2.2.4. Оборудование для очистки призабойной зоны скважин

При проведении профилактических и ремонтных работ в сква­жинах воз­мож­но воздействие на призабоиную зону пласта (ПЗС) с помощью различного ро­да струйных аппаратов, используя уп­равляемые волновые процессы.

Известен способ управляемого воздействия на откачиваемую среду в сква­жи­не при работе скважинной струйной установки, включающий подачу по ко­лон­не насосно-компрессорных труб жидкой рабочей среды в соплоструйного аппа­рата (СА), увлече­ние рабочей средой откачиваемой из скважины среды, их сме­­шение в струйном аппарате и подачу смеси на поверхность [17]. Однако в дан­ном способе оказывается только пассивное воздей­ствие на призабоиную зо­ну скважины путем создания перепада давления струйным аппаратом (деп­рес­сии). Более результатив­ным является способ управляемого волнового воз­дейст­вия с пос­ледующими циклическими депрессиями, включающий подачу по ко­лон­не насосно-компрессорных труб жидкого рабочего агента в сопло СА и гид­роим­пульсную обработку ПЗС рабочим аген­том с откачкой из скважины про­дук­ции пласта струйным аппа­ратом [17]. Этот способ позволяет активно воз­дейст­вовать на призабоиную зону скважины, способствуя интенсификации про­цес­са откачки жидкой среды из скважины. Однако в нем при переводе работы с одно­го режима работы (гидроимпульсной обработки прискважинной зоны) к сле­дующему (откачке среды из скважины), требуется проведение достаточно слож­ной про­цедуры перенастройки оборудования, что снижает эффективность исполь­зования установки в целом. Кроме того, не в полной мере реализуются воз­можности применяемого оборудования при от­качке среды из скважины струй­ным аппаратом.

Таким образом, эффективность данного способа может быть повышена за счет интенсификации использования оборудова­ния, снижая его непроиз­води­тель­ные простои и интенсифици­руя процесс управляемого волнового воз­дейст­вия на призабои­ную зону скважины.

Это достигается тем, что во время гидроимпульсной обработ­ки фиксируют мо­мент выхода кольматирующих частиц на по­верхность вместе с рабочим аген­том, после чего завершают гидроимпульсную обработку призабойной зоны сква­жины. Гидро­импульсное устройство устанавливают на высоте 2...5 м выше верх­него уровня интервала перфорации. В СА устанавливают управляющий кла­пан и при подаче рабочего агента или механи­ческим поворотом колонны НКТ производят установку пакера (гидравлического, гидромеханического или ме­ха­нического) в пространстве между гидроимпульным устройством и струй­ным аппаратом и под давлением жидкого рабочего агента с помощью управ­ляю­щего клапана сообщают вход в сопло струйного аппа­рата с колонной труб вы­ше управляющего клапана, а приемную камеру струйного аппарата — с ко­лон­ной труб ниже управляю­щего клапана. После этого путем подачи рабочего аген­та в со­пло струйного аппарата осуществляют откачку пластовой жид­кости с кольматирующими частицами на поверхность, при этом непрерывную откач­ку чередуют с циклической депрессией при ее максимальном значении 3...25 МПа, которая в каждой конкретной скважине не должна приводить к раз­ру­ше­нию цемент­ного кольца и призабойной зоны скважины, а также к сниже­нию за­бой­ного давления до величины давления насыщения нефти газом.

Существенное влияние на эффективность работ оказывает после­до­ва­тель­ность операций, проводимых при осуществлении управляемого волнового воз­дейст­вия (УВВ) с созданием последующих циклических депрессий на пласт. Извест­но, что ради­альная подача рабочего агента с большой скоростью с по­мощью различного вида гидроимпульсных устройств (кавитаторов, гид­рост­руй­ных перфораторов, мультипликаторов и других возмож­ных устройств) поз­во­ляет значительно интенсифицировать при­ток откачиваемой среды в сква­жи­ну. Особенно сильного воз­действия можно добиться путем использования гид­роим­пульс­ных устройств, в которых удается достигнуть подачи рабочего аген­та с образованием в последнем кавитационных каверн и формированием лави­нооб­разного процесса их схлопывания. Основное преимущество этого способа дос­тигается за счет того, что удается добиться практически непрерывного тех­но­логичес­кого процесса при переходе с режима гидроимпульсной обра­ботки при­забойной зоны скважины к режиму откачки смеси жидкой среды и коль­мА­ти­рующих частиц выносимых из сква­жины. Это достигается путем установки в сква­жине в зоне размещения струйного аппарата управляющего клапана и раз­ме­ще­нием гидроимпульсного устройства на высоте 2...5 м выше вер­хнего уров­ня зоны интервала перфорации. Размещение гидро­импульсного устройства ни­же 2 м над верхней зоной перфорации может привести к ухудшению процесса фор­мирования жид­костного потока в призабойной зоне скважины с соот­ветст­вую­­щим снижением производительности по откачиваемой среде. Подъем гид­роим­пульсного устройства выше 5 м над верхним уровнем интервала пер­фора­ции снижает эффективность откач­ки жидкой среды из скважины струйным аппа­ратом, что также нецелесообразно. Большое значение имеет момент пере­хо­да от одного режима работы к другому. Поэтому фиксация начала выноса коль­матирующих частиц на поверхность позволяет вов­ремя перейти к интен­сив­ной откачке кольматирующих частиц из скважины, что предотвращает воз­мож­ность их повторного осаждения в скважине и прекращает продолжение уже не даю­щей дальнейшего повышения производительности обработки приза­бой­ной зоны скважины в активном режиме воздействия. Установка практически однов­ременно пакера и управляющего клапана позволяет быстро разделить сква­жину на верхнюю и нижнюю зоны без проведения сложных операций по уста­новке пакера и замене оборудования. Это позволяет использовать ко­лонну труб как в режиме обработки призабойной зоны, так и в режиме откачки струй­ным аппаратом. Не меньшее значение имеет организация процесса откачки в со­четании с предшествующей обработкой призабойной зоны скважины. Че­ре­до­вание непре­рывной откачки с периодами депрессии (при уровне депрессии в диа­пазоне от 3 до 25 МПа) позволяет создать режим, обеспе­чивающий мак­си­маль­ный вынос кольматирующих частиц из скважины, что в конечном итоге поз­воляет интенсифицировать процесс подготовки скважины и восстановления про­дуктивной эксплуатации скважины. Очень важно, что при этом достигает­ся воз­можность повысить фазовую проницаемость для откачи­ваемой из скважины жид­кой среды, например нефти. При со­здании депрессии на пласт следует огра­ни­чивать ее величину (Р = 1,5 МПа/пог. м).

На рис. 2.2.20 представлена схема струйной установки для обес­печения вы­шеописанного способа управляемого волнового воздей­ствия с пос­ле­дую­щи­ми циклическими депрессиями на пласт [17].

Рис. 2.2.20. Схема реализации способа воздействия на призабойную зону скважины:

1 — колонна НКТ; 2 — струйный ап­парат; 3 — пакер; 4 — гид­роимпульс­ное устройство; 5 — управляющий клапан; 6 — золотниковая втулка; 7 — сбрасываемый клапан.

Установка содержит колонну НКТ 1, струйный аппа­рат 2, пакер 3 и гидроимпульсное устройство 4. Струй­ный аппарат 2 выполнен с возможностью уста­нов­ки управля­ющего клапана 5, который состоит из зо­лотниковой втулки б, установ­ленной с воз­мож­ностью осевого перемещения, и сбрасываемого кла­па­на 7. По колонне 1 насосно-ком-прессорных труб по­дают в гидро­импульсное устройство 4 рабочий агент и производят гидроимпульс­ную обработку приск­важинной зоны до момента выхода кольмати­рую­щих частиц на поверхность вме­сте с рабочим аген­том, после чего обработку завершают и гидроим­пульс­ное устройство 4 устанавлива­ют на высоте 2...5 м выше верхнего уровня интервала перфорации. За­тем в струйном аппарате 2 (в его золотниковой втул­ке 6) устанавливают сбрасываемый кла­пан 7 и путем по­дачи рабочей среды в гидравлический или гид­ромеханический пакер 3, либо пу­тем механического поворота колонны 1 НТК производят установку соот­ветст­венно гидрав­лического, гидромеханического или механического пакера 3 в про­странстве между гидроимпульсным устройством 4 и струйным ап­паратом 2. Затем давлением жидкой рабочей среды с помощью управляющего клапана 5 сооб­щают вход в сопло струйного ап­парата 2 с колонной 1 труб выше управ­ляю­щего клапана 5 и приемную камеру струйного аппарата 2 с колонной 1 труб ни­же управляющего клапана 5. По колонне НТК подают жидкую ра­бочую сре­ду в сопло струйного аппарата 2 и за. счет этого отка­чивают струйным аппа­ра­том из скважины жидкую среду с кольматирующими частицами на поверх­ность, чередуя непрерывную откачку с циклической депрессией, величиной от 3 до 25 МПа. При этом, как отмечалось выше, при выборе конкретной вели­чи­ны депрессии принимают во внимание возможное разруше­ние цементного коль­ца и призабойной зоны скважины при из­лишне высокой величине деп­рес­сии. Кроме того, депрессию выбирают такой, чтобы она не приводила к сни­же­нию забойно­го давления до давления насыщения нефти газом.

На рис. 2.2.21, 2.2.22 приведены схемы размещения соответ­ственно под­зем­ного и наземного оборудования при проведении таких операций.

Исходя из практики применения струй­ных аппаратов в нефтедобывающей про­мыш­ленности, была разработана конструкция СА, исключающая многие не­дос­татки известных конструкций [17].

Рис. 2.2.21. Схема размещения подземного оборудования при воздействии на пласт по технологии управляемого волнового воздействия:

1 — эксплуатационная колонна; 2 — репер; 3, 5, 7,9 — НКТ; 4 — забойный эжектор; 6 — па­кер ПВМ-5(6)-500; 8 — обратный клапан; 10 — ин­тервал перфорации; 11 — пульсатор; 12 — за­бой

Конструкция скважинного струйного ап­парата содержит установленный на ко­лонне НКТ корпус СА с выполненной в нем при­емной камерой и разме­щен­ны­ми в корпусе соплом, камерой смешения и диффузором; при этом колонна труб сообщена с гидрав­лической полостью пакера, установленного на ней. Дан­ный струйный аппарат позволя­ет проводить различные работы в скважине до мо­мента подачи рабочей среды в сопло аппарата, а затем одновременно с по­да­чей ра­бочего агента производить установку пакера, что существенно упрощает про­цесс его подготовки к интенсивной эксплуатации. Однако и эта конструкция не поз­воляет проводить работы по интенсивному воздействию на ПЗС, например, ра­бочим аген­том, что, как правило, требует извлечения СА на поверхность и спус­ка в скважину специального оборудования для проведения работ по по­вы­ше­нию производительности скважин. Как след­ствие, имеют место длительные прос­тои насосного оборудова­ния с соответствующим снижением добычи неф­ти.

Рис. 2.2.22. Схема размещения наземного оборудования при воздействии на пласт по технологии управляемого волнового воздействия:

1 — стояк манифольда; 2 — манифольдная линия (30 м); 3 — быстроразъемное соединение (БРС); 4 — насосный блок; 5 — угольник; 6 — емкость

Для увеличения времени использования СА применяется тех­нология без изв­лечения оборудования из скважины. При этом колонна труб сообщена с гид­рав­лической полостью пакера, ус­тановленного на колонне труб, приемная кА­ме­ра сопло и каме­ра смешения с диффузором размещены в корпусе со стороны внеш­ней поверхности колонны труб. В корпусе симметрично колонне труб вы­пол­нен сообщенный с последней перепускной канал, и в нем установлена зо­лот­никовая втулка с цанговыми лепестками. Ниже, со стороны входа в сопло, в кор­пусе выпол­нен сообщаемый одновременно с соплом и с гидравлической по­лостью пакера распределительный канал. Параллельно к рас­пределительному ка­налу в корпусе выполнен подводящий ка­нал, сообщенный с приемной кА­ме­рой, при этом подводящий и распределительный каналы сообщены с колонной труб в зоне установки золотниковой втулки. Втулка установлена с возмож­ностью возвратно-поступательного перемещения вдоль пере­пускного канала и за­фиксирована в верхнем положении по­средством цанговых лепестков. В стен­ке золотниковой втулки выполнены верхнее и нижнее перепускные отверстия, при­чем возможность ее перемещения в нижнее положение предусмот­рена за счет сбрасываемого клапана с разделением колонны труб (под давлением наг­не­таемой жидкой рабочей среды) на верхнюю и нижнюю зоны. Через верхнее пе­репускное отвер­стие распределительный канал сообщается с верхней зоной ко­лонны труб, а через нижнее перепускное отверстие подводя­щий канал сооб­щает­ся с нижней зоной колонны труб. Как по­казали проведенные исс­ле­до­ва­ния, расположение сопла, каме­ры замещения, диффузора и приемной камеры со сто­роны внеш­ней поверхности колонны НТК и выполнение в зоне размеще­ния СА перепускного канала с остановленной в нем золотни­ковой втулкой, фик­си­руе­мой в своем верхнем положении с помощью цанговых лепестков, позволяет соз­дать однотрубную конструкцию струйного аппарата и резко снизить гид­рав­ли­­ческие потери по сравнению с двухтрубными конструкциями, одновременно поз­воляя проводить работы по повышению про­изводительности скважины, нап­ример, путем проведения гид­роимпульсной обработки ПЗС с помощью гид­роим­пульсных устройств, устанавливаемых ниже СА на колонне труб. Данная конст­рукция позволяет с наименьшими гидравлическими по­терями произ­во­дить подачу рабочего агента в гидроимпульсное устройство через золот­нико­вую втулку, которая предотвращает поступление рабочего агента в проточную часть СА, что сни­жает непроизводительные потери рабочего агента и одновре­мен­но снижает вероятность засорения проточной части (в пер­вую очередь соп­ла) струйного аппарата кольматирующими ча­стицами во время обработки ниж­ней части скважины и ПЗС. В установке выполнен параллельно расположенный ка­нал для подвода откачиваемой среды — подводящий канал и канал для под­во­да жидкой рабочей среды к соплу СА — распределительный канал; при этом пос­ледний может быть одновременно ис­пользован для подачи жидкой среды в гид­равлическую полость пакера. В результате этого, расположенный со сто­ро­ны внеш­ней поверхности колонны труб струйный аппарат оказывает мини­маль­ное гидравлическое сопротивление для протекания среды в период проведения ра­бот с гидроимпульсным устрой­ством и в то же время обеспечивает эффек­тив­ную откачку жид­кой скважинной среды во время работы струйного аппарата. Лег­ко извлекаемый из скважины сбрасываемый клапан позво­ляет быстро ме­нять режим работы установки с откачки на ре­жим гидроимпульсной обработки и обратно, что особенно важно при проведении ремонтных и профилактических ра­бот, посколь­ку позволяет резко сократить простой скважин.

Таким образом, достигается выполнение поставленной зада­чи повышения эффек­тивности использования скважинного струйного аппарата за счет про­ве­де­ния работ без извлечения скважинного струйного аппарата из скважины с соот­ветствую­щим снижением его простоя.

На рис. 2.2.23 представлены продольный разрез разработан­ного скважин­но­го струйного аппарата (а), а также продольный разрез струйного аппарата с вы­пол­нением подводящего канала и установленным сбрасываемым клапаном (б) [17].

Скважинный СА содержит установленный на колонне 1 НКТ корпус СА 2 с выполненной приемной камерой 3 и размещен­ными в корпусе 2 соплом 4 и ка­мерой смещения 5 с диффузо­ром 6. Колонна труб 1 может быть сообщена с гид­равлической полостью пакера (не показан на рисунке), установленного в ко­лон­не 1 труб ниже струйного аппарата. Приемная камера 3, сопло 4 и камеры сме­шения 5 с диффузором 6 размещены в корпусе 2 со стороны внешней по­верх­ности колонны труб 1. В корпусе 2 колонне труб 1 выполнен, сообщенный с после­дней, перепускной канал 7 и в нем установлена золотниковая втулка 8 с цан­говыми лепестками 9; ниже, со стороны входа в сопло 4, в корпусе 2 вы­пол­нен сообщенный одновременно с соплом 4 и с гидравлической полостью пакера (если пакер гид­равлический или гидромеханический) распределительный ка­нал 10, параллельно которому в корпусе 2 выполнен подводя­щий канал 11, сооб­щен­ный с приемной камерой 3; при этом подводящий 11 и распределительный 10 каналы сообщены с