблюваних гірничих порід та довжини щілин перфорації Для кожної свердловини параметри відхилювального пристрою підбирають індивідуально шляхом розрахунків та дослідів, грунтуючись на попередніх результатах геофізичного обстеження свердловини Якщо оброблювальні гірничі породи мають велику ЩІЛЬНІСТЬ, а щілини перфорації мають велику довжину, тобто сягають глибоко в товщу пласта, необхідно, щоб акустична дія пдроудару поширювалась на велику відстань вздовж щілини t мала при цьому велику інтенсивність впливу, тіло обертання у цьому випадку виконують у вигляді гіперболічного параболоїда з великим радіусом кривизни, якщо щільність породи велика, а щілини перфорації недовгі і посилену сфокусоззну ДІЮ 567 акустичних хвиль потрібно прикладати неглибоко від поверхні свердловини, то радіус кривизни параболоїда вибирають меншим Якщо породи колектора мають початкову проникність, у концентрації акустичних хвиль немає потреби. У цьому випадку обирають циліндричну форму тіла обертання. Внутрішня бічна поверхня подовжніх наскрізних пазів відповідно до корисної моделі розташована пщ гострим кутом до бічної поверхні тіла обертання таким чином, щоб отвір паза на зовнішній поверхні тіла обертання був меншим за отвір паза на його внутрішній поверхні Таке виконання пазів дозволяє створювати додаткову ежекцію робочої рідини при витіканні Ті з НКТ. На поданому кресленні наведено схематичне виконання пристрою для привибійної обробки продуктивного пласта, оснащеного відхилювальним пристроєм, що має вигляд гіперболічного параболоїда. Пристрій містить колону 1 НКТ. складену з окремих ізольованих між собою труб. Над колоною встановлений з можливістю передачі своєї дії всередину колони генератор пдроудару. У якості генератора пдроудару може бути використаний будь-який ударний інструмент 2, здатний до генерації удару, наприклад гідравлічний молот. Ударний інструмент обладнаний в своїй верхній частині підвісним пристосуванням 3 і сполучений з колоною через перехідник 4 і засувку 5. На нижньому кінці колони встановлений аідхилювальний пристрій 6. Пристрій 6 може бути закріплений нерознімно або рознімно, наприклад, за допомогою різьбового з'єднання. Відхилювальний пристрій 6 складається з тіла 7 обертання і конічного відбивача 8. Конічний відбивач 8 встановлено всередині порожнини в нижній частині тіла 7 обертання Конічний відбивач може бути виконаний нерознімо з тілом обертання, а може бути встановлений з можливістю регулювання зазора між внутрішньою бічною поверхнею тіла 7 І конусом відбивача. 8, наприклад, через виконання різьбового об'єднання сполучних поверхонь деталей 7 і 8. Завдяки виконанню тіла 7 "обертання у вигляді порожнистого гіперболічного параболоїда відхилювальний пристрій 6 має здатність одно- • часного відхилення, репродукування впливу пдроудару на бічні поверхні свердловини і, концентрації його в глибині щілин 9 перфорації. Тіло 7 обертання має на своїй бічній поверхні подовжні наскрізні пази 10. довжина котрих 5 дорівнюс величині проекції на вертикальну вісь свердловини 11 мінімальної' відстані між двома близько розташованими щілинами перфорації. Відстань між щілинами перфорації визначена в результаті попердньо проведених геофізичних досліджень. Пристрій містить також резервуар 12 з робочою рідиною, насос 13, вхідний патрубок , якого з'єднаний із резервуаром 12, а вихідний - з порожниною колони 1. Об'ємна витрата насоса повинна бути підібрана так, щоб вона була більшою за поточну приймальну здатність пласта. У резервуарі встановлено вимірювальний засіб, наприклад міряльну лінійку 14, з можливістю Відображення рівня робочої рідини в резервуарі Пристрій містить також засіб 15 герметизації свердловими і засіб 16 герметизації верхньої частини колони При цьому порожнина свердловини сполучена трубопроводом 17 з резервуаром Пристрій монтують та використовують таким чином. На нижній частині колони 1 встановлюють відхилювальний пристрій 6 Підвищують ударний інструмент 2 э колоною за допомогою підвісного пристосування 3 до вишки агрегату для капітального ремонту свердловин, опускають колону у свердловину і нарощують її стандартними трубами до рівня зони перфорації Місця поєднання труб зміцнюють спеціальною мастикою і герметизують ізолювальною стрічкою ФУМ Зверху на колону 1 встановлюють ударний інструмент 2. Поєднують ударний інструмент 2 через перехідник 4 * засувку 5 із колоною 1 НКТ Встановлюють колону так, щоб її нижній кінець із відхилювальним пристроєм 6 був розташований на початковій ділянці перфорованого пласта. Герметизують свердловину 11, трубопроводом 17 поєднують порожнину свердловини з резервуаром 12 для повернення в резервуар залишків рідини, яка переповнює свердловину. Порожнину колони 1 поєднують з вихідним патрубком насоса 13 Заповнюють свердловину робочою рідиною, наприклад пластовою водою. Пластову воду розроблюваного колектора використовують в якості робочої рідини часто, зважаючи на ії безкоштовність та вважаючи, що внутрішні коливання часток пластової води, збігаючись з коливаннями порід, призводять до додаткових резонансних коливань, які теж здійснюють свій вплив на зони рівноваги Через колону 1 робочу рідину з резервуара 12 безупинно нагнітають у свердловину за допомогою насоса 13, підтримуючи незмінним його витрату. Залишки непоглинутої пластом рідини витискуються із свердловини в резервуар і знову потрапляють із резервуара у свердловину за схемою- резервуар насос — колона НКТ - свердловина — резервуар Встановлена у резервуарі 12 вимірювальна лінійка 14 дозволяє безупинно вимірювати поглинання робочої рідини і у такий спосіб непрямо визначати поточну приймальну здатність пласта Зміну поточної приймальної здатності пласта можна визначати І реєструвати в автоматичному режимі, оснастивши пристрій для обробки привибійної зони автоматичною системою керування (АСК), а також пристроями світлової або звукової сигналізації. Системи такого типу загальновідомі, вони не стосуються суті корисної моделі, тому детально не описані. Піднімають тиск у системі і створюють надлишковий змінник статичний тиск Величину надлишкового тиску змінюють від мінімального значення, яке забезпечує постійне підтискання робочої рідини до ударного інструмента 2, до максимальної величини, що не переаищує тиску репресії з урахуванням тиску стовпа робочої родини. Переважно максимальний тиск вибирають у межах 0,3-41,5 МПа/с. На хвилю перемінного статичного тиску накладають імпульси сили від пдроудару, які генерують із частотою в межах (25-35) с , і передають імпульси по стовпу рідини всередину свердловини. Виникаючі від удару акустичні хвилі також поширюються по стовпу робочої рідини. Оскільки швидкість поширення звукових хвиль вище швидкості поширення сило 567 вих хвиль, вони досягають відхилювального пристрою 6 раніше, змінюють напрямок прямування, відбиваючись від конічного відбивача 8, репродукуються на бокові поверхні свердловини 11, і завдяки формі тіла 7 обертання, фокусуючись у пучок, потрапляють у щілини 9 перфорації. Оператор безпосередньо або через керуючий пристрій АСК контролює зміну інтенсивності звукових коливань. Якщо звукова хвиля не потрапила в зону рівноваги, інтенсивність звуку не змінюється. Колону 1 із відхилювальним пристроєм 6 переміщають униз вздовж ділянки перфорованого пласта свердловини на відстань 5. Знову тювторюють дію гідроударом І знову визначають наявність влучення в зону рівноваги. У такий спосіб здійснюють послідовну обробку всіх щілин перфорації по всій товщі продуктивного пласта, виявляючи максимально можливу кількість зон рівноваги. Сфокусований акустичний вплив у зазначених зонах призводить до їхнього розвантаження з утворенням мікротріщин, а імпульсний вплив гідроудара далі призводить до лавинного тріщиноутворення До впливу на колектор звукової ХВИЛІ змінного характеру додається вплив виникаючої при цьому акустичної кавитації. Акустична кавитація додатково сприяє виникненню t розвитку тріщин. Зафіксувавши влучення в зону рівноваги, оператор безпосередньо або через виконавчий орган АСК продовжує діяти на пласт пульсуючим силовим навантаженням гідроудару. Виниклі при цьому тріщини лавинно переходять в ешелони тріщин нормального розриву, які спрямовані всередину пласта, поєднують між собою і відкривають закриті тріщини, тобто перетворюють пасивну пористість пласта в активну. При фіксації додаткової приймальної здатності гідроударнохвильову обробку прошарку пласта ведуть до стабілізації приймальної здатності, але при цьому поглинання рідини пластом повинно складати переважно не менше 10 м 3 для кожної оброблюваної ділянки. Після гідроударнохвильової обробки й одержання стабільних результатів закачування в продуктивний пласт робочої рідини, спостерігають збільшення проникності пласта щодо притоку до свердловини запасів, які раніше не могли бути вибрані. З 1997 року пристрій для обробки привибійної зони продуктивного пласта був випробуваний на продуктивних пластах свердловин різноманітних родовищ. На всіх оброблених цим пристроєм сверловинах були отримані позитивні результати, видобуток із всіх оброблюваних покинутих свердловин було отримано, а діючі свердловини після обробки збільшили свій видобуток, чому є підтвердженням нижченаведені приклади. Приклад 1. Свердловина № 81 Богдановського родовища. Дебіт до обробки 1,3 т за добу. Після обробки дебіт сведловини збільшився до 7,103 т за добу. За період з жовтня 1997 року по цей час свердловина дала додатково близько 3 тис. т нафти. Приклад 2. Свердловина На 86 Богдановеького родовища. Дебіт до обробки 0,1 т за добу. Після обробки дебіт сведловини збільшився до 5,2 т за добу. Свердловина працювала з жовтня 1997 р. по грудень 1998 р. і була втрачена у зв'язку зі спробою повторно підвищити продуктивність свердловини шляхом застосування гідророзриву в сполученні з кислотною обробкую. Приклад 3. Свердловина № 9 Південно-Афанасьєвського родовища. Дебіт до обробки - епізодично до 0,73 т за добу. Після обробки з 01 02.99 по 01.10.99 дала додатково 292 т нафти і 201 тис. м 3 газу. Приклад 4. Свердловина № 6 Південно-Афанасьєвського родовища Дебіт до обробки 0,84 т за добу. Після обробки з 01 02.99 по 01 10 99 дала додатково 1856 т нафти і 957 тис. м 3 газу. Приклад 5. Свердловина № 181 Південно-Афанасьєвського родовища. До обробки свердловина не працювала Після обробки в червні 1999 р. свердловина на 01 10 99 р. дала близько 104 т нафти і 58 тис м 3 газу. Як видно з прикладів, пристрій дозволяє перетворити пасивну пористість, яку мають иедовидобувані корисні копалини продуктивного пласта, в активну пористість, і в такий спосіб підвищити їхній видобуток у будь-яких гірничих породах. 567 Тираж 50 екэВідкрите акціонерне товариство "Патент" Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (031-22) 3-72-89 (031-22) 2-57-03