Комплекс обладнання для впливу на привибійну зону свердловин в ускладнених умовах

к.т.н. Багіров О.Т., к.т.н. Алівердізаде Т.К., к.т.н. Шіхіев М.Н., Джафаров Е.Г.

АзНІПІнефть, м.Баку

У процесі експлуатації нафтових свердловин часто виникає необхідність у стимулюванні призабійної зони цих свердловин. Для цього в деяких випадках використовуються пристрої, що створюють гідравлічні імпульси тиску в призабійної зоні свердловини (ПЗС).

Однак при здійсненні цих операцій виникають умови, які ускладнюють їх проведення. До них можна віднести низький статичний рівень, який має місце в багатьох свердловинах, в результаті чого тиск створюване гідравлічним імпульсом гаситься в безпосередній близькості від пристрою, що створює цей імпульс. Це пояснюється тим, що при невеликій висоті стовпа рідини в свердловині, створюване їм тиск у її призабійної зоні буває невеликим, в результаті чого бульбашки газу в рідині мають відносно великі розміри і збільшують стискальність цієї рідини, що призводить до значного поглинання нею енергії гідравлічного імпульсу тиску.

До умов, ускладнює проведення стимулювання призабійної зони свердловини можна віднести також значний газовий фактор в продукції свердловин, тому що цей фактор ще більше збільшує ступінь стисливості рідини з наслідками, що випливають з цього наслідками. При цьому, значна частина енергії поглинається тією частиною рідини, що знаходиться в стовбурі свердловини.

У той же час слід зазначити, що об'єкти експлуатації часто відрізняються шарувато-неоднорідним будовою колектора з різко мінливими фільтраційно-ємнісними властивостями за потужністю фільтра. Природно, що зважаючи на різкою неоднорідність колекторів, що стимулює гідроімпульсним вплив в першу чергу буде сприйнято в сильно дренованих ділянках фільтра, відрізняються порівняно високими значеннями проникності. У зв'язку з цим проводяться заходи не будуть забезпечувати вираженого стимулюючого дії на малопроніцаемих ділянки ПЗЗ. У цих умовах виникає необхідність у селективному стимулювання окремих нефтенасищенних пропластков. Це може бути досягнуто виділенням об'єкта впливу за даними дослідження свердловин, з наступним його роз'єднанням для проведення геолого-технічних заходів.

Однак, з огляду на труднощі з експлуатацією обладнання для роз'єднання порожнини обсадної колони, проведення цієї операції з використанням двох разобщітелей (пакерів) є досить складною операцією, нерідко супроводжується аварійними ситуаціями при установці і звільнення пакерів.

Положення посилюється також недосконалістю пристроїв, за допомогою яких створюють гідравлічні імпульси тиску. Як правило, в цих пристроях використовується золотникових механізм, в якому проточний канал періодично перекривається підпружиненим поршнем за рахунок перепаду тиску над ним. Недоліком цих пристроїв є ненадійність у роботі. Це викликано тим, що при плавному наростання тиску над поршнем прохідне отвір проточного каналу, через яких стравлюють тиск з корпусу пристрою, буде поступово збільшуватися і при певній її величиною може наступити момент, коли тиск над поршнем буде урівноважене жорсткістю пружини.

У результаті поршень не буде підніматися вгору, і перекривати отвір, для підбурювання тиску і не будуть відбуватися гідравлічні імпульси тиску.

Для усунення вказаних недоліків розроблено комплекс обладнання, в який входить пристрій для створення гідравлічних імпульсів тиску [1] і пакер [2], відмінною рисою яких є підвищена експлуатаційна надійність.

Розглянемо спочатку конструкцію пристрою для створення гідравлічних імпульсів тиску. На рис.1 зображена схема цього пристрою, що складається з циліндричного корпуси 1, усередині якого розміщено циліндричний патрубок 2 з перегородкою 3, забезпеченій ексцентричним отвором 4. Всередині патрубка 2 встановлена турбіна 5 з чотирма лопатями, з яких одна лопать 6 розташована ексцентрично і має масу більше маси трьох інших трьох лопатей. Патрубок 2 встановлений під перегородкою 7 з центральним отвором 8.

Пристрій для створення гідравлічних імпульсів

Патрубок 2 з'єднаний з перегородкою 7 за допомогою циліндричної пружини 9 з зімкнутими витками. Верхній кінець корпусу 1 з'єднаний з колоною труб 10, а нижній його кінець з'єднаний з пробкою 11. У корпусі 1 передбачені 12 отвори для відведення тиску при гідравлічному імпульсі тиску. Після спуску пристрою в свердловину на необхідну глибину, по колоні труб 10 починають нагнітати рідина, яка через отвір 8 перегородки 7 надходить в порожнину, утворену пружинної 9 і потім через отвір 4 перегородки 3 в порожнина патрубка 2. Вихідна з отвору 4 струмінь рідини приводить в рух турбіну 5 і починає її обертати навколо своєї осі. Це призводить до вібрації патрубка 2 в осьовому напрямку, тому що маса лопаті 6 більша за масу інших лопатей. В результаті, до пружини 9 в процесі її обертання будуть прикладатися знакозмінні зусилля, які змушують розмикати і змикатися витки пружини 9, що дозволить періодично перепускати через витки пружини рідина під тиском, утворюється при змиканні витоків цієї пружини.

Минулий через витки пружини рідина виходить з корпусу 1 через отвори 12, так як його нижній кінець закрито пробкою 11. Таким чином, нагнітання рідини в свердловину відбувається в гідроімпульсним режимі без використання золотникового механізму.

Тепер розглянемо конструкцію пакера для роз'єднання фільтрової зони обсадної колони свердловини. На рис. 2 зображена схема пакера в процесі спуску в свердловину, а на рис. 3 схема пакера після пакеровкі.

Пакер складається з циліндричного корпусу 1, усередині якого концентричні встановлений патрубок 2, при якому з можливістю зворотно-поступального руху розміщений, виконаний у вигляді поршня ударник 3, підпружинений за допомогою пружини 4 щодо якоря 5.

зворотно-поступальний рух якоря 5 відносно корпусу 1 обмежується зовнішнім торцевих виступом патрубка 2 і внутрішнім виступом корпусу 1. У середній частині патрубка 2 встановлений герметизуючий елемент 6, а в його верхній частині розміщена муфта 7 для з'єднання до колони труб, за допомогою якої пакер спускається в обсадних колону 8.

Пакер

Пакер

Принцип роботи даного пакера полягає в тому, що для його пакеровкі при досягненні необхідної глибини установки пакера, виробляють різке гальмування колони труб, приєднаних до патрубка 2 за допомогою муфти 7, в результаті чого патрубок 2 зупиняється, а корпус 1 і ударник 3 продовжують рухатися вниз за інерцією.

При цьому нижня, конусна частина корпусу 1 розсовує у бік фіксують елементи якоря 5 до упору їх у стінку обсадної колони 8. Якщо сили інерції від маси корпусу 1 недостатньо, то додаткове зусилля створюється за рахунок сили інерції ударника 3, що виникає при його ударі по виступу корпусу 1, після чого над впливом пружини 4 ударник 3 повертається у вихідне положення.

Одночасно з процесом заякореванія пакера, відбувається уплот-ня його герметизуючого елемента 6 в обсадної колоні 8. Це проис-ходить в результаті расфіксаціі виступу і канавки корпусу 1 і елемента 6, виходу елемента 6 з корпусу 1 і щільного притиснення до стінки колони 8 за рахунок збільшення зовнішнього діаметру під впливом пружних властивостей гуми.

Распакеровка пакера здійснюється за рахунок руху колони труб вниз. При цьому, герметизуючий елемент 6 заходить всередину корпусу 1 і фіксується в корпусі за рахунок взаємодії, передбачених у них виступи і канавки. Після цього проводиться рух колони труб вгору, у результаті чого патрубок 2 спільно з елементом 6 і корпусом 1 переміщуються вгору. Це дає можливість звільнити фіксують елементи якоря 5 і витягти пакер зі свердловини. На рис.4 представлена схема впливу на ПЗС.

Схема розміщення в свердловині обладнання для впливу на її привибійну зону

Відповідно до цієї схеми в фільтрової зоні обсадної колони 1, з допомогою колони труб 2 встановлені два пакера 3, між якими розміщено пристрій 4 для створення гідравлічних імпульсів тиску. При цьому, як було зазначено вище, процес пакеровкі й роз-керовкі обох пакерів буде відбуватися синхронно без застосування допоміжного обладнання.

Список літератури

1. Рішення про публікації матеріалів заявки на патент | 98/001037 від 15.03.2000 "Пристрій для очищення свердловини від піщаної пробки".

2. Патент Азербайджану | р980008, Е 21 В 33/12, "Пакер", 1998.