Раскольматация скважин это
Способ раскольматации зафильтрового пространства скважин и устройство для его осуществления
Формула
1. Способ раскольматации зафильтрового пространства скважин, включающий нагнетание вглубь зафильтрового пространства обрабатываемого участка скважины рабочего агента путем его подачи в зону фильтра и последующую откачку отработанной среды, сопровождаемые возбуждением в ней колебаний давления, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности рабочего процесса, до кольматации обрабатываемого участка определяют его общий дебит, а до нагнетания рабочего агента вглубь зафильтрового пространства осуществляют сопровождаемую возбуждением колебаний давления предварительную промывку зоны фильтра, при этом закачку рабочего агента в зону фильтра производят с расходом, меньшим разности расхода откачки при предварительной промывке и общего дебита обрабатываемого участка.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивность колебаний давления, возбуждаемых в зоне фильтра при нагнетании рабочего агента вглубь зафильтрового пространства, не менее интенсивности колебаний при предварительной промывке зоны фильтра.
3. Устройство для раскольматации зафильтрового пространства скважин, включающее связанный с колонной труб корпус с радиальными окнами, уплотнительный элемент, установленный на корпусе струйный насос с входными и выходными каналами, и установленный под уплотнительным элементом источник колебаний давления, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства, оно снабжено перекрывателем выходного канала, а источник колебаний давления выполнен в виде привода и связанного с ним штоком ротора с радиальными окнами, причем уплотнительный элемент установлен на корпусе и образует с ним кольцевую полость, а в корпусе выполнен радиальный канал для сообщения полости корпуса с кольцевой полостью между ним и уплотнительным элементом, при этом перекрыватель жестко связан с колонной труб, а привод с ротором концентрично установлен в корпусе с возможностью совмещения радиальных окон ротора радиальными окнами корпуса.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено средним элементом для разобщения окон корпуса и ротора, жестко связанным одним концом с ротором и размещенным вторым концом в одном из радиальных окон корпуса.
5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено глухой втулкой и подпружиненными штырями, причем ротор связан со штоком шлицевым соединением и подвижно установлен на нем, а штыри установлены в стенках втулки с возможностью их выдвижения из нее.
6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в корпусе выполнены каналы с редукционным и обратным клапанами, для сообщения кольцевой полости между корпусом и уплотнительным элементом с полостью корпуса.
Описание
Изобретение относится к строительству и эксплуатации скважин, в частности к освоению скважин после их сооружения или к средствам восстановления притока пластовой жидкости в скважину в процессе эксплуатации, может быть использовано для извлечения вязких тяжелых нефтей.
Известен способ раскольматации зафильтрового пространства скважин, заключающийся в нагнетании в ее зафильтровое пространство рабочего агента путем его закачки в зону фильтра и одновременной откачки гидросреды, причем расход закачки не превышает расход откачки.
Известен способ раскольматации зафильтрового пространства скважин, реализуемый посредством устройства для раскольматации, включающий первоначальное нагнетание в глубь зафильтрового пространства обрабатываемого участка скважины рабочего агента путем его закачки в зону фильтра и последующую откачку оттуда гидросреды, сопровождаемые возбуждением в ней колебаний давления и механических ударов о стенку обсадной колонны.
Известен способ раскольматации зафильтрового пространства скважин, реализуемый посредством устройства для раскольматации, выбранный в качестве прототипа и включающий первоначальное нагнетание в глубь зафильтрового пространства обрабатываемого участка скважины рабочего агента путем его закачки в зону фильтра и последующую откачку оттуда гидросреды, сопровождаемые возбуждением в ней колебаний давления.
Известное устройство для раскольматации, выбранное в качестве прототипа предлагаемого устройства, включающее пакер, в корпусе которого выполнены каналы для подачи рабочего агента в пространство между корпусом и упругим разделительным элементом, насос с входным для рабочего агента и выходным для отработанной среды в надпакерное пространство каналами, источник колебаний давления с осевым излучающим отверстием, цилиндрический корпус которого установлен снизу пакера и соосно ему.
Недостатком известных способов и устройства является низкая эффективность процесса раскольматации, обусловленная тем, что осуществляемое по данному способу первоначальное нагнетание рабочего агента в глубь зафильтрового пространства может привести к вовлечению осажденных на стенках обсадной колонны и присутствующих в гидросреде зоны фильтра частиц грязи в поток рабочего агента и их проникновению в поровое пространство продуктивной породы, что вызовет загрязнение за- фильтрового пространства и его дополнительную кольматацию. Низкая эффективность работы устройства обусловлена также тем, что у вихревых гидродинамических источников колебаний низкий КПД, нестабильны амплитудно-частотные характеристики, ибо физическая природа колебаний давления, порождаемых такими источниками, определяется, в основном, нарушением сплошности рабочего агента, то есть возникновением кавитационных разрывов в виде роя парогазовых пузырьков, возникающих в камере завихрения и захлопывающихся из-за динамической неустойчивости гидропотоков. Такой колебательный процесс существенно зависит от температуры жидкости, гидростатического давления в ней, которое, к тому же, меняется в режимах нагнетания и откачки, газосодержания в рабочем агенте, наличия зародышей кавитации в нем. На величину КПД влияет и то обстоятельство, что колебания давления генерируются в широком спектре частот от нескольких сот герц до нескольких десятков килогерц, значительная часть которых, особенно в высокочастотном диапазоне, не производит полезной работы по раскольматации, а их звуковая энергия переходит в тепловую и рассеивается в окружающей среде. Выполнение излучающего отверстия в источнике колебаний осевым по отношению к его корпусу, то есть обращенным к забою скважины, а не к ее боковым обрабатываемым стенкам, снижает интенсивность колебаний на них из-за большой поверхности фронта волны. Кроме того, затруднено управление устройством по изменению режимов его работы, так осуществление режима нагнетания возможно лишь при использовании дополнительных устройств на устье скважины, создающих в ней повышенное гидростатическое давление, которое из-за постоянно работающего насоса будет в надпакерной части скважины существенно выше, чем в зоне фильтра, что может нарушить изоляцию или усилить негерметичность колонны, вызвать аварию.
Цель изобретения состоит в повышении эффективности процесса раскольматации.
Поставленная цель достигается тем, что в процессе раскольматации зафильтрового пространства скважин, включающем нагнетание в глубь его обрабатываемого участка рабочего агента путем закачки в зону фильтра и последующую откачку оттуда отработанной среды, сопровождаемые возбуждением в ней колебаний давления, согласно изобретению, до кольматации обрабатываемого участка определяют его общий дебит, а до нагнетания рабочего агента в глубь зафильтрового пространства осуществляют сопровождаемую возбуждением колебаний давления предварительную промывку зоны фильтра, при этом закачку рабочего агента в зону фильтра производят с расходом, меньшим разности расхода откачки при предварительной промывке и общего дебита обрабатываемого участка. Кроме того, интенсивность колебаний давления, возбуждаемых в зоне фильтра при нагнетании рабочего агента в глубь зафильтрового пространства, не меньше интенсивности колебаний при предварительной промывке зоны фильтра.
Целью изобретения также является повышение эффективности работы устройства за счет упрощения управления устройством при изменении режимов его работы, при одновременном расширении функциональных возможностей устройства.
Поставленная цель достигается тем, что устройство, включающее пакер, в корпусе которого выполнены каналы для подачи рабочего агента в пространство между корпусом и упругим разделительным элементом, а также насос с входным для рабочего агента и выходным для отработанной среды в надпакерное пространство каналами, источник колебаний давления с излучающими отверстиями, цилиндрический корпус которого установлен снизу пакера и соосно ему, согласно изобретению, содержит перекрыватель выходного канала насоса, размещенный в корпусе источника колебаний ротор с радиальными отверстиями, соединенный с приводом, между которыми расположены подприводная полость, причем излучающие отверстия выполнены в цилиндрической стенке корпуса источника колебаний, а входной канал насоса соединен с подприводной полостью. Кроме того, в одном из излучающих отверстий корпуса источника колебаний установлен срезаемый фиксатор ротора в положении, когда излучающие отверстия перекрыты ротором. Кроме того, устройство содержит радиальные подпружиненные якорные штыри. Кроме того, ротор источника колебаний выполнен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса последнего. Кроме того, в одном канале (каналах) для подачи рабочего агента в пространство между корпусом пакера и его упругим разделительным элементом установлен редукционный, а в другом (других) обратный клапаны.
Именно заявленное размещение в устройстве перекрывателя выходного канала насоса, выполнение излучающих отверстий источника колебаний давления в цилиндрической стенке его корпуса, соединение входного канала насоса с подприводной полостью обеспечивают, согласно способу, осуществление предварительной промывки зоны фильтра за счет обеспечения закачки рабочего агента с расходом, меньшим разности расхода откачки и общего дебита до кольматации обрабатываемого участка, последующие нагнетание рабочего агента в глубь зафильтрового пространства и откачку оттуда отработанной среды, сопровождаемых возбуждением при этом колебаний давления, тем самым достижение цели изобретения. Отсюда заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.
Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить их соответствие критерию "Новизна".
При изучении других известных технических решений (аналогов) в данной области техники такие технические признаки, как определение общего дебита до кольматации обрабатываемого участка и осуществление сопровождаемой возбуждением колебаний давления предварительной промывки зоны фильтра до нагнетания рабочего агента в глубь зафильтрового пространства, при которой расход закачки меньше разности расхода откачки и общего дебита участка, не были выявлены, и поэтому они обеспечивают заявленному решению соответствие критерию "Существенные отличия".
На фиг.1 показано реализующее предлагаемый способ устройство при открытом выходном канале насоса; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; при закрытом; на фиг.3 со срезаемым фиксатором ротора; на фиг.4 подпружиненный якорный штырь; на фиг. 5 ротор, выполненный с возможностью осевого перемещения; на фиг.6 редукционный и предохранительный клапаны в пакере.
Устройство состоит из пакера 1, в корпусе 2 которого выполнены каналы 3 для подачи рабочего агента в пространство 4 между корпусом и упругим разделительным элементом 5 пакера, насоса 6 с входным 7 для рабочего агента и выходным 8 для отработанной среды в надпакерное пространство 9 каналами, источника 10 колебаний давления с излучающими отверстиями 11, в цилиндрическом корпусе 12 которого размещен ротор 13 с радиальными отверстиями 14, соединенный валом 15 с его турбинным приводом 16, между которыми расположена подприводная полость 17, соединенная с насосом 6 входным каналом 7. Для открытия (закрытия) выходного канала 8 насоса устройство содержит его перекрыватель 18, жестко связанный с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 19 и корпусом 20 привода 16, соединенного подвижно резьбовым соединением с пакером 1. Причем сопрягаемые поверхности торца выходного канала 8 насоса и его перекрывателя 18 выполнены с одинаковым уклоном. Кроме того, на фиг.1 изображены обсадная колонна 21 с перфорационными каналами 22, соединяющими зону фильтра 23 с зафильтровым пространством 24.
В одном из излучающих отверстий 11 корпуса 12 источника 10 колебаний давления может быть установлен срезаемый фиксатор 25 ротора 13 в положении, когда излучающие отверстия прикрыты ротором (фиг.3).
Устройство может содержать радиальные якорные штыри 26, упирающиеся в стенку корпуса 12 пружиной 27 (фиг.4).
Ротор 13 источника 10 колебаний может быть выполнен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 12 (фиг.5) и соединен шлицами 28 с валом 15 привода 16. При этом ротор опирается через подшипник 29 в торец полукорпуса 30, в котором размещены радиальные якорные штыри 26 и выполнены шлицы 31, позволяющие полукорпусу 30 совершать относительно корпуса 12 источника колебаний осевые перемещения, ограниченные буртиками 32 и 33.
В одном канале (каналах) 3 для подачи рабочего агента в пространство 4 между корпусом 2 и упругим разделительным элементом 5 пакера 1 может быть установлен редукционный 34, а в другом канале (каналах) обратный 35 клапаны (фиг.6).
Способ осуществляют следующим образом.
Первоначально определяют общий дебит до кольматации обрабатываемого участка скважины. Затем опускают в зону фильтра 23 обсадной колонны 21 на НКТ 19 устройство при открытом выходном канале 8 насоса 6 и осуществляют предварительную промывку зоны фильтра, сопровождаемую возбуждением колебаний давления путем закачки через устройство рабочего агента, который, проходя через привод 16 ротора 13 и подприводную полость 17, поступает по каналам 3 в пространство 4 между корпусом 2 и упругим элементом 5 пакера 1. Разделительный упругий элемент под действием давления рабочего агента прижимается к стенке обсадной колонны 21, отделяя зону фильтра 23 от надпакерного пространства 9. Часть рабочего агента из подприводной полости 17 поступает по входному каналу 7 в насос 6, который подсасывает при этом гидросреду из зоны фильтра 23 и откачивает ее в надпакерное пространство 9. Другая часть рабочего агента из подприводной полости закачивается через периодически совпадающие радиальные отверстия 14 ротора 13, вращаемого валом 15 привода 16, и излучающие отверстия 11 корпуса 12 источника колебаний давления в зону фильтра 23, порождая в гидросреде последнего колебания давления. При этом закачку рабочего агента в зону фильтра производят с расходом, меньшим разности расхода откачки и общего дебита до кольматации обрабатываемого участка, что обеспечивает понижение статического давления в зоне фильтра 23, разрушение слоя кольматации и грязи в перфорационных каналах 22 за счет усиления притока пластовой жидкости в скважину и растворения продуктов обработки рабочего агента под воздействием колебаний давления. Отработанную загрязненную среду откачивают насосом 6 из скважины. Причем величины расхода откачки и закачки регулируют путем частичного перекрытия выходного канала 8 насоса 6 перекрывателем 18, осуществляемого поворотом колонны НКТ 19 относительно корпуса 2 пакера.
При установке срезаемого фиксатора 25 ротора 13 (фиг.3) создается возможность задержки начала возбуждения колебаний давления в гидросреде зоны фильтра 23, что обеспечивает опережающее понижение давления в ней и позволяет избежать нежелательного уплотнения слоя кольматации под воздействием колебаний. После снижения статического давления в зоне фильтра за счет откачки гидросреды насосом 6 увеличивают расход рабочего агента через устройство, при этом на роторе 13 возрастает крутящий момент, создаваемый турбинным приводом 16. Фиксатор 25 срезается, ротор начинает вращаться, и в зоне фильтра возбуждаются колебания давления.
Если устройство содержит радиальные подпружиненные якорные штыри 26 (фиг.4), служащие для фиксации устройства на стенках обсадной колонны 21, то первоначально рабочий агент прокачивают через устройство с уменьшенным расходом, обеспечивающим перепад давления, достаточный для срабатывания штырей. При этом пружины 27 сжимаются, штыри 26 выдвигаются из корпуса 12 вплоть до вхождения в перфорационные каналы 22 или до упора в стенку колонны 21. Перемещением вверх (вниз) устройства добиваются попадания хотя бы одного из штырей в перфорационный канал, что обеспечивает наиболее надежную фиксацию устройства в скважине. После этого расход рабочего агента увеличивают до значения, обеспечивающего рабочее функционирование устройства и вдавливание штырей 26 в стенку колонны 21.
После окончания предварительной промывки зоны фильтра осуществляют нагнетание рабочего агента в глубь зафильтрового пространства 24 скважины, для чего закрывают выходной канал 8 насоса 6 перекрывателем 18. Весь рабочий агент поступает в зону фильтра 23, в которой статическое давление среды становится больше пластового, за счет этого рабочий агент нагнетается в глубь зафильтрового пространства, где происходит растворение агентом под воздействием колебаний давления тромбов кольматанта и разжижение вязкой тяжелой нефти.
Затем последовательно производят откачку из зафильтрового пространства 24 отработанной среды, сопровождаемую возбуждением колебаний. Для чего обратным поворотом колонны НКТ 19 и корпуса 20 с перекрывателем 18 открывают выходной канал 8 насоса 6. По мере необходимости технологические операции повторяют.
При нагнетании рабочего агента в глубь зафильтрового пространства интенсивность колебаний давления обеспечивают по крайней мере не меньшей интенсивности колебаний при предварительной промывке. Для чего перед началом нагнетания за счет снижения расхода рабочего агента через устройство уменьшают перепад давления на последнем до величины, обеспечивающей его фиксацию в скважине, то есть выдвижение штырей 26 в рабочее положение, затем перемещают НКТ с пакером 1 вниз до упора корпуса 12 источника колебаний в буртик 33 полукорпуса 30. При этом корпус 12 перемещается по шлицам 31 относительно полукорпуса 30, буртик 32 которого препятствует перемещению ротора 13 вместе с корпусом 12 и валом 15. При этом излучающие отверстия 11 смещаются относительно радиальных отверстий 14, увеличивается их проходное сечение и расход рабочего агента через них, что способствует при его нагнетании в зафильтровое пространство повышению эффективности раскольматации.
При размещении в каналах 3 пакера 1 редукционного 34 и обратного 35 клапанов все вспомогательные операции, проводимые при закреплении в колонне 21 устройства с использованием штырей и перемещений пакера 1, осуществляются при неприжатом к стенке колонны упругом разделительном элементе 5, что позволяет уменьшить усилия на перемещения устройства и износ упругого элемента. Для этого редукционный клапан 34 настраивают на определенный перепад давления, при повышении которого рабочий агент поступает в пространство 4 между корпусом и упругим элементом пакера. Поэтому давление здесь ниже, чем в подприводной полости 17. При прекращении подачи рабочего агента на устройство упругий элемент 5 сжимается и вытесняет жидкость через обратный клапан 35 в подприводную полость, происходит распакеровка зоны фильтра 23. Устройство поднимается из скважины.
Использование: строительство и эксплуатация скважин. Сущность изобретения: до кольматации определяют общий дебит обрабатываемого участка и осуществляют предварительную промывку зоны фильтра с возбуждением колебаний давлений. Закачку рабочего агента производят с расходом, меньшим разности расхода откачки при предварительной промывке и общего дебита обрабатываемого участка. Устройство включает пакер, насос, источник колебаний. Цилиндрический корпус источника колебаний давления установлен ниже пакера и соосно ему, содержит перекрыватель выходного канала насоса. Размещенный в корпусе источника колебаний ротор с радиальными отверстиями соединен с приводом. Излучающие отверстия выполнены в цилиндрической стенке корпуса источника колебаний. Входной канал насоса соединен с подприводной полостью. 2 с. и 4 з. п. ф-лы, 6 ил.
Рисунки
Заявка
4737823/03, 18.09.1989
Конструкторско-технологическое бюро технических средств бурения скважин
Шамов Н. А
МПК / Метки
МПК: E21B 43/25
Метки: пространства, раскольматации, зафильтрового, скважин
Опубликовано: 10.02.1996
Код ссылки
<a href="http://patents.su/1-1762602-sposob-raskolmatacii-zafiltrovogo-prostranstva-skvazhin-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ раскольматации зафильтрового пространства скважин и устройство для его осуществления</a>
patents.su
Пневмоснаряд для раскольматации скважин и фильтров
Использование: в геологоразведочной отрасли для раскольматации скважин. Сущность изобретения: пневмоснаряд содержит корпус 1 с окнами для выхода воздуха, воздухоподводящий патрубок 2 и запорный клапан 3. В нижней части окон на внутренней поверхности корпуса 1 установлены козырьки 8, которые распределяют поток на струи при выходе его в скважину и могут быть выполнены в виде трубчатых элементов. Окна корпуса 1 выполнены в виде отверстий перфорации. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к оборудованию, используемому в геологоразведочной отрасли, в частности к устройствам для раскольматации фильтров скважин и стимулирования расхода в эксплуатируемых скважинах.
Известны пневмовзрывные устройства, воздействующие на приемную часть скважины энергией сжатого до высокого давления воздуха, выбрасываемого из пневмоизлучателя, содержащие корпус с патрубком подвода воздуха и отверстия для его выхода в заданной зоне воздействия, запорный клапан и регулируемые в объеме сменные пневмокамеры [1] Устройство позволяет применять несколько модулей с камерами разного объема сжатого воздуха. Однако во время работы такого устройства импульс воздействия недостаточен из-за отсутствия направленного воздействия на пласт. Цель изобретения повышение качества и надежности работы. Достигается это тем, что пневмоснаряд, включающий корпус с патрубком подвода воздуха и отверстия для его выхода, запорный клапан, корпус в месте выхода воздуха выполнен перфорированным и снабжен козырьками, установленными над отверстиями перфорации, внутренний диаметр расположения которых уменьшается по ходу потока, причем козырьки могут быть выполнены из изогнутых трубчатых элементов, один раструб которых направлен вверх, а другой закреплен на корпусе соосно с отверстием перфорации. Предложение соответствует критерию "существенные отличия" в связи с тем, что в отличие от известного пневмоснаряда позволяет не только создавать мгновенный перепад между пластовым и забойным давлениями, который вызывает регулируемое интенсивное воздействие сжатого воздуха на фильтр без повреждения самого фильтра, но и более направленное воздействие на пласт. Это достигается за счет выполнения корпуса перфорированным и снабжения козырьками, установленными над отверстиями перфорации, внутренний диаметр расположения которых уменьшается по ходу движения потока, а также выполнением козырьков из изогнутых трубчатых элементов, один раструб которых направлен навстречу потоку, а другой закреплен на корпусе соосно с отверстием перфорации. На фиг.1 представлен корпус пневмоснаряда в разрезе; на фиг.2 сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3 вариант выполнения козырьков в виде изогнутых трубок. Пневмоснаряд содержит корпус 1 с патрубком 2 подвода воздуха, запорный клапан, выполненный в виде шара 3 с седлом 4 и расположенный над отверстиями 5 перфорации корпуса для выхода сжатого воздуха, контейнером 6 для улавливания шаров 3. Корпус снабжен козырьками 7, внутренний диаметр d их расположения уменьшается по ходу движения потока вниз по корпусу 1. Кроме того, козырьки могут быть выполнены из изогнутых трубчатых элементов 8, один раструб 9 которых направлен навстречу потоку, а другой раструб 10 закреплен на корпусе соосно с отверстием перфорации корпуса. Устройство работает следующим образом. Пневмоснаряд опускают в фильтровую колонну или скважину (на чертеже не показаны) и подсоединяют к источнику сжатого воздуха. Затем с поверхности опускают шар 3, который садится на седло 4 и перекрывает сечение корпуса, давление в котором повышается. В этот момент резко повышают давление сжатого газа, поступающего в пневмоснаряд, который сжимает шар 3 и при увеличении контактного давления проталкивает его через седло 4. Шар падает в контейнер 6, а поток газа под большим давлением устремляется в скважину через перфорацию фильтровой колонны, образуя волны сжатия и радиально расходящиеся потоки, разрушающие кольматант. В момент прорыва шара вниз поток направляется в отверстия козырьками 7 или трубчатыми элементами 8, что позволяет распределить поток на струи и повысить эффективность его воздействия на обрабатываемый фильтр или пласт и соответственно снизить затраты на процесс раскольматации. Текущий контроль за эффективностью пневмовзрывной обработки осуществляется по составу и количеству шлама. В случае недостаточности поступающего шлама проводят повторную обработку фильтровой колонны, опустив еще один шар в корпус 1 пневмоснаряда. Технико-экономический эффект от использования предлагаемого устройства заключается в снижении затрат для достижения эффективного воздействия на фильтр или обрабатываемый пласт.Формула изобретения
1. ПНЕВМОСНАРЯД ДЛЯ РАСКОЛЬМАТАЦИИ СКВАЖИН И ФИЛЬТРОВ, содержащий корпус с окнами для выхода сжатого воздуха, воздухоподводящий патрубок, связанный с корпусом, и запорный клапан, установленный в корпусе, отличающийся тем, что он снабжен козырьками, выполненными на внутренней поверхности корпуса в нижней части окон, причем длина каждого последующего козырька по ходу движения потока больше предыдущего, а окна выполнены в виде отверстий перфорации. 2. Пневмоснаряд по п.1, отличающийся тем, что козырьки выполнены в виде трубчатых элементов, один конец каждого из которых направлен навстречу потоку, а другой закреплен в корпусе соосно с отверстием перфорации.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3findpatent.ru
способ раскольматации призабойной зоны и межскважинного пространства технологических скважин для добычи редких металлов методом подземного выщелачивания - патент РФ 2162147
Изобретение относится к области эксплуатации буровых скважин. Задачей изобретения является повышение интенсивности эксплуатации технологических скважин при добыче редких металлов, например урана, при воздействии полем упругих колебаний (ВПУК) на призабойную зону (ПЗ) и межскважинное пространство (МСП) скважин. Для этого перед ВПУК анализируют гидродинамическую связь скважин с пластом и определяют гидропроводность пласта в МСП на основе гидродинамической, геологической, геофизической информации, а также анализа параметров скважин данного месторождения в процессе их эксплуатации. По результатам обработки данных определяют режимы ВПУК на ПЗ и МСП. При этом ВПУК проводят в заданном режиме. Контролируют скорость удаления кольматантов из ПЗ и МСП и скорость перевода металла в выщелачивающий раствор. По результатам контроля корректируют режимы ВПУК и выдают рекомендации по оптимальным режимам эксплуатации скважин при новых значениях проницаемости ПЗ и ПСМ. Приводятся конкретные режимы ВПУК на ПЗ и МСП. 8 з.п. ф-лы, 4 ил. Изобретение относится к области эксплуатации буровых скважин и предназначено для очистки от кольматантов призабойной зоны и межскважинного пространства технологических скважин для добычи редких металлов методом подземного выщелачивания. Необходимым условием для использования способа подземного выщелачивания, получившего широкое распространение при добыче редких металлов, например урана (см. "Комплексы подземного выщелачивания"/ Под ред. О.Л.Кедровского.- М. : Недра, 1992 ) является возможность движения выщелачивающего реагента в рудной зоне, т.е. рудоносные породы должны обладать естественной или искусственно созданной проницаемостью. Известно, что скважины теряют свою продуктивность в процессе эксплуатации. Это может явиться следствием естественной выработки запасов залежи, снижением проницаемости пород пласта в межскважинном поровом пространстве, кольматацией (закупориванием) фильтров, прифильтровых зон откачных и закачных скважин. В поровом пространстве кольматация может вызываться выпадением в осадок гипса в случае пород с повышенной карбонатностью и рядом других причин. В результате уменьшается эффективное сечение потока выщелачивающего раствора, поступающего в скважины. Если снижение продуктивности скважин не связано с естественной выработкой запасов залежи, то имеется возможность частично или полностью восстановить продуктивность скважин путем очистки порового пространства призабойных зон и межскважинного пространства или изменением структуры указанных областей. Известны различные способы, позволяющие решить данную задачу. К ним относятся, в частности, воздействие высоким давлением, гидроудар, взрывы небольших зарядов взрывчатого вещества, химическая проработка закольматированной зоны (растворение осадка). Все эти способы требуют остановки скважин на длительный период и они небезопасны с экологической точки зрения (см., например, указанную выше книгу "Комплексы подземного выщелачивания"). Известно также, что воздействие полем упругих колебаний на пористое вещество (см., например, "Ультразвук". Маленькая энциклопедия, изд-во "Советская энциклопедия".- М., 1979) позволяет решить задачу его очистки от кольматантов и интенсифицировать процессы выщелачивания при добыче металлов методом подземного выщелачивания. Известен способ раскольматации призабойной зоны и межскважинного пространства, основанный на удалении продуктов кольматации путем периодического воздействия на прискважинное и межскважинное пространство полем упругих колебаний (см., например, А.А.Дорошенко, В.А.Белкина, М.А.Касов "Обоснование геологических критериев оценки ожидаемой эффективности акустического воздействия в нефтяных скважинах", "Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений", N 4, 1994). В известном способе технология проведения воздействия не выходит за рамки спуска скважинного излучателя упругих колебаний в фильтровую зону скважины и обработки призабойной пласта акустическим полем. При этом не принимается во внимание, что эффект воздействия может быть положительным далеко не во всех скважинах (см. например, И.А.Ефимова "Оценка успешности акустической обработки призабойной зоны нефтяного пласта на основе данных геофизических и гидродинамических исследований", Труды ВНИИ, вып. 113, 1991, с. 97-100). Анализ результатов показал, что неучет особенностей продуктивного пласта и состояния призабойных зон скважин может привести к нулевому и даже отрицательному результату. Кроме того, в известном способе не используются возможности повышения эффективности воздействия за счет оптимизации его режимов на базе геологопромысловых данных. Не используются также возможности коррекции режимов воздействия по данным оперативного контроля в процессе воздействия. Т.о. преимущества, полученные в результате повышения проницаемости порового пространства прискважинной и межскважинной областей после воздействия полем воздействия полем упругих колебаний, не всегда могут быть реализованы при режимах эксплуатации скважин, применявшихся до воздействия. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ раскольматации призабойной зоны и межскважинного пространства технологических скважин для добычи редких металлов методом подземного выщелачивания, включающий удаление продуктов кольматации при периодическом воздействии на прискважинное и межскважинное пространство полем упругих колебаний с помощью одного или нескольких источников упругих колебаний (см. SU 1739015 A1, кл. E 21 B 43/28, 07.06.1992). Однако известный способ не учитывает особенности продуктивного пласта и кроме того, в известном способе отсутствует коррекция режимов воздействия по данным оперативного контроля в процессе воздействия, что не всегда позволяет использовать его при режимах эксплуатации скважин, применяющихся до воздействия. Настоящее изобретение решает задачу повышения интенсивности эксплуатации технологических скважин при добыче редких металлов, в частности урана, методом подземного выщелачивания с использованием воздействия на призабойную зону скважин и межскважинное пространство полем упругих колебаний за счет выбора режима воздействия с учетом состава и свойства обрабатываемого пласта и выщелачивающего раствора и состояния призабойной зоны, контроля эффективности процесса в ходе воздействия и коррекцией режимов эксплуатации скважин после воздействия. Для этого в способе раскольматации призабойной зоны и межскважинного пространства технологических скважин для добычи редких металлов методом подземного выщелачивания, включающем удаление продуктов кольматации при периодическом воздействии на прискважинное и межскважинное пространство полем упругих колебаний с помощью одного или нескольких источников упругих колебаний, с помощью одного или нескольких источников упругих колебаний, перед воздействием полем упругих колебаний анализируют гидродинамическую связь скважин с пластом и определяют гидропроводность пласта в межскважинном пространстве на основе гидродинамической, геологической, геофизической информации, а также анализа параметров скважин данного месторождения в процессе их эксплуатации, по результатам обработки данных отбирают те скважины, для которых снижение продуктивности обусловлено кольматацией призабойной зоны и межскважинного пространства, для отобранных скважин определяют режимы воздействия полем упругих колебаний на прискважинную зону и межскважинное пространство, включающие амплитуду, частоту, длительность, очередность, синфазность, воздействие на призабойную зону и межскважинное пространство проводят, возбуждая в них упругие колебания заданных режимов воздействия, контролируют скорость удаления кольматантов из прискважинной зоны и межскважинного пространства и скорость перевода металла в выщелачивающий раствор, по результатам контроля корректируют режимы воздействия и выдают рекомендации по оптимальным режимам эксплуатации скважин при новых значения проницаемости призабойных зон и межскважинного пространства, полученных в результате воздействия полем упругих колебаний, затем все операции повторяют. При этом обработку данных при выборе скважин для воздействия полем упругих колебаний осуществляют по результатам анализа структуры порового пространства, типа кольматантов и проницаемости породы продуктивного горизонта в межскважинном пространстве, гидравлических сопротивлений и фильтрационных характеристик прифильтровой зоны, а также газонасыщенности раствора в процессе эксплуатации. Указанные выше параметры используют для определения режима воздействия полем упругих колебаний, включающего амплитуду упругих колебаний, длительность, синфазность и очередность воздействия. При спаде продуктивности скважин в процессе их эксплуатации повторно осуществляют воздействие полем упругих колебаний. Для реализации способа используют оборудование, состоящее из наземного источника питания, соединенного кабелем со скважинным источником упругих колебаний или системы источников питания и скважинных источников упругих колебаний, при этом каждый из источников содержит настраиваемые преобразователи электрических колебаний в акустические. Причем преобразователи электрических колебаний в акустические могут быть выполнены с частотой в диапазоне 5-200 кГц и энергией упругих колебаний до 10 Вт/см2 на поверхности скважинного источника упругих колебаний либо с возможностью работы в импульсном режиме с частотой импульсов до K 5 кГц и средней энергией упругих колебаний до 5 Вт/см2. Отдельные скважинные источники упругих колебаний могут работать в одинаковых или различных режимах, а режим воздействия скважинных источников упругих колебаний устанавливают по результатам периодического отбора и анализа проб флюида с последующей коррекцией режимов воздействия. Способ раскольматации призабойной зоны и межскважинного пространства технологических скважин для добычи редких металлов методом подземного выщелачивания поясняется чертежом, где на фиг. 1 схематически представлена динамика изменения продуктивности скважины во времени, на фиг. 2 дана кривая динамики выноса кольматантов из призабойной зоны и межскважинного пространства продуктивного пласта в процессе воздействия полем упругих колебаний, на фиг. 3 представлена схема расположения технологических скважин при добыче редких металлов методом подземного выщелачивания, а на фиг. 4 изображена установка для реализации способа. На фиг. 1 обозначены:T1, T2, T3 - моменты времени, когда произведена обработка призабойной зоны и межскважинного пространства. Пунктиром показана динамика изменения продуктивности Q скважины без обработки призабойной зоны и межскважинного пространства. На фиг. 2 обозначено:
T1 - время прекращения воздействия полем упругих колебаний,
P - динамика изменения выноса кольматантов из призабойной зоны. На фиг. 3 показано групповое и ячеистое расположение скважин, причем расстояние между скважинами, форма ячеек (3-, 4-, 5- и т.д. - гранные) зависят от многих геолого-гидрогеологических факторов, требований технологического порядка и т.п. На фиг. 4 обозначены:
1 - скважинный источник упругих колебаний,
2 - кабель,
3 - наземный источник питания,
4 - обсадная колонна,
5 - рудная залежь,
6 - фильтр. Способ раскольматации призабойной зоны и межскважинного пространства технологических скважин для добычи редких металлов методом подземного выщелачивания согласно данному изобретению применим только для тех скважин, для которых динамика уменьшения продуктивности (см. фиг. 1, кривая ABC) является следствием "запечатывания" кольматантами пористого пространства призабойной зоны и пород пласта в межскважинном пространстве. Отбор таких скважин согласно данному изобретению осуществляется путем комплексного анализа информации о структуре пористого пространства, типа кольматантов и проницаемости породы продуктивного горизонта в межскважинном пространстве, гидравлических сопротивлений и фильтрационных характеристик прифильтровой зоны, а также газонасыщенности раствора в процессе эксплуатации, мощности пласта, составе и свойствах флюида, скорости перевода металла в раствор на месте залегания руды. Изучается также динамика эксплуатационных параметров скважины: продуктивности, газового фактора, забойного давления и пластового давления за время эксплуатации скважины. Методика измерения и анализа эксплуатационных параметров скважины изложена, например, в статье "Обоснование геологических критериев оценки ожидаемой эффективности акустического воздействия в нефтяных скважинах" авторов А.А.Дорошенко, В.А.Белкиной и М.А.Касова "Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений", N 4, 1994. На основе этого анализа отбираются те скважины, для которых снижение продуктивности обусловлено кольматацией призабойной зоны и межскважинного пространства. Для отобранных скважин на основе перечисленной информации задают режимы воздействия полем упругих колебаний: интервалы воздействия, длительность, амплитуду, частоту и энергию упругих колебаний, очередность воздействия на различные участки межскважинного пространства. По кривым динамики уменьшения продуктивности (см. фиг. 1) определяется очередность проведения воздействия в различных скважинах с учетом степени уменьшения их продуктивности. Имея перечень отобранных вышеуказанным способом скважин, а также график очередности их обработки, приступают к работам по проведению воздействий на призабойную зону и межскважинное пространство на данном месторождении. Для реализации предложенного способа используют оборудование, состоящее из одного источника 3 питания, соединенного кабелем 2 со скважинным источником 1 упругих колебаний, или системы источников питания 3 и скважинных источников упругих колебаний. Каждый из источников упругих колебаний содержит настраиваемые преобразователи электрических колебаний в акустические. При этом преобразователи могут быть выполнены с частотой в диапазоне 5-200 кГц и энергией упругих колебаний до 10 Вт/см2 на поверхности скважинного источника упругих колебаний, а могут работать в импульсном режиме с частотой импульсов до 5 кГц и средней энергией упругих колебаний до 5 Вт/см2. Устройство для реализации способа работает следующим образом. Скважинный источник упругих колебаний 1 спускают на кабеле 2 в зону продуктивного интервала выбранной скважины (при необходимости возможно одновременное воздействие на межскважинное пространство нескольких источников упругих колебаний), производят настройку частоты и энергии колебаний изменением параметров наземного источника электрических колебаний 3 и питания и осуществляют воздействие полем упругих колебаний на соответствующие призабойные зоны и межскважинное пространство согласно определенным ранее значениям времени и шага воздействия. В процессе воздействия осуществляют периодический отбор проб флюида и анализ содержания в нем кольматанта и растворенного металла. Кривая скорости выноса кольматанта (см. фиг. 2) и данные анализа содержания растворенного металла в растворе позволяют осуществить коррекцию режимов воздействия в процессе работы на данной точке и определить время окончания воздействия T1 (см. фиг. 2). Затем производится последовательная обработка других участков породы и призабойных зон скважин. Степень эффективности приведенного воздействия определяют по приращению продуктивности скважин после воздействия. Воздействие поля акустических колебаний на призабойные зоны скважины и межскважинное пространство продуктивных пластов существенно изменяет структуру и проницаемость порового пространства. В дальнейшем анализ кривой спада продуктивности скважины во времени позволяет определить время повторных воздействий (см. фиг. 1, точки T2 и T3), проведение которых обеспечит длительное поддержание продуктивности скважины на высоком уровне. Приведенные экспериментальные исследования подтвердили возможность повышения интенсивности эксплуатации технологических скважин для добычи редких металлов методом подземного выщелачивания воздействием на фильтровую зону скважин и межскважинного пространства полем упругих колебаний (см. "Акт о проведении промыслового эксперимента по акустическому воздействию на фильтровую зону скважин", Ленинабадский горно-химический комбинат, РУ5, от 28.04.87).
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ раскольматации призабойной зоны и межскважинного пространства технологических скважин для добычи редких металлов методом подземного выщелачивания, включающий удаление продуктов кольматации при периодическом воздействии на прискважинное и межскважинное пространство полем упругих колебаний с помощью одного или нескольких источников упругих колебаний, отличающийся тем, что перед воздействием полем упругих колебаний анализируют гидродинамическую связь скважин с пластом и определяют гидропроводность пласта в межскважинном пространстве на основе гидродинамической, геологической, геофизической информации, а также анализа параметров скважин данного месторождения в процессе их эксплуатации, по результатам обработки данных отбирают те скважины, для которых снижение продуктивности обусловлено кольматацией призабойной зоны и межскважинного пространства, для отобранных скважин задают режимы воздействия полем упругих колебаний на прискважинную зону и межскважинное пространство, включающее амплитуду, частоту, длительность, очередность, синфазность, воздействие на призабойную зону и межскважинное пространство проводят, возбуждая в них упругие колебания заданных режимов воздействия, контролируют скорость удаления кольматантов из прискважинной зоны и межскважинного пространства и скорость перевода металла в выщелачивающий раствор, по результатам контроля корректируют режимы воздействия и выделяют рекомендации по оптимальным режимам эксплуатации скважин при новых значениях проницаемости призабойных зон и межскважинного пространства, полученных в результате воздействия полем упругих колебаний, затем все операции повторяют. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку данных при выборе скважин для воздействия полем упругих колебаний осуществляют по результатам анализа структуры порогового пространства типа кольматантов и проницаемости породы продуктивного горизонта в межскважинном пространстве, гидравлических сопротивлений и фильтрационных характеристик прифильтровой зоны, а также газонасыщенности раствора в процессе эксплуатации. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанные выше параметры используют для задания режимов воздействия полем упругих колебаний, включающих частоту, амплитуду упругих колебаний, длительность, синфазность и очередность воздействия. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что при спаде продуктивности скважин в процессе их эксплуатации повторно осуществляют воздействие полем упругих колебаний. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что для реализации способа используют оборудование, состоящее из одного источника питания, соединенного кабелем со скважинным источником упругих колебаний, или системы из нескольких источников питания и скважинных источников упругих колебаний, при этом каждый из источников упругих колебаний содержит настраиваемые преобразователи электрических колебаний в акустические. 6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что преобразователи электрических колебаний в акустические выполнены с частотой в диапазоне 5 - 200 кГц и энергией упругих колебаний до 10 Вт/см2 на поверхности скважинного источника упругих колебаний. 7. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что преобразователь электрических сигналов в акустические выполнен с возможностью работы в искусственном режиме с частотой импульсов до 5 кГц и средней энергией упругих колебаний до 5 Вт/см2. 8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что отдельные скважинные источники упругих колебаний могут работать в одинаковых или различных режимах. 9. Способ по любому из пп.5 - 7, отличающийся тем, что режим воздействия скважинных источников упругих колебаний устанавливают по результатам периодического отбора и анализа проб флюида с последующей коррекцией режимов воздействия.www.freepatent.ru
Способ раскольматации зафильтрового пространства скважин и устройство для его осуществления
Использование: строительство и эксплуатация скважин. Сущность изобретения: до кольматации определяют общий дебит обрабатываемого участка и осуществляют предварительную промывку зоны фильтра с возбуждением колебаний давлений. Закачку рабочего агента производят с расходом, меньшим разности расхода откачки при предварительной промывке и общего дебита обрабатываемого участка. Устройство включает пакер, насос, источник колебаний. Цилиндрический корпус источника колебаний давления установлен ниже пакера и соосно ему, содержит перекрыватель выходного канала насоса. Размещенный в корпусе источника колебаний ротор с радиальными отверстиями соединен с приводом. Излучающие отверстия выполнены в цилиндрической стенке корпуса источника колебаний. Входной канал насоса соединен с подприводной полостью. 2 с. и 4 з. п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к строительству и эксплуатации скважин, в частности к освоению скважин после их сооружения или к средствам восстановления притока пластовой жидкости в скважину в процессе эксплуатации, может быть использовано для извлечения вязких тяжелых нефтей. Известен способ раскольматации зафильтрового пространства скважин, заключающийся в нагнетании в ее зафильтровое пространство рабочего агента путем его закачки в зону фильтра и одновременной откачки гидросреды, причем расход закачки не превышает расход откачки. Известен способ раскольматации зафильтрового пространства скважин, реализуемый посредством устройства для раскольматации, включающий первоначальное нагнетание в глубь зафильтрового пространства обрабатываемого участка скважины рабочего агента путем его закачки в зону фильтра и последующую откачку оттуда гидросреды, сопровождаемые возбуждением в ней колебаний давления и механических ударов о стенку обсадной колонны. Известен способ раскольматации зафильтрового пространства скважин, реализуемый посредством устройства для раскольматации, выбранный в качестве прототипа и включающий первоначальное нагнетание в глубь зафильтрового пространства обрабатываемого участка скважины рабочего агента путем его закачки в зону фильтра и последующую откачку оттуда гидросреды, сопровождаемые возбуждением в ней колебаний давления. Известное устройство для раскольматации, выбранное в качестве прототипа предлагаемого устройства, включающее пакер, в корпусе которого выполнены каналы для подачи рабочего агента в пространство между корпусом и упругим разделительным элементом, насос с входным для рабочего агента и выходным для отработанной среды в надпакерное пространство каналами, источник колебаний давления с осевым излучающим отверстием, цилиндрический корпус которого установлен снизу пакера и соосно ему. Недостатком известных способов и устройства является низкая эффективность процесса раскольматации, обусловленная тем, что осуществляемое по данному способу первоначальное нагнетание рабочего агента в глубь зафильтрового пространства может привести к вовлечению осажденных на стенках обсадной колонны и присутствующих в гидросреде зоны фильтра частиц грязи в поток рабочего агента и их проникновению в поровое пространство продуктивной породы, что вызовет загрязнение за- фильтрового пространства и его дополнительную кольматацию. Низкая эффективность работы устройства обусловлена также тем, что у вихревых гидродинамических источников колебаний низкий КПД, нестабильны амплитудно-частотные характеристики, ибо физическая природа колебаний давления, порождаемых такими источниками, определяется, в основном, нарушением сплошности рабочего агента, то есть возникновением кавитационных разрывов в виде роя парогазовых пузырьков, возникающих в камере завихрения и захлопывающихся из-за динамической неустойчивости гидропотоков. Такой колебательный процесс существенно зависит от температуры жидкости, гидростатического давления в ней, которое, к тому же, меняется в режимах нагнетания и откачки, газосодержания в рабочем агенте, наличия зародышей кавитации в нем. На величину КПД влияет и то обстоятельство, что колебания давления генерируются в широком спектре частот от нескольких сот герц до нескольких десятков килогерц, значительная часть которых, особенно в высокочастотном диапазоне, не производит полезной работы по раскольматации, а их звуковая энергия переходит в тепловую и рассеивается в окружающей среде. Выполнение излучающего отверстия в источнике колебаний осевым по отношению к его корпусу, то есть обращенным к забою скважины, а не к ее боковым обрабатываемым стенкам, снижает интенсивность колебаний на них из-за большой поверхности фронта волны. Кроме того, затруднено управление устройством по изменению режимов его работы, так осуществление режима нагнетания возможно лишь при использовании дополнительных устройств на устье скважины, создающих в ней повышенное гидростатическое давление, которое из-за постоянно работающего насоса будет в надпакерной части скважины существенно выше, чем в зоне фильтра, что может нарушить изоляцию или усилить негерметичность колонны, вызвать аварию. Цель изобретения состоит в повышении эффективности процесса раскольматации. Поставленная цель достигается тем, что в процессе раскольматации зафильтрового пространства скважин, включающем нагнетание в глубь его обрабатываемого участка рабочего агента путем закачки в зону фильтра и последующую откачку оттуда отработанной среды, сопровождаемые возбуждением в ней колебаний давления, согласно изобретению, до кольматации обрабатываемого участка определяют его общий дебит, а до нагнетания рабочего агента в глубь зафильтрового пространства осуществляют сопровождаемую возбуждением колебаний давления предварительную промывку зоны фильтра, при этом закачку рабочего агента в зону фильтра производят с расходом, меньшим разности расхода откачки при предварительной промывке и общего дебита обрабатываемого участка. Кроме того, интенсивность колебаний давления, возбуждаемых в зоне фильтра при нагнетании рабочего агента в глубь зафильтрового пространства, не меньше интенсивности колебаний при предварительной промывке зоны фильтра. Целью изобретения также является повышение эффективности работы устройства за счет упрощения управления устройством при изменении режимов его работы, при одновременном расширении функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство, включающее пакер, в корпусе которого выполнены каналы для подачи рабочего агента в пространство между корпусом и упругим разделительным элементом, а также насос с входным для рабочего агента и выходным для отработанной среды в надпакерное пространство каналами, источник колебаний давления с излучающими отверстиями, цилиндрический корпус которого установлен снизу пакера и соосно ему, согласно изобретению, содержит перекрыватель выходного канала насоса, размещенный в корпусе источника колебаний ротор с радиальными отверстиями, соединенный с приводом, между которыми расположены подприводная полость, причем излучающие отверстия выполнены в цилиндрической стенке корпуса источника колебаний, а входной канал насоса соединен с подприводной полостью. Кроме того, в одном из излучающих отверстий корпуса источника колебаний установлен срезаемый фиксатор ротора в положении, когда излучающие отверстия перекрыты ротором. Кроме того, устройство содержит радиальные подпружиненные якорные штыри. Кроме того, ротор источника колебаний выполнен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса последнего. Кроме того, в одном канале (каналах) для подачи рабочего агента в пространство между корпусом пакера и его упругим разделительным элементом установлен редукционный, а в другом (других) обратный клапаны. Именно заявленное размещение в устройстве перекрывателя выходного канала насоса, выполнение излучающих отверстий источника колебаний давления в цилиндрической стенке его корпуса, соединение входного канала насоса с подприводной полостью обеспечивают, согласно способу, осуществление предварительной промывки зоны фильтра за счет обеспечения закачки рабочего агента с расходом, меньшим разности расхода откачки и общего дебита до кольматации обрабатываемого участка, последующие нагнетание рабочего агента в глубь зафильтрового пространства и откачку оттуда отработанной среды, сопровождаемых возбуждением при этом колебаний давления, тем самым достижение цели изобретения. Отсюда заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом. Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить их соответствие критерию "Новизна". При изучении других известных технических решений (аналогов) в данной области техники такие технические признаки, как определение общего дебита до кольматации обрабатываемого участка и осуществление сопровождаемой возбуждением колебаний давления предварительной промывки зоны фильтра до нагнетания рабочего агента в глубь зафильтрового пространства, при которой расход закачки меньше разности расхода откачки и общего дебита участка, не были выявлены, и поэтому они обеспечивают заявленному решению соответствие критерию "Существенные отличия". На фиг.1 показано реализующее предлагаемый способ устройство при открытом выходном канале насоса; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; при закрытом; на фиг.3 со срезаемым фиксатором ротора; на фиг.4 подпружиненный якорный штырь; на фиг. 5 ротор, выполненный с возможностью осевого перемещения; на фиг.6 редукционный и предохранительный клапаны в пакере. Устройство состоит из пакера 1, в корпусе 2 которого выполнены каналы 3 для подачи рабочего агента в пространство 4 между корпусом и упругим разделительным элементом 5 пакера, насоса 6 с входным 7 для рабочего агента и выходным 8 для отработанной среды в надпакерное пространство 9 каналами, источника 10 колебаний давления с излучающими отверстиями 11, в цилиндрическом корпусе 12 которого размещен ротор 13 с радиальными отверстиями 14, соединенный валом 15 с его турбинным приводом 16, между которыми расположена подприводная полость 17, соединенная с насосом 6 входным каналом 7. Для открытия (закрытия) выходного канала 8 насоса устройство содержит его перекрыватель 18, жестко связанный с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 19 и корпусом 20 привода 16, соединенного подвижно резьбовым соединением с пакером 1. Причем сопрягаемые поверхности торца выходного канала 8 насоса и его перекрывателя 18 выполнены с одинаковым уклоном. Кроме того, на фиг.1 изображены обсадная колонна 21 с перфорационными каналами 22, соединяющими зону фильтра 23 с зафильтровым пространством 24. В одном из излучающих отверстий 11 корпуса 12 источника 10 колебаний давления может быть установлен срезаемый фиксатор 25 ротора 13 в положении, когда излучающие отверстия прикрыты ротором (фиг.3). Устройство может содержать радиальные якорные штыри 26, упирающиеся в стенку корпуса 12 пружиной 27 (фиг.4). Ротор 13 источника 10 колебаний может быть выполнен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 12 (фиг.5) и соединен шлицами 28 с валом 15 привода 16. При этом ротор опирается через подшипник 29 в торец полукорпуса 30, в котором размещены радиальные якорные штыри 26 и выполнены шлицы 31, позволяющие полукорпусу 30 совершать относительно корпуса 12 источника колебаний осевые перемещения, ограниченные буртиками 32 и 33. В одном канале (каналах) 3 для подачи рабочего агента в пространство 4 между корпусом 2 и упругим разделительным элементом 5 пакера 1 может быть установлен редукционный 34, а в другом канале (каналах) обратный 35 клапаны (фиг.6). Способ осуществляют следующим образом. Первоначально определяют общий дебит до кольматации обрабатываемого участка скважины. Затем опускают в зону фильтра 23 обсадной колонны 21 на НКТ 19 устройство при открытом выходном канале 8 насоса 6 и осуществляют предварительную промывку зоны фильтра, сопровождаемую возбуждением колебаний давления путем закачки через устройство рабочего агента, который, проходя через привод 16 ротора 13 и подприводную полость 17, поступает по каналам 3 в пространство 4 между корпусом 2 и упругим элементом 5 пакера 1. Разделительный упругий элемент под действием давления рабочего агента прижимается к стенке обсадной колонны 21, отделяя зону фильтра 23 от надпакерного пространства 9. Часть рабочего агента из подприводной полости 17 поступает по входному каналу 7 в насос 6, который подсасывает при этом гидросреду из зоны фильтра 23 и откачивает ее в надпакерное пространство 9. Другая часть рабочего агента из подприводной полости закачивается через периодически совпадающие радиальные отверстия 14 ротора 13, вращаемого валом 15 привода 16, и излучающие отверстия 11 корпуса 12 источника колебаний давления в зону фильтра 23, порождая в гидросреде последнего колебания давления. При этом закачку рабочего агента в зону фильтра производят с расходом, меньшим разности расхода откачки и общего дебита до кольматации обрабатываемого участка, что обеспечивает понижение статического давления в зоне фильтра 23, разрушение слоя кольматации и грязи в перфорационных каналах 22 за счет усиления притока пластовой жидкости в скважину и растворения продуктов обработки рабочего агента под воздействием колебаний давления. Отработанную загрязненную среду откачивают насосом 6 из скважины. Причем величины расхода откачки и закачки регулируют путем частичного перекрытия выходного канала 8 насоса 6 перекрывателем 18, осуществляемого поворотом колонны НКТ 19 относительно корпуса 2 пакера. При установке срезаемого фиксатора 25 ротора 13 (фиг.3) создается возможность задержки начала возбуждения колебаний давления в гидросреде зоны фильтра 23, что обеспечивает опережающее понижение давления в ней и позволяет избежать нежелательного уплотнения слоя кольматации под воздействием колебаний. После снижения статического давления в зоне фильтра за счет откачки гидросреды насосом 6 увеличивают расход рабочего агента через устройство, при этом на роторе 13 возрастает крутящий момент, создаваемый турбинным приводом 16. Фиксатор 25 срезается, ротор начинает вращаться, и в зоне фильтра возбуждаются колебания давления. Если устройство содержит радиальные подпружиненные якорные штыри 26 (фиг.4), служащие для фиксации устройства на стенках обсадной колонны 21, то первоначально рабочий агент прокачивают через устройство с уменьшенным расходом, обеспечивающим перепад давления, достаточный для срабатывания штырей. При этом пружины 27 сжимаются, штыри 26 выдвигаются из корпуса 12 вплоть до вхождения в перфорационные каналы 22 или до упора в стенку колонны 21. Перемещением вверх (вниз) устройства добиваются попадания хотя бы одного из штырей в перфорационный канал, что обеспечивает наиболее надежную фиксацию устройства в скважине. После этого расход рабочего агента увеличивают до значения, обеспечивающего рабочее функционирование устройства и вдавливание штырей 26 в стенку колонны 21. После окончания предварительной промывки зоны фильтра осуществляют нагнетание рабочего агента в глубь зафильтрового пространства 24 скважины, для чего закрывают выходной канал 8 насоса 6 перекрывателем 18. Весь рабочий агент поступает в зону фильтра 23, в которой статическое давление среды становится больше пластового, за счет этого рабочий агент нагнетается в глубь зафильтрового пространства, где происходит растворение агентом под воздействием колебаний давления тромбов кольматанта и разжижение вязкой тяжелой нефти. Затем последовательно производят откачку из зафильтрового пространства 24 отработанной среды, сопровождаемую возбуждением колебаний. Для чего обратным поворотом колонны НКТ 19 и корпуса 20 с перекрывателем 18 открывают выходной канал 8 насоса 6. По мере необходимости технологические операции повторяют. При нагнетании рабочего агента в глубь зафильтрового пространства интенсивность колебаний давления обеспечивают по крайней мере не меньшей интенсивности колебаний при предварительной промывке. Для чего перед началом нагнетания за счет снижения расхода рабочего агента через устройство уменьшают перепад давления на последнем до величины, обеспечивающей его фиксацию в скважине, то есть выдвижение штырей 26 в рабочее положение, затем перемещают НКТ с пакером 1 вниз до упора корпуса 12 источника колебаний в буртик 33 полукорпуса 30. При этом корпус 12 перемещается по шлицам 31 относительно полукорпуса 30, буртик 32 которого препятствует перемещению ротора 13 вместе с корпусом 12 и валом 15. При этом излучающие отверстия 11 смещаются относительно радиальных отверстий 14, увеличивается их проходное сечение и расход рабочего агента через них, что способствует при его нагнетании в зафильтровое пространство повышению эффективности раскольматации. При размещении в каналах 3 пакера 1 редукционного 34 и обратного 35 клапанов все вспомогательные операции, проводимые при закреплении в колонне 21 устройства с использованием штырей и перемещений пакера 1, осуществляются при неприжатом к стенке колонны упругом разделительном элементе 5, что позволяет уменьшить усилия на перемещения устройства и износ упругого элемента. Для этого редукционный клапан 34 настраивают на определенный перепад давления, при повышении которого рабочий агент поступает в пространство 4 между корпусом и упругим элементом пакера. Поэтому давление здесь ниже, чем в подприводной полости 17. При прекращении подачи рабочего агента на устройство упругий элемент 5 сжимается и вытесняет жидкость через обратный клапан 35 в подприводную полость, происходит распакеровка зоны фильтра 23. Устройство поднимается из скважины.
Формула изобретения
1. Способ раскольматации зафильтрового пространства скважин, включающий нагнетание вглубь зафильтрового пространства обрабатываемого участка скважины рабочего агента путем его подачи в зону фильтра и последующую откачку отработанной среды, сопровождаемые возбуждением в ней колебаний давления, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности рабочего процесса, до кольматации обрабатываемого участка определяют его общий дебит, а до нагнетания рабочего агента вглубь зафильтрового пространства осуществляют сопровождаемую возбуждением колебаний давления предварительную промывку зоны фильтра, при этом закачку рабочего агента в зону фильтра производят с расходом, меньшим разности расхода откачки при предварительной промывке и общего дебита обрабатываемого участка. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивность колебаний давления, возбуждаемых в зоне фильтра при нагнетании рабочего агента вглубь зафильтрового пространства, не менее интенсивности колебаний при предварительной промывке зоны фильтра. 3. Устройство для раскольматации зафильтрового пространства скважин, включающее связанный с колонной труб корпус с радиальными окнами, уплотнительный элемент, установленный на корпусе струйный насос с входными и выходными каналами, и установленный под уплотнительным элементом источник колебаний давления, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства, оно снабжено перекрывателем выходного канала, а источник колебаний давления выполнен в виде привода и связанного с ним штоком ротора с радиальными окнами, причем уплотнительный элемент установлен на корпусе и образует с ним кольцевую полость, а в корпусе выполнен радиальный канал для сообщения полости корпуса с кольцевой полостью между ним и уплотнительным элементом, при этом перекрыватель жестко связан с колонной труб, а привод с ротором концентрично установлен в корпусе с возможностью совмещения радиальных окон ротора радиальными окнами корпуса. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено средним элементом для разобщения окон корпуса и ротора, жестко связанным одним концом с ротором и размещенным вторым концом в одном из радиальных окон корпуса. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено глухой втулкой и подпружиненными штырями, причем ротор связан со штоком шлицевым соединением и подвижно установлен на нем, а штыри установлены в стенках втулки с возможностью их выдвижения из нее. 6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в корпусе выполнены каналы с редукционным и обратным клапанами, для сообщения кольцевой полости между корпусом и уплотнительным элементом с полостью корпуса.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6findpatent.ru
Восстановление дебита артезианских скважин
Какие скважины мы восстанавливаем
- Водозаборные скважины.
- Артезианские скважины.
- Пьезометрические скважины.
- Разгрузочные скважины.
Комплекс работ по восстановлению скважин
- Очистка водоподъемной и обсадной колонн от наносных и коррозионных отложений.
- Удаление песчано-иловой пробки из фильтровой колонны — углубление скважины.
- Раскольматация водоносного пласта — увеличение водоотдачи.
- Замена водоподъемной колонны, насосного оборудования, станции управления, токопроводящего кабеля.
- Монтаж оборудования контроля и учета — пьезометрических трубок, расходомеров, манометров и т.п.
- Оснащение скважины энергосберегающим оборудованием — системой плавного пуска, частотными регуляторами оборотов двигателя.
- Удаление из ствола скважин упущенных и посторонних предметов.
- Теледиагностика скважины и предоставление материалов обследования и рекомендаций по дальнейшей ее эксплуатации.
Как мы это делаем
Для оказания комплекса услуг по восстановлению и ремонту скважин наша компания использует автономные мобильные ремонтные мастерские, позволяющие выполнить весь комплекс работ непосредственно на объекте. Для восстановления дебита скважин мы используем наиболее современный и эффективный метод восстановления скважин — метод компрессионно-депрессионного (виброволнового) воздействия на продуктивный пласт при помощи гидродинамического кавитационного вибратора (ГКВ).
Данный метод заключается в совместном использовании гидродинамической установки высокого давления (ГУВД) с комплектом вспомогательного оборудования и гидродинамического кавитационного вибратора (ГКВ), спускаемого в скважину на шлангах высокого давления.
Эффективность применения ГКВ широко апробирована при раскольматации сотен гидрогеологических скважин глубиной от 40 до 400 метров, чьи продуктивные пласты сформированы песками различной зернистости или известняками различной степени трещиноватости и вязкости, в том числе с прослоями глин и мергелей.
Практика эксплуатации скважин показывает необходимость проводить работы по восстановлению дебита скважин:
- на песчаных водоносных слоях — 1 раз в 5 лет;
- на известковых — 1 раз в 10—15 лет.
Какую выгоду получает заказчик от наших работ
- Стоимость восстановления дебита нашим методом в 5—15 раз ниже стоимости бурения новой скважины.
- Продление общего срока эксплуатации скважины в 2—3 раза (при регулярной промывке).
- Уменьшение затрат электроэнергии на добычу одного куба воды.
- Прирост дебита после обработки сохраняется продолжительное время (не менее 6—7 лет).
- Увеличение сроков эксплуатации погружных насосов.
- Сроки восстановления скважин нашими методами 1‑3 суток.
- Работы проводятся без предоплаты, допускается отсрочка платежа сроком до полугода.
gidrodinamik.ru
